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Na matéria sólida, átomos e moléculas formam uma variedade de estruturas geométricas, dependendo da maneira como elas se combinam.Em cada estrutura, um átomo central compartilha elétrons com outros átomos ou moléculas iônicas, e a forma da estrutura depende de como os elétrons são compartilhados. O número de coordenação do átomo central é um indicador de quantos átomos ou moléculas formam ligações com ele, e isso é um determinante da forma molecular e, finalmente, das propriedades do sólido. Para moléculas ligadas covalentemente e complexos de metais de transição, os químicos derivam o número de coordenação da fórmula química. Eles calculam o número de coordenação para sólidos metálicos examinando a estrutura da treliça.
Moléculas Ligadas Covalentemente
Em uma molécula ligada covalentemente, os químicos determinam o número de coordenação do átomo central contando o número de átomos ligados. Por exemplo, na molécula de metano, o átomo de carbono central é ligado a quatro átomos de hidrogênio, portanto seu número de coordenação é 4. Esse número pode ser facilmente determinado a partir da fórmula química do metano: CH4.
A mesma relação vale para compostos iônicos. Por exemplo, o número de coordenação da molécula de trióxido de carbono (CO3)2- é 3 e a carga do íon é -2.
Complexos de metais de transição
Os metais de transição, que ocupam as colunas 3 a 12 da tabela periódica, formam complexos com grupos de átomos chamados ligantes. A coordenação do metal de transição é novamente dada pelo número de átomos com os quais o átomo central está ligado. Por exemplo, o número de coordenação do composto iônico CoCl2(NH3)4+ é 6, porque o átomo central de cobalto se liga a dois átomos de cloro e quatro átomos de nitrogênio. Em FeN42+, o número de coordenação é 4 porque esse é o número de ligações formadas pelo átomo de ferro central, mesmo que os átomos de nitrogênio formem um complexo de treliça por ligação entre si.
Sólidos metálicos
Nos sólidos metálicos, não há uma ligação clara entre pares de átomos; portanto, os químicos determinam a coordenação da estrutura escolhendo um único átomo e contando o número de átomos imediatamente ao seu redor. Por exemplo, um átomo que faz parte de uma estrutura de camada pode ter três átomos abaixo, três acima e seis ao redor na mesma camada. O número de coordenação para esse átomo seria 12.
Os átomos de um cristal sólido geralmente se formam em estruturas geométricas chamadas células, e essas células se repetem ad infinitum para criar a estrutura cristalina. Decifrar a forma da célula torna possível calcular o número de coordenação, que é o mesmo para cada átomo na estrutura. Por exemplo, uma estrutura cúbica tem um átomo no meio cercado por um em cada canto, para um total de oito, portanto, o número de coordenação é 8.
Sólidos Iônicos
O cloreto de sódio (NaCl) é um exemplo de um sólido iônico, formado por um cátion (Na+) e um ânion (Cl-) Em um metal iônico, o número de coordenação do cátion é igual ao número de ânions próximos dele. NaCl é uma estrutura cúbica, e cada cátion de sódio é cercado por quatro íons de cloro no mesmo plano, além de um abaixo e um acima, de modo que o número de coordenação é 6. Pelo mesmo motivo, a coordenação de cada ânion de cloro também é 6