Nomenclature des Complexes de Coordination
Contexte : Le langage universel de la chimie.
La chimie de coordination est peuplée de millions de composés aux structures fascinantes et aux propriétés variées. Pour communiquer de manière claire et sans ambiguïté, les chimistes ont développé un ensemble de règles systématiques pour nommer ces composés : c'est la nomenclature IUPACEnsemble de règles établies par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée pour nommer les composés chimiques de manière unique et non-ambiguë dans le monde entier. (Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée). Savoir nommer un complexe à partir de sa formule, et inversement, est une compétence fondamentale. Cet exercice vous guidera à travers les règles essentielles pour nommer des complexes cationiques, anioniques et neutres.
Remarque Pédagogique : Cet exercice est comme apprendre la grammaire d'une nouvelle langue. Chaque partie du nom d'un complexe (ligandsMolécules ou ions qui entourent un ion métallique central dans un complexe de coordination. Ils agissent comme des bases de Lewis, donnant des électrons au métal., préfixes, métal, état d'oxydationCharge hypothétique qu'aurait l'atome central si toutes les liaisons avec les ligands étaient 100% ioniques. Il est indiqué par un chiffre romain.) a une place et une forme précises. En décomposant le processus étape par étape, vous verrez que même les noms les plus intimidants suivent une logique simple et cohérente.
Objectifs Pédagogiques
- Identifier les différentes parties d'un complexe : ion central, ligands, contre-ions.
- Déterminer l'état d'oxydation du métal central.
- Appliquer les règles IUPAC pour nommer les ligands (anioniques et neutres).
- Utiliser les préfixes corrects pour indiquer le nombre de ligands.
- Nommer le métal central en fonction de la charge globale du complexe.
- Écrire la formule d'un complexe à partir de son nom systématique.
Données de l'étude
Schéma d'un sel de complexe de coordination
Visualisation 3D d'un complexe octaédrique générique
Comment utiliser la simulation :
- Rotation : Cliquez et maintenez le bouton gauche de la souris, puis déplacez-la pour faire pivoter la vue.
- Zoom : Utilisez la molette de la souris pour zoomer ou dézoomer.
- Identifier : Survolez les sphères avec la souris pour voir s'il s'agit du métal central ou d'un ligand. L'objet survolé s'agrandira légèrement.
| Partie A : Nommer les complexes suivants | Partie B : Donner la formule des complexes suivants |
|---|---|
| 1. \([Co(NH_3)_5Cl]Cl_2\) | 4. Ion hexacyanidoferrate(III) |
| 2. \(K_4[Fe(CN)_6]\) | 5. Sulfate de tétraamminecuivre(II) |
| 3. \([Ni(CO)_4]\) | 6. Dichloridobis(éthylènediamine)cobalt(III) |
Questions à traiter
- Donner le nom systématique du complexe \([Co(NH_3)_5Cl]Cl_2\).
- Donner le nom systématique du complexe \(K_4[Fe(CN)_6]\).
- Donner la formule correcte de l'ion hexacyanidoferrate(III).
- Donner la formule correcte du sulfate de tétraamminecuivre(II).
Les bases de la Nomenclature IUPAC
La nomenclature des complexes suit un ordre précis : [Préfixes][Ligands] [Métal] (État d'oxydation).
1. Ordre des ions et des ligands :
- Comme pour un sel simple (ex: NaCl), le cation est nommé avant l'anion.
- À l'intérieur de l'ion complexe (entre crochets), les ligands sont nommés en premier, par ordre alphabétique, suivis du métal.
2. Noms des ligands et préfixes :
- Ligands anioniques : Leur nom se termine par la lettre "-o". Ex: Cl⁻ (chloro), CN⁻ (cyanido), SO₄²⁻ (sulfato).
- Ligands neutres : Ils gardent leur nom usuel, avec quelques exceptions importantes : H₂O (aqua), NH₃ (ammine), CO (carbonyl).
- Nombre de ligands : On utilise des préfixes grecs : di- (2), tri- (3), tétra- (4), penta- (5), hexa- (6). Si le nom du ligand contient déjà un préfixe (ex: éthylènediamine), on utilise bis- (2), tris- (3), tetrakis- (4) et on met le nom du ligand entre parenthèses.
3. Nom du métal et état d'oxydation :
- Si le complexe est un cation ou neutre, le métal garde son nom français. Ex: Cobalt, Nickel.
- Si le complexe est un anion, le nom du métal prend la terminaison "-ate", souvent à partir de sa racine latine. Ex: Fer (ferrate), Cuivre (cuprate), Or (aurate).
