Komplexné zlúčeniny

Zhrnutie prednášky

Ciele. Vytvárať predstavy o zložení, štruktúre, vlastnostiach a nomenklatúre komplexných zlúčenín; rozvíjať zručnosti pri určovaní stupňa oxidácie komplexotvorného činidla, zostavovaní rovníc pre disociáciu komplexných zlúčenín.
Nové koncepty: komplexná zlúčenina, komplexotvorné činidlo, ligand, koordinačné číslo, vonkajšie a vnútorné sféry komplexu.
Vybavenie a činidlá. Stojan so skúmavkami, koncentrovaným roztokom amoniaku, roztokmi síranu meďnatého, dusičnanu strieborného, ​​hydroxidu sodného.

POČAS VYUČOVANIA

Laboratórne skúsenosti. Pridajte roztok amoniaku do roztoku síranu meďnatého. Kvapalina získa intenzívnu modrú farbu.

Čo sa stalo? Chemická reakcia? Doteraz sme nevedeli, že amoniak môže reagovať so soľou. Aká látka vznikla? Aký je jeho vzorec, štruktúra, názov? Do akej triedy zlúčenín patrí? Môže amoniak reagovať s inými soľami? Existujú podobné spojenia? Na tieto otázky si musíme dnes odpovedať.

Na lepšie štúdium vlastností niektorých zlúčenín železa, medi, striebra, hliníka potrebujeme znalosti o komplexných zlúčeninách.

Pokračujme v našej skúsenosti. Výsledný roztok je rozdelený na dve časti. Do jednej časti pridáme alkálie. Zrážanie hydroxidu meďnatého Cu (OH) 2 nie je pozorované, preto v roztoku nie sú žiadne dvakrát nabité ióny medi alebo ich je príliš málo. Z toho môžeme vyvodiť záver, že ióny medi interagujú s pridaným amoniakom a vytvárajú nejaké nové ióny, ktoré nedávajú nerozpustnú zlúčeninu s OH- iónmi.

Súčasne zostávajú ióny nezmenené. To možno vidieť pridaním roztoku chloridu bárnatého do roztoku amoniaku. Okamžite vypadne biela zrazenina BaSO 4.

Štúdie preukázali, že tmavomodrá farba roztoku amoniaku je spôsobená prítomnosťou komplexných 2+ iónov v ňom vytvorených pripojením štyroch molekúl amoniaku k iónu medi. Pri odparovaní vody sa 2+ ióny viažu na ióny a z roztoku vystupujú tmavomodré kryštály, ktorých zloženie vyjadruje vzorec SO 4 H 2 O.

Komplexné zlúčeniny sú zlúčeniny, ktoré obsahujú komplexné ióny a molekuly, ktoré môžu existovať v kryštalickej forme aj v roztokoch.

Vzorce molekúl alebo iónov komplexných zlúčenín sú zvyčajne uzavreté v hranatých zátvorkách. Komplexné zlúčeniny sa získavajú z bežných (nekomplexných) zlúčenín.

Príklady získania komplexných zlúčenín

Štruktúra komplexných zlúčenín sa uvažuje na základe koordinačnej teórie, ktorú v roku 1893 navrhol švajčiarsky chemik Alfred Werner, nositeľ Nobelovej ceny. Jeho vedecká činnosť prebiehala na univerzite v Zürichu. Vedec syntetizoval mnoho nových komplexných zlúčenín, systematizoval predtým známe a novo získané komplexné zlúčeniny a vyvinul experimentálne metódy na preukázanie ich štruktúry.

A. Werner (1866–1919)

V súlade s touto teóriou sa rozlišujú komplexné zlúčeniny komplexotvorné činidlo, externé a vnútorná sféra. Komplexotvorným činidlom je zvyčajne katión alebo neutrálny atóm. Vnútorná guľa sa skladá z určitého počtu iónov alebo neutrálnych molekúl, ktoré sú pevne viazané na komplexotvorné činidlo. Volajú sa ligandy. Počet ligandov určuje koordinačné číslo(KN) komplexotvorné činidlo.

Príklad komplexnej zlúčeniny

V príklade je zlúčenina S04H20 alebo CuS045H20 kryštalický hydrát síranu meďnatého.

