Координационная геометрия

Термин геометрическая координация используется в целом ряде смежных областей химии — химии/физики твердого тела и не только.

Молекулы

Координационная геометрия атома в геометрическом соединении, образованном атомами вокруг центрального атома.

Координационные комплексы неорганических соединений

В области неорганических геометрических комплексов координации эти соединения являются геометрическими моделями, образованными атомами лигандов, которые связаны с центральным атомом в молекуле и комплексным соединением. Геометрическое расположение варьируется в зависимости от количества и типа лигандов, связанных с центром, состоящим из металла, а также координационного преимущества (англ. the coordination preference) центрального атома, как правило, металла в координационном комплексе. Число соединений (то есть число σ-связей между центральным атомом и лигандами), называется координационным числом. Геометрическая модель может быть описана как многогранник, где вершины многогранника являются центрами координации атомов лигандов.

Координационное преимущество металла часто варьируется в зависимости от его степени окисления. Число координационных связей (координационное число) может варьироваться от двух до 20.

Одна из самых распространенных геометрических координаций — октаэдрическая, где шесть лигандов координируются к металлу симметричным распределением, что ведет к образованию октаэдра, если линии нарисованы между лигандами. Менее встречающиеся в общей геометрии координации являются формы тетраэдра и «плоского квадрата» (2D квадрат).

Теория кристаллического поля может быть использована для объяснения относительной устойчивости соединений переходных металлов различной геометрической координации, а также наличия или отсутствия парамагнетизма.

ТОЭП может быть использована для предсказания геометрии комплексов основных элементов группы (исключение составляют актиноиды и лантаноиды).

Кристаллографическое использование

В кристаллической структуре геометрическая модель атома является геометрической структурой координации атомов, где определение координации атомов зависит от связей в модели. Например, в каменной соли, ионный состав каждого атома натрия содержит шесть ближайших соседних хлорид-ионов в октаэдрической геометрии и каждый хлорид аналогично — шесть соседних ионов натрия в октаэдрической геометрии. В металлах с объемноцентрированной структурой каждый атом имеет связь с восмью ближайшими другими атомами с кубической геометрией. В металлах с гранецентрированной кубической структурой каждый атом имеет двенадцать связей с соседними атомами с кубооктаэдрической геометрией.

Таблица координационной геометрии
Координационное число	Геометрия	Примеры дискретных (конечных) комплексов	Примеры на кристаллах
2	линейная	Ag(CN)₂⁻ в KAg(CN)₂	Ag в цианиде серебра, Au в AuI
3	плоский треугольник	Cu(CN)₃²⁻ в Na₂Cu(CN)₃·3H₂O	O в TiO₂ (структура рутила)
4	тетраэдр	CoCl₄²⁻	Zn и S в сульфиде цинка, Si в диоксиде кремния
4	квадрат	AgF₄⁻	CuO
5	тригональная бипирамидальная	SnCl₅⁻
5	квадратная пирамидальная	InCl₅²⁻ в (NEt₄)₂InCl₅
6	октаэдр	Fe(H₂O)₆²⁺	Na и Cl в хлориде натрия
6	тригональная призматическая	Mo(SCHCHS)₃	As в NiAs, Mo в MoS₂
7	пентагональная бипирамидальная	ZrF₇³⁻ в (NH₄)₃ZrF₇	Pa в PaCl₅
7	гранецентрированная октаэдрическая	[Ho^III(PhCOCHCOPh)₃(H₂O)]	La в La₂O₃
7	тригональная призматическая, квадратическая моногранецентрированная	TaF₇²⁻ в K₂TaF₇
8	куб		Хлорид цезия, фторид кальция
8	квадратная антипризматическая	TaF₈³⁻ в Na₃TaF₈	Хлорид тория(IV)
8	додекаэдр	Mo(CN)₈⁴⁻ в K₄[Mo(CN)₈].2H₂O	Zr в K₂ZrF₆
8	гексагональная бипирамидальная		N в Li₃N
8	октаэдр		Ni в арсениде никеля
8	тригональная призматическая		Ca в CaFe₂O₄
8	тригональная призматическая, квадратная лицевая двуребристая		PuBr₃
9	тригональная призматическая, квадратная лицевая триребристая	[ReH₉]²⁻ в нонагидроренате калия	SrCl₂·6H₂O , Th в RbTh₃F₁₃
9	англ. monocapped square antiprismatic	[Th(торополонат)₄(H₂O)]	La в LaTe₂
10	англ. bicapped square antiprismatic	Th(C₂O₄)₄²⁻
11		Th в [Th^IV(NO₃)₄(H₂O)₃] (NO₃⁻)
12	икосаэдр	Th в Th(NO₃)₆²⁻-ион в Mg[Th(NO₃)₆]·8H₂O
12	кубооктаэдрон	Zr^IV(η³−(BH₄)₄)
12	антикубооктаэдон
14	двуребристая антипризматичная гексагональная	U(BH₄)₄

Где нет дискретных комплексов означает, что соединения найдены как отдельные единицы сфер вокруг атомов в кристаллах

Именование неорганических соединений

ИЮПАК ввел полиэдрический символ (англ. Polyhedral symbol) в части «рекомендации номенклатуры по ИЮПАК в неорганической химии 2005» (англ. IUPAC nomenclature of inorganic chemistry 2005 recommendations) для описания геометрии вокруг атома в соединении.

IUCr (International Union of Crystallography) предложили символ, который показывается как верхний индекс в квадратных скобках в химической формуле. Например, CaF₂ будет записан как Ca^[8СВ]F₂^[4T], где [8СВ] означает что это кубическая координация и [4T] означает — четырехгранная. Эквивалентный символ в ИЮПАК обозначается как CU−8 и T-4 соответственно.

Символ ИЮПАК применим к комплексам и молекулам, в то время как по предложению IUCr это относится к кристаллическим твердым телам.