- L'état d'oxydation du métal est toujours indiqué à la fin, en chiffres romains entre parenthèses. Ex: (II), (III).
Correction : Nomenclature des Complexes de Coordination
Question 1 : Nommer le complexe \([Co(NH_3)_5Cl]Cl_2\)
Principe (le concept physique)
Il s'agit de nommer un sel composé d'un ion complexe cationique \([Co(NH_3)_5Cl]^{2+}\) et de deux contre-ions chlorure \(Cl^-\). La nomenclature exige de nommer le cation d'abord, puis l'anion. Pour le cation complexe, on nomme les ligands par ordre alphabétique, puis le métal avec son état d'oxydation.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La détermination de l'état d'oxydation (E.O.) est cruciale. La somme des charges des ligands et de l'E.O. du métal doit égaler la charge totale de l'ion complexe. Ici, NH₃ est neutre (charge 0) et Cl⁻ est -1. Les contre-ions Cl⁻ nous indiquent que la charge du complexe est +2. Donc : E.O.(Co) + 5*(0) + 1*(-1) = +2, ce qui donne E.O.(Co) = +3.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
L'ordre alphabétique des ligands est une source fréquente d'erreurs. Ici, nous avons "ammine" (pour NH₃) et "chloro" (pour Cl⁻). "Ammine" vient avant "chloro", indépendamment des préfixes numériques.
Normes (la référence réglementaire)
Les règles appliquées ici sont celles édictées par l'IUPAC. La règle de l'ordre alphabétique des ligands est une convention stricte pour assurer une nomenclature unique et universelle.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Calcul de l'état d'oxydation (E.O.) :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que les charges des ligands et des contre-ions sont connues et standard (NH₃ est neutre, Cl⁻ est -1).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Formule : \([Co(NH_3)_5Cl]Cl_2\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Identifiez d'abord les contre-ions pour déduire la charge du complexe. Cela simplifie grandement le calcul de l'état d'oxydation du métal.
Schéma (Avant les calculs)
Décomposition du composé
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Identification des parties :
2. Nommer et ordonner les ligands (alphabétiquement) :
3. Ajouter les préfixes numériques :
4. Calculer l'état d'oxydation du Cobalt :
5. Assembler le nom du cation :
6. Assembler le nom complet du sel :
Schéma (Après les calculs)
Structure du nom final
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le nom final "chlorure de pentaamminechlorocobalt(III)" encode précisément toute l'information sur la composition et la structure du composé, permettant à n'importe quel chimiste de redessiner sa formule sans ambiguïté.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne pas oublier l'espace entre le nom de l'anion (chlorure) et le nom du cation (pentaammine...). De plus, le nom du cation complexe s'écrit en un seul mot. Enfin, attention au double 'm' dans "ammine" pour NH₃.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Cation d'abord, anion ensuite.
- Dans le complexe : ligands (ordre alpha) puis métal (E.O.).
- L'état d'oxydation est déduit de la charge globale du complexe.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Alfred Werner, le père de la chimie de coordination, a déduit la structure octaédrique de ce type de complexes à la fin du 19ème siècle en étudiant le nombre d'isomères et la façon dont les ions chlorure réagissaient avec le nitrate d'argent, bien avant l'avènement des techniques de diffraction des rayons X.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Quel serait le nom du complexe \([Cr(H_2O)_4Cl_2]Cl\) ?
Question 2 : Nommer le complexe \(K_4[Fe(CN)_6]\)
Principe (le concept physique)
Ici, le cation est un ion simple (K⁺) et l'anion est un ion complexe \([Fe(CN)_6]^{4-}\). On nomme donc d'abord le cation "potassium", puis l'anion complexe. Comme l'anion est complexe, le nom du métal doit se terminer par "-ate".
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Pour les complexes anioniques, on utilise souvent la racine latine du nom du métal. Pour le fer (Fe), c'est *ferrum*, ce qui donne "ferrate". Pour le cuivre (Cu), *cuprum* donne "cuprate". Pour l'or (Au), *aurum* donne "aurate".
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Une erreur fréquente est d'indiquer le nombre de contre-ions (ici, 4 potassium) dans le nom. C'est incorrect ! Le nom "potassium" suffit. Le nombre de contre-ions est implicitement défini par l'état d'oxydation du métal qui, lui, est indiqué.