Definujme zložky iných komplexných zlúčenín, napríklad K 4 .
(Odkaz. Látka so vzorcom HCN je kyselina kyanovodíková. Soli kyseliny kyanovodíkovej sa nazývajú kyanidy.)

Komplexotvorným činidlom je železitý ión Fe 2+, ligandy sú kyanidové ióny CN -, koordinačné číslo je šesť. Všetko napísané v hranatých zátvorkách je vnútorná guľa. Draselné ióny tvoria vonkajšiu sféru komplexnej zlúčeniny.

Povaha väzby medzi centrálnym iónom (atómom) a ligandmi môže byť dvojaká. Na jednej strane je spojenie spôsobené silami elektrostatickej príťažlivosti. Na druhej strane medzi centrálnym atómom a ligandami väzba môže byť vytvorená mechanizmom donor-akceptor analogicky s amóniovým iónom. V mnohých komplexných zlúčeninách je väzba medzi centrálnym iónom (atómom) a ligandmi spôsobená tak silami elektrostatickej príťažlivosti, ako aj väzbou vytvorenou v dôsledku nezdieľaných elektrónových párov komplexotvorného činidla a voľných orbitálov ligandov.

Komplexné zlúčeniny s vonkajšou sférou sú silné elektrolyty a vo vodných roztokoch disociujú takmer úplne na komplexný ión a ióny vonkajšia sféra. Napríklad:

SO 4 2+ + .

Pri výmenných reakciách prechádzajú komplexné ióny z jednej zlúčeniny do druhej bez zmeny ich zloženia:

SO4 + BaCl2 \u003d Cl2 + BaS04.

Vnútorná guľa môže mať kladný, záporný alebo nulový náboj.

Ak náboj ligandov kompenzuje náboj komplexotvorného činidla, potom sa takéto komplexné zlúčeniny nazývajú neutrálne alebo neelektrolytové komplexy: pozostávajú iba z komplexotvorného činidla a ligandov vnútornej gule.

Takýmto neutrálnym komplexom je napríklad .

Najtypickejšími komplexotvornými činidlami sú katióny d-prvky.

Ligandy môžu byť:

a) polárne molekuly - NH 3, H 2 O, CO, NO;
b) jednoduché ióny - F-, Cl-, Br-, I-, H-, H+;
c) komplexné ióny - CN -, SCN -, NO 2 -, OH -.

Zoberme si tabuľku, ktorá ukazuje koordinačné čísla niektorých komplexotvorných látok.

Nomenklatúra komplexných zlúčenín. V zlúčenine je najskôr pomenovaný anión a potom katión. Pri špecifikácii zloženia vnútornej gule sa v prvom rade nazývajú anióny, pričom k latinskému názvu sa pridáva prípona - o-, napríklad: Cl - - chlór, CN - - kyano, OH - - hydroxo, atď. Ďalej označované ako neutrálne ligandy a predovšetkým amoniak a jeho deriváty. V tomto prípade sa používajú tieto výrazy: pre koordinovaný amoniak - amín, na vodu - aqua. Počet ligandov je uvedený v gréckych slovách: 1 - mono, 2 - di, 3 - tri, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa. Potom prejdú k názvu centrálneho atómu. Ak je centrálny atóm súčasťou katiónov, potom sa použije ruský názov zodpovedajúceho prvku a jeho oxidačný stav je uvedený v zátvorkách (rímskymi číslicami). Ak je centrálny atóm obsiahnutý v anióne, potom použite latinský názov prvku a na koniec pridajte koncovku - pri. V prípade neelektrolytov sa oxidačný stav centrálneho atómu neuvádza, pretože je jednoznačne určená z podmienky elektroneutrality komplexu.

Príklady. Na pomenovanie komplexu Cl 2 sa určuje oxidačný stav (S.O.)
X komplexotvorné činidlo - ión Cu X+ :

1 X + 2 (–1) = 0,X = +2, C.O. (Cu) = +2.

Podobne sa zistí oxidačný stav kobaltového iónu:

r + 2 (–1) + (–1) = 0,r = +3, S.O.(Co) = +3.

Aké je koordinačné číslo kobaltu v tejto zlúčenine? Koľko molekúl a iónov obklopuje centrálny ión? Kobaltové koordinačné číslo je šesť.

