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 Agc анионом Cl¯ носит электростатический характер: Ag⁺+ Cl^-AgCl ионная связь . При образовании комплексного иона [Ag(NH₃)₂]катион Agвыступает 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)⁰₆³⁺ 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)⁰₆³⁺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

Заряд ЦА	КЧ	Пример
+1	2,3,4, но чаще всего 2	Ag⁺, Cu⁺, Au⁺ [Ag (NH₃)₂] Cl
+2	3,4,5,6,7,8, но чаще всего 4	Cu²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺, Hg²⁺, Au²⁺, Pt²⁺, Pb²⁺ [Cu (H₂O)₄]SO₄, Na₂[Zn(OH)₄], K₄ [Fe(CN)₆]
+3	4,5,6,8,9,10,12, но чаще всего 6	Fe³⁺, Cr³⁺, Co³⁺ , Al³⁺, K₃ [Fe (CN)₆]
+4	6,8,	Pt⁴⁺,Pb⁴⁺ , K₂ [PtCl₆] , K₄ [PtCl₈]

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..