Normes (la référence réglementaire)
La règle de la terminaison en "-ate" pour les complexes anioniques est une convention IUPAC fondamentale pour distinguer sans ambiguïté la nature de l'ion complexe.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Calcul de l'état d'oxydation (E.O.) :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On sait que l'ion potassium a une charge de +1 et l'ion cyanure (CN⁻) une charge de -1.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Formule : \(K_4[Fe(CN)_6]\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Calculez d'abord la charge du complexe : 4 ions K⁺ donnent une charge totale de +4, donc le complexe \([Fe(CN)_6]\) doit avoir une charge de -4 pour assurer la neutralité.
Schéma (Avant les calculs)
Décomposition du composé
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Identification des parties :
2. Nommer et préfixer les ligands :
3. Calculer l'état d'oxydation du Fer :
4. Nommer le métal (complexe anionique) :
5. Assembler le nom de l'anion :
6. Assembler le nom complet du sel :
Schéma (Après les calculs)
Structure du nom final
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le nom "hexacyanidoferrate(II) de potassium" est incorrect car l'ordre cation-anion n'est pas respecté. Le nom correct, "Potassium hexacyanidoferrate(II)", est sans ambiguïté. Noter l'absence de préfixe pour "potassium" est une règle clé.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne pas utiliser la terminaison "-ate" pour un complexe anionique est une erreur majeure. De même, ne pas utiliser la racine latine pour certains métaux (ex: écrire "ferate" au lieu de "ferrate") est une faute courante.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Si le complexe est un anion, le nom du métal se termine par "-ate".
- Ne jamais utiliser de préfixe pour le contre-ion.
- L'ordre est toujours CATION puis ANION.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Ce composé, le ferrocyanure de potassium, est un additif alimentaire (E536) utilisé comme anti-agglomérant dans le sel de table. Sa toxicité est extrêmement faible car les ions cyanure sont très fortement liés au fer.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Quel est le nom du complexe \(Na[Au(CN)_2]\) ?
Question 3 : Donner la formule de l'ion hexacyanidoferrate(III)
Principe (le concept physique)
C'est l'exercice inverse : on part du nom pour écrire la formule. Il faut décomposer le nom en ses constituants (métal, ligands, E.O.), puis calculer la charge globale de l'ion complexe pour l'écrire correctement.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La formule d'un ion complexe est toujours écrite entre crochets `[...]`. À l'intérieur, on place d'abord le symbole du métal, puis les ligands. L'ordre des ligands dans la formule n'est pas aussi strict que dans le nom, mais on place souvent les anioniques avant les neutres.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
La terminaison "-ate" dans "ferrate" est l'indice crucial qui nous dit que le complexe est un anion. Si le nom était "fer(III)", ce serait un cation ou un complexe neutre.
Normes (la référence réglementaire)
L'IUPAC recommande de placer le symbole du métal en premier dans la formule, suivi des ligands. La charge globale est écrite en exposant après le crochet fermant.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Calcul de la charge du complexe :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On se base sur les noms et charges standards des composants identifiés dans le nom.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Nom : Ion hexacyanidoferrate(III)
Astuces(Pour aller plus vite)
Lisez le nom de droite à gauche pour trouver le métal et son E.O. en premier. Ensuite, travaillez vers la gauche pour identifier les ligands et leur nombre.
Schéma (Avant les calculs)
Déconstruction du nom
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Identification des parties :
2. Calcul de la charge du complexe :
3. Assembler la formule :
Schéma (Après les calculs)
Formule de l'ion complexe
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La formule \([Fe(CN)_6]^{3-}\) est cohérente avec le nom. La charge calculée (-3) est négative, ce qui justifie l'utilisation de la terminaison "-ate" dans le nom. Le préfixe "hexa" correspond bien à l'indice 6 du ligand CN.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur la plus courante est de mal calculer la charge finale de l'ion. Il faut bien additionner l'état d'oxydation du métal (qui est positif) et la somme des charges des ligands (qui sont souvent négatives).
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Décomposer le nom en ses parties : ligands, métal, E.O.
- Calculer la charge totale du complexe.
- Écrire la formule : [Métal(Ligands)]charge.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
L'ion ferricyanure, \([Fe(CN)_6]^{3-}\), est utilisé pour créer le pigment "Bleu de Prusse". Lorsqu'il est mélangé avec des ions Fe²⁺, il forme un précipité d'un bleu profond intense, l'un des premiers pigments synthétiques modernes, utilisé en peinture et pour les bleus de travail.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Quelle est la formule de l'ion tétrachloridocuprate(II) ?