Názov komplexného iónu je napísaný jedným slovom. Oxidačný stav centrálneho atómu je označený rímskou číslicou umiestnenou v zátvorkách. Napríklad:

Cl 2 - chlorid tetraamín meďnatý (II),
NIE 3 – dusičnan dichlórakvatriammínkobaltnatý,
K 3 - hexakyanoželezitan (III) draslík,
K2 - tetrachloroplatnatan (II) draslík,
- dichlórtetraamínzinok,
H2 - kyselina hexachlórtínová.

Na príklade viacerých komplexných zlúčenín určíme štruktúru molekúl (iónové komplexotvorné činidlo, jeho S.O., koordinačné číslo, ligandy, vnútorné a vonkajšie sféry), pomenujeme komplex, zapíšeme rovnice elektrolytickej disociácie.

K 4 - hexakyanoželezitan draselný (II),

K 4 4K ++ 4– .

H - kyselina tetrachlórozlatitá (vzniká rozpustením zlata v aqua regia),

H H + + –.

OH - diaminhydroxid strieborný (táto látka sa podieľa na reakcii „strieborného zrkadla“),

OH + + OH-.

Na-tetrahydroxoaluminát sodík,

Na Na + + -.

Mnohé organické látky tiež patria ku komplexným zlúčeninám, najmä známym produktom interakcie amínov s vodou a kyselinami. Napríklad soli metylamóniumchloridu a fenylamóniumchlorid sú komplexné zlúčeniny. Podľa teórie koordinácie majú nasledujúcu štruktúru:

Tu je atóm dusíka komplexotvorným činidlom, atómy vodíka na dusíku a metylové a fenylové radikály sú ligandy. Spolu tvoria vnútornú sféru. Vo vonkajšej sfére sú chloridové ióny.

Mnohé organické látky, ktoré majú veľký význam v živote organizmov, sú komplexné zlúčeniny. Patria sem hemoglobín, chlorofyl, enzýmy a iní

Komplexné zlúčeniny sú široko používané:

1) v analytickej chémii na stanovenie mnohých iónov;
2) na separáciu určitých kovov a výrobu kovov vysokej čistoty;
3) ako farbivá;
4) na odstránenie tvrdosti vody;
5) ako katalyzátory dôležitých biochemických procesov.

Chemický test - komplexné zlúčeniny - URGENT! a dostal najlepšiu odpoveď

Odpoveď od Nicka[guru]
Niektoré otázky sú nastavené nesprávne, napríklad 7,12,27. Preto odpovede obsahujú výhrady.
1. Aké je koordinačné číslo komplexotvorného činidla v komplexnom ióne +2?
O 6
2. Aké je koordinačné číslo komplexotvorného činidla v komplexnom ióne 2+?
B) 6
3. Aké je koordinačné číslo komplexotvorného činidla v komplexnom ióne 2+
B) 4
4. Aké je koordinačné číslo Сu²+ v komplexnom ióne +?
B) 4
5. Aké je koordinačné číslo komplexotvorného činidla v komplexnom ióne: +4?
B) 6
6. Určte náboj centrálneho iónu v komplexnej zlúčenine K4
B) +2
7. Aký je náboj komplexného iónu?
B) +2 - ak predpokladáme, že komplexotvorným činidlom je Сu (II)
8. Spomedzi solí železa určte komplexnú soľ:
A) K3
9. Aké je koordinačné číslo Pt4+ v komplexnom ióne 2+?
A) 4
10. Určte náboj komplexného iónu K2?
B) +2
11. Ktorá molekula zodpovedá názvu tetraammín meďnatý (II) dichlorid?
B) Cl2
12. Aký je náboj komplexného iónu?
D) +3 - ak predpokladáme, že komplexotvorným činidlom je Cr (III)
13. Spomedzi solí medi (II) určte komplexnú soľ:
B) K2
14. Aké je koordinačné číslo Co3+ v komplexnom ióne +?
B) 6
15. Určte náboj komplexotvorného činidla v komplexnej zlúčenine K3?
D) +3
16. Ktorá molekula zodpovedá názvu tetrajodhydrát draselný (II)?
A) K2
17. Aký je náboj komplexného iónu?
V 2
18. Spomedzi solí niklu (II) určite komplexnú soľ:
B) SO4
19. Aké je koordinačné číslo Fe3+ v komplexnom ióne -3?
O 6
20. Určte náboj komplexotvorného činidla v komplexnej zlúčenine K3?
B) +3
21. Ktorá molekula zodpovedá názvu diamínchlorid strieborný?
B) Cl
22. Aký je náboj komplexného iónu K4?
B) -4
23. Spomedzi solí zinku určte komplexnú soľ
B) Na2
24. Aké je koordinačné číslo Pd4+ v komplexnom ióne 4+?
D) 6
25. Určte náboj komplexotvorného činidla v komplexnej zlúčenine H2?
B) +2
26. Ktorá molekula zodpovedá názvu hexakyanoželezitan draselný (II)?
D) K4
27. Aký je náboj komplexného iónu?
D) -2 - ak predpokladáme, že komplexotvorným činidlom je Co (II)
27. Spomedzi zlúčenín trojmocného chrómu určte komplexnú zlúčeninu
C) [Cr(H20)2(NH3)4]Cl3
28. Aké je koordinačné číslo kobaltu (III) v komplexnom ióne NO3?
B) 6
29. Určte náboj komplexotvorného činidla v komplexnej zlúčenine Cl2
A) +3
30. Ktorá molekula zodpovedá názvu tetrajódpalladát sodný (II)?
D) Na2

