리간드

리간드 (Ligand)는 금속 이온에 배위 결합하여 착물을 형성하는 분자 또는 이온을 말한다. 배위 화합물에서 중심 금속에 결합하여 금속의 성질에 영향을 미치며, 금속과 리간드의 결합을 통해 다양한 화학적, 물리적 특성을 나타내는 착물을 형성한다.

특징

• 배위 결합: 리간드는 비공유 전자쌍을 금속 이온에 제공하여 배위 결합을 형성한다. 이러한 결합은 공유 결합과는 달리 전자쌍을 한쪽 원자(리간드)에서만 제공하는 특징을 가진다.
• 다양성: 리간드는 매우 다양한 종류가 존재하며, 작은 분자(예: 물, 암모니아, 할로겐 이온)부터 큰 유기 분자(예: EDTA, 포르피린)까지 포함한다.
• 배위수: 하나의 금속 이온에 결합할 수 있는 리간드의 수는 금속의 종류, 리간드의 크기 및 전하 등에 따라 결정된다. 이를 배위수라고 하며, 배위수는 착물의 구조와 성질에 큰 영향을 미친다.
• 세기: 리간드의 종류에 따라 금속과의 결합 세기가 다르다. 이를 리간드 장 세기라고 하며, 분광화학적 계열을 통해 리간드의 세기를 비교할 수 있다. 리간드 장 세기는 착물의 색, 자기적 성질 등에 영향을 미친다.

종류

리간드는 금속과의 결합 방식에 따라 여러 가지로 분류될 수 있다.

• 단자리 리간드 (Monodentate Ligand): 금속 이온과 한 개의 배위 결합을 형성하는 리간드. 예: 물 (H₂O), 암모니아 (NH₃), 염화 이온 (Cl⁻)
• 다자리 리간드 (Polydentate Ligand): 금속 이온과 두 개 이상의 배위 결합을 형성하는 리간드. 킬레이트제라고도 불린다.
  • 두 자리 리간드 (Bidentate Ligand): 금속 이온과 두 개의 배위 결합을 형성하는 리간드. 예: 에틸렌다이아민 (en)
  • 세 자리 리간드 (Tridentate Ligand): 금속 이온과 세 개의 배위 결합을 형성하는 리간드.
  • 네 자리 리간드 (Tetradentate Ligand): 금속 이온과 네 개의 배위 결합을 형성하는 리간드.
  • 다섯 자리 리간드 (Pentadentate Ligand): 금속 이온과 다섯 개의 배위 결합을 형성하는 리간드.
  • 여섯 자리 리간드 (Hexadentate Ligand): 금속 이온과 여섯 개의 배위 결합을 형성하는 리간드. 예: EDTA
• 다리 리간드 (Bridging Ligand): 두 개 이상의 금속 이온에 동시에 배위 결합하는 리간드. 예: 산소 이온 (O²⁻), 수산화 이온 (OH⁻)

활용

리간드는 촉매, 의약품, 분석 화학 등 다양한 분야에서 활용된다. 특히, 특정 금속 이온과 선택적으로 결합하는 리간드는 특정 반응을 촉진하거나 특정 물질을 검출하는 데 사용될 수 있다. 또한, 착물은 독특한 색과 자기적 성질을 가지므로, 염료, 안료, 자기 공명 영상 조영제 등 다양한 용도로 사용된다.

참고 문헌

• Cotton, F. A., & Wilkinson, G. (1988). Advanced inorganic chemistry (5th ed.). Wiley.
• Miessler, G. L., & Tarr, D. A. (2014). Inorganic chemistry (5th ed.). Pearson.