Ligand

Voor de biochemische betekenis, zie Ligand (biochemie)

Een ligand is een molecuul of een ion dat een vrij elektronenpaar heeft, dat kan worden gebruikt 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.

In de figuur hiernaast is de structurele kern weergegeven van het tetradentaat-ligand dat voorkomt in verbindingen als hemoglobine en chlorofyl. Het vrije elektronenpaar op de centrale stikstofatomen, eventueel na afgifte van de waterstofatomen, zijn de elektronen die voor de vorming van de coördinatieverbinding of het complex zorgen. Hét voorbeeld van deze groep verbindingen is ethyleendiaminetetra-azijnzuur dat vooral bekend is onder de afkorting EDTA.

Liganden komen als onderdeel van complexe ionen of moleculen in oplossingen voor, maar zij kunnen ook worden in vaste stoffen ingebouwd. Water treedt ook vaak als ligand op, in een kristalstructuur spreekt men dan van kristalwater.

Bij liganden wordt onderscheid gemaakt tussen:

Andere namen zijn monodentaat en ééntandig ligand. Het ligand kan maar één binding met het metaal of metaalion 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.

Andere namen zijn bidentaat en tweetandig ligand. 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 wordt gevormd. Voorbeelden van deze groep liganden zijn dithiocarbamaat, dat zijn vierringen, 1,2-diaminoethaan en glycol, beide vijfringen en acetylacetonaat, zesringen.

Tridentaat is een andere naam. Tridentaten kunnen met bidentaten worden vergeleken, maar beschikken over drie atomen met vrije elektronenparen. PMDTA is een voorbeeld van deze groep liganden.

Polydentaat is een andere naam. Deze groep liganden beschikt over meer dan twee atomen met vrije elektronenparen. Bij binding met hetzelfde atoom ontstaan steeds 4-, 5- en 6-ringen.