Odpoveď od James Bond[nováčik]
Bože môj

Odpoveď od Mačiatko...[guru]
Najnovšie číslo 30

Názvoslovie komplexných zlúčenín je neoddeliteľnou súčasťou nomenklatúry anorganických látok. Pravidlá pre pomenovanie komplexných zlúčenín sú systematické (jednoznačné). V súlade s odporúčaniami IUPAC sú tieto pravidlá univerzálne, pretože v prípade potreby ich možno použiť aj na jednoduché anorganické zlúčeniny, ak pre ne neexistujú žiadne tradičné a špeciálne názvy. Názvy zostavené podľa systematických pravidiel sú adekvátne chemickým vzorcom. Vzorec komplexnej zlúčeniny je zostavený podľa všeobecných pravidiel: najprv sa napíše katión - komplexný alebo obyčajný, potom anión - komplexný alebo obyčajný. Vo vnútornej sfére komplexnej zlúčeniny sa najprv zapíše centrálny komplexotvorný atóm, potom nenabité ligandy (molekuly), potom negatívne nabité aniónové ligandy.

Jednojadrové komplexy

V názvoch katiónových, neutrálnych a väčšiny aniónových komplexov majú centrálne atómy ruské názvy zodpovedajúcich prvkov. V niektorých prípadoch sa pre aniónové komplexy používajú korene latinských názvov prvkov centrálneho komplexotvorného atómu. Napríklad - dichlórdiammínplatina, 2- -tetrachlórplatinatý (II) -ión, + - katión diammínstrieborný (I), - - dikyanoagenát (I) -ión.

Názov komplexného iónu začína označením zloženia vnútornej gule. Po prvé, anióny nachádzajúce sa vo vnútornej sfére sú uvedené v abecednom poradí, pričom k ich latinskému názvu je pridaná koncovka „o“. Napríklad OH - - hydroxo, Cl - - chlór, CN - - kyano, CH3COO - - acetát, CO 3 2 - uhličitan, C204 2 - - oxalát, NCS - - tiokyanato, N02 - - nitro, 022--oxo, S2--tio, S032-sulfito, S03S2--tiosulfato, C5H5-cyklopentadienyl atď. Potom sú intrasférické neutrálne molekuly označené v abecednom poradí. Pre neutrálne ligandy sa bez zmien používajú jednoslovné názvy látok, napríklad N 2 -diazot, N 2 H 4 -hydrazín, C 2 H 4 - etylén. Intrasférický NH 3 sa nazýva amino-, H 2 O - vodný, CO-karbonyl, NO-nitrozyl. Počet ligandov sa označuje gréckymi číslicami: di, tri, tetra, penta, hexa atď. Ak sú názvy ligandov zložitejšie, napríklad etyléndiamín, pred nimi sú predpony „bis“, „tris“, „tetrakis“ atď.