Question 4 : Donner la formule du sulfate de tétraamminecuivre(II)
Principe (le concept physique)
Il s'agit de reconstituer la formule d'un sel neutre à partir du nom de son cation complexe et de son anion simple. Il faut d'abord déterminer la formule et la charge de chaque ion, puis les combiner dans les bonnes proportions pour que le composé final soit électriquement neutre.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La neutralité électrique est un principe fondamental en chimie. Dans un composé ionique, la somme totale des charges positives des cations doit être égale à la somme totale des charges négatives des anions. On utilise la "règle du chassé-croisé" pour trouver les indices : la valeur de la charge d'un ion devient l'indice de l'autre ion.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
C'est un exercice en deux temps : d'abord, analysez le cation complexe comme dans la question 3. Ensuite, revenez à la chimie générale de base pour assembler le sel ionique final avec l'anion sulfate.
Normes (la référence réglementaire)
La convention IUPAC stipule que la formule du cation est écrite avant celle de l'anion, sans indiquer les charges individuelles dans la formule finale du composé neutre.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Calcul de la charge du cation complexe :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On sait que l'ion sulfate a la formule SO₄²⁻ et une charge de -2. Le ligand ammine (NH₃) est neutre.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Nom : Sulfate de tétraamminecuivre(II)
Astuces(Pour aller plus vite)
Décomposez le nom : tout ce qui est après "de" est le cation. Tout ce qui est avant est l'anion.
Schéma (Avant les calculs)
Déconstruction du nom du sel
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Analyser le cation "tétraamminecuivre(II)" :
2. Calculer la charge du cation complexe :
3. Formule du cation :
4. Identifier l'anion :
5. Assembler la formule du sel neutre (charges +2 et -2 se compensent) :
Schéma (Après les calculs)
Combinaison des ions
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La formule finale \([Cu(NH_3)_4]SO_4\) est électriquement neutre et représente correctement toutes les informations contenues dans le nom systématique.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Attention à ne pas oublier les parenthèses autour d'un ligand si son indice est supérieur à 1 (ex: (NH₃)₄). Si le complexe entier a un indice supérieur à 1, il faut le mettre entre crochets, puis ajouter l'indice (ex: \([...]_2\)).
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Analyser le cation et l'anion séparément.
- Calculer la charge de l'ion complexe.
- Combiner les ions en respectant la neutralité électrique.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Le sulfate de tétraamminecuivre(II) est connu sous le nom de réactif de Schweizer. Il a la propriété remarquable de pouvoir dissoudre la cellulose, comme celle du coton ou du papier, et était historiquement utilisé dans la production de rayonne et de cellophane.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Quelle est la formule du chlorure de hexaamminecobalt(III) ?
Outil Interactif : Constructeur de Noms
Sélectionnez les composants d'un complexe pour générer son nom systématique.
Composants du Complexe
Nom et Formule Générés
Le Saviez-Vous ?
Le cisplatine, de formule \([Pt(NH_3)_2Cl_2]\) et de nom systématique dichloridodiammineplatine(II), est l'un des médicaments anticancéreux les plus efficaces jamais développés. Sa découverte fut accidentelle, mais sa nomenclature précise permet aux chimistes et médecins du monde entier de savoir exactement de quelle molécule il s'agit.
Foire Aux Questions (FAQ)
Que faire si j'ai plusieurs ligands anioniques ou neutres ?
Vous les nommez toujours par ordre alphabétique, sans tenir compte de leur charge. Par exemple, dans \([Co(NH_3)_4(H_2O)Cl]Cl_2\), l'ordre des ligands dans le nom sera : ammine, aqua, chloro.
Comment écrire la formule à partir du nom ?
C'est l'inverse : on écrit d'abord le symbole du métal, puis les ligands (généralement les anioniques d'abord, puis les neutres), et enfin on met le tout entre crochets. Les contre-ions sont écrits à l'extérieur. Le nombre de contre-ions est calculé pour assurer la neutralité électrique globale.
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Quel est le nom correct de \(K_3[Fe(CN)_6]\) ?
2. Quelle est la charge de l'ion complexe dans le nitrate de tétraamminezinc(II) ?
- Complexe de coordination
- Structure composée d'un atome ou ion central (généralement un métal) lié à un ensemble de molécules ou d'ions environnants, appelés ligands.
- Ligand
- Atome, ion ou molécule qui se lie à un atome central en donnant une paire d'électrons pour former une liaison de coordination.
- État d'oxydation
- Charge hypothétique qu'aurait l'atome central si toutes les liaisons avec les ligands étaient 100% ioniques. Il est indiqué par un chiffre romain.
- Contre-ion
- Ion qui accompagne un ion complexe pour former un composé neutre, mais qui ne fait pas partie de la sphère de coordination (il n'est pas directement lié au métal).
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