Complesso (chimica)

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Un complesso (o composto di coordinazione) in chimica e in biochimica è il prodotto della formazione, spesso reversibile, di un legame covalente coordinato tra un atomo o ione centrale (o "ione coordinante") e degli atomi, ioni o molecole (detti "leganti" o "ligandi" o "ioni coordinati") che circondano l'atomo centrale.^[1]

Una definizione più rigorosa di complesso chimico è quella data dalla IUPAC: "Un composto di coordinazione è un qualsiasi composto che contiene un'entità di coordinamento (o coordinazione). Un'entità di coordinazione è uno ione o una molecola neutra composta da un atomo centrale, solitamente quello di un metallo, a cui è attaccata una matrice circostante di altri atomi o gruppi di atomi, ciascuno dei quali è chiamato ligando."^[2] Questa definizione permette una più ampia gamma di composti di coordinazione che altrimenti non verrebbero classificati correttamente.

I metalli di transizione, che allo stato elementare possiedono livelli d o f parzialmente occupati, formano una vasta classe di composti, detti complessi o composti di coordinazione in cui il metallo centrale M (allo stato neutro o ionizzato) forma legami covalenti dativi (o di coordinazione) con una serie di atomi o gruppi chimici, detti leganti (o ligandi, italianizzando il termine inglese ‘ligands’), neutri o di carica opposta rispetto all’atomo centrale. Il metallo centrale agisce come acido di Lewis (accettore di elettroni, elettrofilo) nei confronti dei leganti che si comportano come basi di Lewis (donatori di doppietti elettronici, nucleofili).

Con il termine ione complesso si indica lo ione, catione o anione, che contiene l'atomo centrale complessato in soluzione acquosa, un esempio è lo ione tris(bipiridina)rutenio(II) mostrato nell'immagine a destra, mentre per composto di coordinazione si intende una specie chimica elettricamente neutra, un complesso neutro o un composto ionico in cui almeno uno degli ioni è uno ione complesso (come ad esempio [Cu(OH₂)₆]Cl₂, in cui il catione, [Cu(OH₂)₆], risulta essere uno ione complesso). Nell'uso comune, i termini "composto di coordinazione" (il composto neutro) e "complesso" (uno o più tra gli ioni o le specie neutre presenti nel composto) sono adoperati in modo intercambiabile.^[3][4]

La formula chimica di uno ione complesso (non di un complesso neutro) è comunemente indicata tra parentesi quadre, ad esempio: [Cu(OH₂)₆]²⁺. Tra i composti di coordinazione si annoverano complessi il cui atomo metallico centrale è neutro, come Ni(CO)₄, e composti ionici, come K₄[Fe(CN)₆].^[5]

Esistono moltissime tipologie di complessi, che vanno dal semplice metallo in soluzione acquosa (coordinato quindi da molecole d'acqua) a complessi metallo-enzimi, che prendono parte a svariati processi biochimici, ai complessi organometallici, i quali ricoprono un ruolo importantissimo come catalizzatori.

Alcuni esempi di composti di coordinazione sono i seguenti:

I composti di coordinazione sono molto più comuni in natura di quanto si possa pensare, molte proteine e enzimi che regolano le funzioni metaboliche del nostro e di altri organismi risultano essere metalloproteine, molecole organiche molto grandi, composte da lunghe catene di amminoacidi, che contengono anche un atomo metallico tramite legami di coordinazione.^[5]