Názvy komplexných zlúčenín s vonkajšou guľou pozostávajú z dvoch slov (všeobecne "katiónový anión"). Názov komplexného aniónu končí príponou -at. Oxidačný stav komplexotvorného činidla je označený rímskymi číslicami v zátvorkách za názvom aniónu. Napríklad:

K2 - tetrachloroplatnatan draselný (II),

Na 3 [Fe (NH 3) (CN) 5] - pentakyanomonoamín železitan sodný (II),

H30 - oxóniumtetrachlóraurát (III),

K je jodičnan draselný (I),

Na2 - hexahydroxociničitan sodný (IV).

V zlúčeninách s komplexným katiónom je oxidačný stav komplexotvorného činidla uvedený za jeho názvom rímskymi číslicami v zátvorkách. Napríklad:

Cl je chlorid diamínstrieborný (I),

Br je bromid trichlórtriaminplatnatý (IV),

NIE 3 -

Dusičnan chlórnitrotetraamínkobaltnatý.

Názvy komplexných zlúčenín - neelektrolytov bez vonkajšej gule pozostávajú z jedného slova, oxidačný stav komplexotvorného činidla nie je uvedený. Napríklad:

- trifluórtriakvokobalt,

- tetrachlórdiamín platina,

- bis (cyklopentadienyl) železo.

Názov zlúčenín s komplexným katiónom a aniónom sa skladá z názvov katiónu a aniónu, napríklad:

hexanitrokobaltát (III) hexaamminkobalt (III),

trichlóramínplatičitan (II) platina(II)chlórtriammín.

Pre komplexy s ambidentátnymi ligandami názov označuje symbol atómu, s ktorým je tento ligand naviazaný na centrálny komplex tvoriaci atóm:

2- - tetrakis (ticyanato-N) kobaltát (II) -ión,

2- -tetrakis(tiokyanato-S)merkurát(II) - ión.

Tradične sa ambidentátny ligand NO 2 - nazýva nitroligand, ak je donorovým atómom dusík, a nitritový ligand, ak je donorovým atómom kyslík (-ONO -):

3-hexanitrokobaltátový (III)-ión,

3- -hexanitritokobaltátový (III) -ión.

Klasifikácia komplexných zlúčenín

Komplexné ióny môžu byť súčasťou molekúl rôznych tried chemických zlúčenín: kyseliny, zásady, soli atď. V závislosti od náboja komplexného iónu rozlišujú katiónové, aniónové a neutrálne komplexy.

Katiónové komplexy

V katiónových komplexoch sú centrálnym komplexotvorným atómom katióny alebo pozitívne polarizované atómy komplexotvorného činidla a ligandy sú neutrálne molekuly, najčastejšie voda a amoniak. Komplexné zlúčeniny, v ktorých voda pôsobí ako ligand, sa nazývajú akvakomplexy. Tieto zlúčeniny zahŕňajú kryštalické hydráty. Napríklad: MgCl2 x 6H20

alebo Cl2,

CuSO 4 × 5H 2 O alebo ∙SO 4 ∙ H 2 O, FeSO 4 × 7H 2 O alebo SO 4 × H20

V kryštalickom stave niektoré akvakomplexy (napríklad síran meďnatý) zadržiavajú aj kryštalizačnú vodu, ktorá nie je súčasťou vnútornej gule, ktorá je menej pevne viazaná a pri zahriatí sa ľahko odštiepi.

Jednou z najpočetnejších tried komplexných zlúčenín sú aminokomplexy (amonáty) a amináty. Ligandy v týchto komplexoch sú molekuly amoniaku alebo amínu. Napríklad: SO 4, Cl 4,

Cl2.

Aniónové komplexy

Ligandy v takýchto zlúčeninách sú anióny alebo negatívne polarizované atómy a ich skupiny.

Aniónové komplexy zahŕňajú:

a) komplexné kyseliny H, H 2, H.

b) podvojné a komplexné soli PtCl 4 × 2 KCl alebo K 2,

HgI 2 x 2KI alebo K2.

c) kyseliny obsahujúce kyslík a ich soli H 2 SO 4, K 2 SO 4, H 5 IO 6, K 2 CrO 4.

d) hydroxosoli K, Na2.

e) polyhalogenidy: K, Cs.

