КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

План

1. Значение комплексных соединений (КС).

2. Координационная теория строения КС А.Вернера. Природа связи в КС.

Классификация КС.

3. Номенклатура КС.

4. Пространственное строение КС. Магнитные и оптические свойства КС.

5. Устойчивость КС.

6. Получение и разрушение КС.

Литература.

1. Общая химия под ред. Соколовской Е.М. и др. Гл.6, §1-11.

2. Курс общей химии под ред. Коровина Н.В. и др. Гл.X, §X.l-X.5.

Комплексные или координационные соединения (КС) составляют наиболее разнообразный класс неорганических веществ, имеющий большое значение в природе и технике. По своему составу КС являются более сложными, чем оксиды, гидроксиды, кислоты и соли. Реакции комплексообразования лежат в основе получения редких и драгоценных металлов, чистых и сверхчистых веществ, аналитических определений, гальванотехнических процессов, получения лекарств, антидетонаторов, антиоксидантов и т.д.

Неоценима роль КС в биологических процессах. Такие жизненно важные природные соединения, как гемоглобин, хлорофилл, инсулин, некоторые витамины относятся также к координационным соединениям.

Строение и механизм образования химических связей в КС наиболее удачно обьясняет координационная теория, предложенная в 1893 г. А.Вернером. Причиной комплексообразования может быть как электростатическое, так и донорно-акцепторное взаимодействие. Рассмотрим механизм образования молекулы [Ag(NH₃)₂]Cl: AgCl + 2NH₄OH ® [Ag (NH₃) ₂] Cl + 2H₂O

В молекуле [Ag(NH₃)₂]Cl ион серебра имеет следующее строение: Ag⁰ (4d¹⁰5s¹) Ag⁺(4d¹⁰5s⁰), ион хлора -соответственно:

Cl⁰ (3s²3p⁵) Cl^- (3s²3p⁶).

Взаимодействие катиона Ag c анионом Cl¯ носит электростатический характер: Ag⁺ + Cl^- AgCl ионная связь . При образовании комплексного иона [Ag(NH₃)₂] катион Ag выступает в качестве акцептора готовой электронной пары, предоставляя, свободные орбитали (5s и 5p) для координации; молекулы аммиака выступают в качестве донора электронной пары. Химическая связь такого вида называется донорно-акцепторной или координационной. По своей природе - это полярная ковалентная связь, отличие состоит лишь в способе её образования. Координационные соединения состоят из внешней и внутреннейсфер.

[H₃N:←□ Ag□←: NH3] Cl‾

внутренняя сфера внешняя сфера

Различают внутренние сферы

1.Катионного характера: [Ag(NH)₂] ;[Cu(NH₃)₄]

2.Анионного характера: [Co(CN)₄] ; [Fe(CN)₆]

3.Нейтрального характера: [Fe (CO) ₅]

Комплексную частицу, например, Cr³⁺(H₂O)⁰ ₆ ³⁺ образуют:

- Центральный атом (ЦА) или, его так же называют комплексообразователь (КО) – это катион хрома Cr³⁺

- Лиганды (L) - в нашем примере это молекулы воды, которые координируются вокруг ЦА, их количество (6) соответствует значению координационного числа (КЧ = 6).

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов ЦА и L:

К₂⁺ Pt²⁺Cl₄^{- 2-}; Cr³⁺(H2O)⁰ ₆ ³⁺Cl₃^-

В качестве комплексообразователей может быть любой элемент периодической системы, но наибольшую склонность к комплексообразованию имеют d- и f- металлы, некоторые р-элементы.

Координационное число (КЧ) - определяет количество s- связей, образуемых центральным атомом с лигандами (табл.№ 16)

Координационное число зависит от многих факторов: R_ЦА, заряда ЦА, размеров и валентности лигандов, среды в которой протекает реакция комплексообразования.

Таблица №16 Зависимость КЧ от заряда ЦА

Лигандамимогут быть нейтральные молекулы или анионы, простые или сложные молекулы органических веществ, у которых имеются неподеленные электронные пары.

По числу химических связей, образуемых лигандами с центральным атомом, лиганды можно разделить на:

- монодентатные : F‾; Cl‾; I‾; ; и т.д..

-бидентатные - :SO₄²‾ ;:NH₂-(CH₂)₂ –Н₂N: - этилендиаммин (ЭДА) .

- полидентатные: :OOCH₂C CH₂COО:

-(CH₂)₂-

:OOCH₂С CH₂COO:

Этилендиаминтетрауксусная кислота

По наличию заряда, выделяют лиганды:

-анионного типа: CN‾; Cl‾ ; OH‾ ; CNS‾

-нейтрального типа: NH₃; H₂О ; CO ; NO ; ЭДА .

Комплексные соединения по химической природе лигандов делятся на четыре класса.