Ligand
Een ligand is een molecuul of een ion dat een vrij elektronenpaar heeft, dat gebruikt kan worden om een binding te vormen met een metaal of een metaalion. De metaal-ligandbinding kan worden beschreven als de interactie tussen een lewisbase en een lewiszuur. Ligand is afgeleid van het Latijnse "ligare", dat binden betekent.
Bij liganden wordt onderscheid gemaakt tussen:
- monodentaal ligand, monodentaat genaamd. Het ligand kan maar één binding met het metaal(ion) vormen. Voorbeelden van deze groep liganden zijn: fluoride, chloride, bromide, jodide, cyanide, thiocyanaat, ammoniak en water. De laatste heeft op zuurstof wel twee vrije elektronenparen, maar deze zijn ruimtelijk zo georiënteerd dat ze niet samen aan hetzelfde atoom kunnen koppelen.
- bidentaal ligand, bidentaat. Het ligand beschikt over twee atomen met vrije elektronenparen. Deze twee atomen bevinden zich bovendien zover van elkaar in het molecuul dat bij binding aan hetzelfde atoom of ion een vier-ring, een vijfring of een zesring gevormd wordt. Voorbeelden van deze groep liganden zijn dithiocarbamaat (vierringen), 1,2-diaminoethaan en glycol (vijfringen), acetylacetonaat (zesringen).
- tridentaal ligand, tridentaat. Tridentaten zijn vergelijkbaar met bidentaten, maar beschikken over 3 atomen met vrije elektronenparen. PMDTA is een voorbeeld van deze groep liganden.
- polydentaal ligand, polydentaat. Deze groep liganden beschikt over meer dan 2 atomen met vrije elektronenparen. Bij binding met hetzelfde atoom ontstaan steeds 4-, 5- en 6-ringen.
In de figuur hiernaast is de structurele kern weergegeven van het tetradentaat-ligand dat voorkomt in verbindingen als hemoglobine en bladgroen. Het vrije elektronenpaar op de centrale stikstofatomen (eventueel na afgifte van de waterstofatomen) zijn de elektronen die voor de complexvorming zorgen. Hét voorbeeld van deze groep verbindingen is Ethyleendiaminetetra-azijnzuur dat vooral bekend is onder de afkorting EDTA.
Liganden komen voor als onderdeel van complexe ionen of moleculen in oplossingen, maar zij kunnen ook worden ingebouwd in vaste stoffen. Ook water treedt vaak als ligand op. In een kristalstructuur spreekt men dan van kristalwater.