Nomenclature des complexes de coordination
Contexte : Un Langage Universel pour la Chimie de Coordination
Les complexes de coordination, formés d'un ion métallique central entouré de molécules ou d'ions appelés ligandsAtome, ion ou molécule qui se lie à un atome métallique central pour former un complexe de coordination., sont omniprésents en chimie, de la catalyse à la biochimie (ex: l'hémoglobine). Leur structure peut être très variée. Pour communiquer de manière claire et sans ambiguïté, les chimistes ont développé un ensemble de règles de nomenclature systématique (IUPAC). Ce système permet de déduire la structure exacte d'un complexe à partir de son nom, et inversement. Il repose sur l'identification des composants (métal, ligands, contre-ions), la détermination de l'état d'oxydation du métal, et l'application de règles d'ordre et de préfixes.
Remarque Pédagogique : Apprendre la nomenclature des complexes est comme apprendre une nouvelle grammaire. Chaque partie du nom a une signification et une place précise. La maîtrise de ces règles est fondamentale pour lire et écrire le langage de la chimie inorganique.
Objectifs Pédagogiques
- Identifier le métal central, les ligands et les contre-ions dans une formule.
- Déterminer l'état d'oxydation du métal central.
- Connaître le nom des ligands courants (neutres et anioniques).
- Appliquer les préfixes numériques (di-, tri-, tétra-, etc.).
- Ordonner les composants dans le nom selon les règles IUPAC.
- Écrire la formule correcte d'un complexe à partir de son nom.
Données de l'étude
Complexes à nommer
Complexe 1 : \([\text{Co(NH}_3)_5\text{Cl}]\text{Cl}_2\)
Complexe 2 : \(\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6]\)
Questions à traiter
- Nommer le complexe \([\text{Co(NH}_3)_5\text{Cl}]\text{Cl}_2\).
- Nommer le complexe \(\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6]\).
- Donner la formule de l'ion tétraaquacuivre(II).
Correction : Nomenclature des complexes de coordination
Question 1 : Nommer \([\text{Co(NH}_3)_5\text{Cl}]\text{Cl}_2\)
Principe :
Pour nommer un complexe cationique, on nomme d'abord les ligands par ordre alphabétique, précédés de préfixes numériques (di, tri, etc.). Ensuite, on nomme le métal central suivi de son état d'oxydation en chiffres romains entre parenthèses. Enfin, on nomme le contre-ion anionique.
Remarque Pédagogique :
Point Clé : L'ordre est crucial. Dans la formule, le métal est écrit en premier. Dans le nom, il est écrit après les ligands. L'ordre alphabétique des ligands ne tient pas compte des préfixes (ex: "pentaammine" est classé sous "a", pas "p").
Formule(s) / Règles :
Application des règles de nomenclature IUPAC pour les complexes cationiques.
Donnée(s) :
- Formule : \([\text{Co(NH}_3)_5\text{Cl}]\text{Cl}_2\)
- Charge des ligands : \(\text{NH}_3\) (ammine) est neutre (0), \(\text{Cl}^-\) (chloro) est -1.
Calcul(s) / Analyse :
1. Calcul de l'état d'oxydation du Cobalt : Les deux contre-ions \(\text{Cl}_2\) représentent une charge de -2. L'ion complexe \([\text{Co(NH}_3)_5\text{Cl}]\) a donc une charge de +2. Soit x l'état d'oxydation du Co :
2. Nom des ligands et assemblage :
- 5 \(\text{NH}_3\) : pentaammine
- 1 \(\text{Cl}^-\) : chloro
- Ordre alphabétique : ammine avant chloro.
- Métal : cobalt(III)
- Contre-ion : chlorure
Points de vigilance :
Nomenclature du sel : Le nom du sel est formé en remplaçant le suffixe "-amine" par "-ammonium", suivi du nom de l'anion (ici, "chlorure"). Il est important de ne pas oublier les charges dans la formule de l'ion ammonium.
Le saviez-vous ?
Question 2 : Nommer \(\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6]\)
Principe :
Pour nommer un complexe anionique, on nomme d'abord le contre-ion cationique. Ensuite, on nomme les ligands de l'ion complexe par ordre alphabétique. Enfin, on nomme le métal central en utilisant son nom latin (pour certains métaux) suivi du suffixe "-ate" et de son état d'oxydation en chiffres romains.
Remarque Pédagogique :
Point Clé : Le suffixe "-ate" est le signe révélateur d'un complexe anionique. De même, la présence d'un contre-ion cationique au début du nom (ex: Potassium) indique que l'entité entre crochets est négative.
Formule(s) / Règles :
Application des règles de nomenclature IUPAC pour les complexes anioniques.
Donnée(s) :
- Formule : \(\text{K}_3[\text{Fe(CN)}_6]\)
- Charge des ligands : \(\text{CN}^-\) (cyano) est -1.
- Charge du contre-ion : \(\text{K}^+\) est +1.