Neutrálne komplexy

Takéto zlúčeniny zahŕňajú komplexné zlúčeniny, ktoré nemajú vonkajšiu guľu a nedávajú komplexné ióny vo vodných roztokoch: , , karbonylové komplexy , .

Katión-aniónové komplexy

Zlúčeniny súčasne obsahujú komplexný katión a komplexný anión:

, .

Cyklické komplexy (cheláty)

Koordinačné zlúčeniny, v ktorých je centrálny atóm (alebo ión) súčasne viazaný na dva alebo viac donorových atómov ligandu, v dôsledku čoho je jeden alebo viac heterocyklov uzavretých, sa nazývajú cheláty . Ligandy, ktoré tvoria chelátové kruhy, sa nazývajú chelatačné (chelatačné) činidlá. Uzavretie chelátového kruhu takýmito ligandami sa nazýva chelatácia(chelatácia). Najrozsiahlejšou a najdôležitejšou triedou chelátov sú komplexy chelátov kovov. Schopnosť koordinovať ligandy je vlastná kovom všetkých oxidačných stavov. Pre prvky hlavných podskupín je centrálny komplexotvorný atóm zvyčajne v najvyššom oxidačnom stave.

Chelatačné činidlá obsahujú dva hlavné typy elektrónových donorových centier: a) skupiny obsahujúce mobilný protón, napríklad -COOH, -OH, -SO3H; keď sú koordinované s centrálnym iónom, je možná substitúcia protónov a b) neutrálne elektróndonorové skupiny, napríklad R 2 CO, R 3 N. Bidentátne ligandy zaberajú dve miesta vo vnútornej koordinačnej sfére chelátu, ako napr. napríklad etyléndiamín (obr. 3).

Podľa pravidla Chugaevovho cyklu sa najstabilnejšie chelátové komplexy tvoria, keď cyklus obsahuje päť alebo šesť atómov. Napríklad medzi diamínmi zloženia H2N-(CH2)n-NH2 sa najstabilnejšie komplexy tvoria pre n=2 (päťčlenný cyklus) a n=3 (šesťčlenný cyklus).

Obr.3. Meďnatý (II) bisetyléndiamínový katión.

Cheláty, v ktorých pri uzavretí chelátového cyklu ligand využíva protón-obsahujúce a neutrálne elektrón-donorové skupiny a je formálne viazaný na centrálny atóm kovalentnou a donorovo-akceptorovou väzbou, tzv. sú intrakomplexné zlúčeniny. Polydentátne ligandy s kyslými funkčnými skupinami teda môžu vytvárať chelátové zlúčeniny. Interkomplexové zlúčeniny sú cheláty, v ktorých je uzavretie kruhu sprevádzané vytesnením jedného alebo viacerých protónov z kyslých funkčných skupín kovovým iónom, najmä glycinát meďnatý je intrakomplexná zlúčenina:

Obr.4. Interkomplexová zlúčenina 8-hydroxychinolínu so zinkom.

Hemoglobín a chlorofyl sú tiež intrakomplexné zlúčeniny.

Najdôležitejšou vlastnosťou chelátov je ich zvýšená stabilita v porovnaní s podobne konštruovanými necyklickými komplexmi.

Kapitola 17

17.1. Základné definície

V tejto kapitole sa zoznámite so špeciálnou skupinou komplexných látok tzv obsiahly(alebo koordinácia) spojenia.

V súčasnosti je striktná definícia pojmu „ komplexná častica"č. Zvyčajne sa používa nasledujúca definícia.

Napríklad hydratovaný ión medi 2 je komplexná častica, pretože v skutočnosti existuje v roztokoch a niektorých kryštalických hydrátoch, je tvorený z iónov Cu 2 a molekúl H 2 O, molekuly vody sú skutočné molekuly a ióny Cu 2 existujú v kryštáloch. mnohých zlúčenín medi. Naopak, ión SO 4 2 nie je zložitá častica, pretože ióny O 2 sa vyskytujú v kryštáloch, ión S 6 však v chemických systémoch neexistuje.

Príklady iných komplexných častíc: 2 , 3 , , 2 .

Ióny NH 4 a H 3 O sú zároveň klasifikované ako komplexné častice, hoci ióny H v chemických systémoch neexistujú.