Calcul(s) / Analyse :
1. Calcul de l'état d'oxydation du Fer : Les trois contre-ions \(\text{K}_3\) représentent une charge de +3. L'ion complexe \([\text{Fe(CN)}_6]\) a donc une charge de -3. Soit x l'état d'oxydation du Fe :
2. Nom des ligands et assemblage :
- Contre-ion : Potassium
- 6 \(\text{CN}^-\) : hexacyano
- Métal (anionique) : fer + ate \(\rightarrow\) ferrate(III)
Points de vigilance :
Nom latin du métal : Pour certains métaux dans des complexes anioniques, on utilise une racine latine : Fer \(\rightarrow\) ferrate, Cuivre \(\rightarrow\) cuprate, Or \(\rightarrow\) aurate, Argent \(\rightarrow\) argentate, Plomb \(\rightarrow\) plombate.
Question 3 : Formule de l'ion tétraaquacuivre(II)
Principe :
On procède en sens inverse. On identifie le métal central et son état d'oxydation, puis les ligands et leur nombre. On écrit le symbole du métal en premier, suivi des formules des ligands, le tout entre crochets. Enfin, on calcule la charge globale de l'ion complexe en additionnant l'état d'oxydation du métal et les charges de tous les ligands.
Remarque Pédagogique :
Point Clé : L'écriture de la formule est l'application inverse des règles de nomenclature. C'est un excellent moyen de vérifier sa compréhension. Si on peut passer du nom à la formule et inversement, les règles sont maîtrisées.
Formule(s) / Règles :
Application des règles d'écriture des formules de complexes.
Donnée(s) :
- Nom : ion tétraaquacuivre(II)
Calcul(s) / Analyse :
1. Décomposition du nom :
- tétraaqua : 4 ligands \(\text{H}_2\text{O}\) (charge 0)
- cuivre(II) : 1 ion \(\text{Cu}^{2+}\)
2. Calcul de la charge globale :
Pratique Interactive : Calcul de l'État d'Oxydation
Pour les complexes suivants, déterminez l'état d'oxydation du métal central (en chiffre, ex: 2, 3, -1).
Défi 1 : \([\text{Pt(NH}_3)_2\text{Cl}_2]\)
Défi 2 : \([\text{Co(en)}_3]^{3+}\) (en = éthylènediamine, neutre)
Rappel des Charges des Ligands
- Neutres (0) : H₂O (aqua), NH₃ (ammine), CO (carbonyle), en (éthylènediamine)
- Anioniques (-1) : F⁻ (fluoro), Cl⁻ (chloro), Br⁻ (bromo), I⁻ (iodo), CN⁻ (cyano), OH⁻ (hydroxo)
- Anioniques (-2) : SO₄²⁻ (sulfato), CO₃²⁻ (carbonato)
Pour Aller Plus Loin : Isomérie et Ligands Pontants
Au-delà des bases : La nomenclature IUPAC couvre des cas bien plus complexes. Par exemple, les isomères géométriques sont différenciés par les préfixes cis- (ligands identiques adjacents) et trans- (ligands identiques opposés). Les ligands pontants, qui relient deux centres métalliques, sont indiqués par la lettre grecque μ (mu) précédant leur nom. Par exemple, \([(\text{NH}_3)_5\text{Cr-OH-Cr(NH}_3)_5]^{5+}\) est nommé ion μ-hydroxo-bis(pentaamminechrome(III)).
Le Saviez-Vous ?
Le cisplatine, de formule \([\text{Pt(NH}_3)_2\text{Cl}_2]\), est l'un des médicaments anticancéreux les plus utilisés. Son nom IUPAC est dichlorodiammineplatine(II). Fait fascinant, seul l'isomère cis est actif. L'isomère trans, bien que de même formule brute, est totalement inefficace. C'est un exemple frappant de l'importance de la stéréochimie en biologie.
Foire Aux Questions (FAQ)
Pourquoi le nom des ligands anioniques se termine-t-il par "-o" ?
C'est une convention IUPAC pour distinguer clairement les ligands anioniques des anions libres. Ainsi, \(\text{Cl}^-\) est l'ion "chlorure", mais en tant que ligand, il devient "chloro". De même, \(\text{SO}_4^{2-}\) est l'ion "sulfate", mais le ligand est "sulfato".
Que faire si un ligand est déjà complexe (ex: éthylènediamine) ?
Si le nom du ligand contient déjà un préfixe numérique (comme "di" dans éthylènediamine), on utilise des préfixes alternatifs pour indiquer son nombre : bis- (2), tris- (3), tétrakis- (4), etc. Le nom du ligand est alors mis entre parenthèses. Ex: \([\text{Co(en)}_3]^{3+}\) est l'ion tris(éthylènediamine)cobalt(III).
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Dans le nom d'un complexe, les ligands sont listés :
2. Le nom du complexe anionique \([\text{Ni(CN)}_4]^{2-}\) se termine par :
Glossaire
- Complexe de Coordination
- Structure constituée d'un atome ou ion central (généralement un métal) lié à un ensemble de molécules ou d'ions environnants, appelés ligands.
- Ligand
- Ion ou molécule qui se lie à un atome métallique central en donnant une ou plusieurs paires d'électrons.
- État d'Oxydation
- Charge hypothétique qu'un atome aurait si toutes ses liaisons avec des atomes d'éléments différents étaient 100% ioniques.
- Contre-ion
- Ion qui accompagne un ion complexe pour assurer la neutralité électrique du composé global.
D’autres exercices de Chimie Inorganique :
0 commentaires