Niekedy sa komplexné častice nazývajú komplexné chemické častice, pričom všetky väzby alebo ich časť sa tvoria podľa mechanizmu donor-akceptor. Platí to pre väčšinu komplexných častíc, ale napríklad v kamenci draselnom SO 4 v komplexnej častici 3 sa väzba medzi atómami Al a O skutočne vytvára podľa mechanizmu donor-akceptor, zatiaľ čo v komplexnej častici je iba elektrostatický (ión-dipól) interakcia. Potvrdzuje to existencia komplexnej častice podobnej štruktúry v železno-amónnom kamenci, v ktorej je možná iba interakcia ión-dipól medzi molekulami vody a iónom NH4.

Podľa náboja môžu byť komplexnými časticami katióny, anióny a tiež neutrálne molekuly. Komplexné zlúčeniny obsahujúce takéto častice môžu patriť do rôznych tried chemikálií (kyseliny, zásady, soli). Príklady: (H 3 O) - kyselina, OH - zásada, NH 4 Cl a K 3 - soli.

Typicky je komplexotvorným činidlom atóm prvku, ktorý tvorí kov, ale môže to byť aj atóm kyslíka, dusíka, síry, jódu a iných prvkov, ktoré tvoria nekovy. Oxidačný stav komplexotvorného činidla môže byť kladný, záporný alebo nulový; keď z jednoduchších látok vznikne zložitá zlúčenina, nemení sa.

Ligandy môžu byť častice, ktoré pred vytvorením komplexnej zlúčeniny boli molekuly (H 2 O, CO, NH 3 atď.), anióny (OH, Cl, PO 4 3 atď.), ako aj katión vodíka. . Rozlišovať neidentifikovaný alebo monodentátne ligandy (spojené s centrálnym atómom cez jeden z jeho atómov, to znamená jednou väzbou), bidentátny(spojené s centrálnym atómom cez dva ich atómy, to znamená dvoma väzbami), trojzubý atď.

Ak sú ligandy neidentické, potom sa koordinačné číslo rovná počtu takýchto ligandov.

Cn závisí od elektrónovej štruktúry centrálneho atómu, jeho stupňa oxidácie, veľkosti centrálneho atómu a ligandov, podmienok pre vznik komplexnej zlúčeniny, teploty a ďalších faktorov. CN môže nadobúdať hodnoty od 2 do 12. Najčastejšie sa rovná šiestim, o niečo menej často - štyrom.

Existujú aj zložité častice s niekoľkými centrálnymi atómami.

Používajú sa dva typy štruktúrnych vzorcov komplexných častíc: označujúce formálny náboj centrálneho atómu a ligandov alebo označujúce formálny náboj celej komplexnej častice. Príklady:

Na charakterizáciu tvaru komplexnej častice sa používa myšlienka koordinačného mnohostenu (mnohostenu).

Koordinačné mnohosteny tiež zahŕňajú štvorec (KN = 4), trojuholník (KN = 3) a činku (KN = 2), hoci tieto obrazce nie sú mnohostenmi. Príklady koordinačných mnohostenov a zodpovedajúcich tvarovaných komplexných častíc pre najbežnejšie hodnoty CN sú znázornené na obr. jeden.

17.2. Klasifikácia komplexných zlúčenín

Ako sa chemické komplexné zlúčeniny delia na iónové (niekedy sa nazývajú ionogénne) a molekulárne ( neiónové) spojenia. Iónové komplexné zlúčeniny obsahujú nabité komplexné častice – ióny – a sú to kyseliny, zásady alebo soli (pozri § 1). Molekulárne komplexné zlúčeniny pozostávajú z nenabitých komplexných častíc (molekúl), napríklad: alebo - je ťažké ich priradiť k akejkoľvek hlavnej triede chemikálií.

Komplexné častice, ktoré tvoria komplexné zlúčeniny, sú dosť rôznorodé. Preto sa na ich klasifikáciu používa niekoľko klasifikačných znakov: počet centrálnych atómov, typ ligandu, koordinačné číslo a iné.

Podľa počtu centrálnych atómov komplexné častice sa delia na jedno jadro a viacjadrový. Centrálne atómy častíc mnohojadrových komplexov môžu byť navzájom spojené buď priamo, alebo prostredníctvom ligandov. V oboch prípadoch tvoria centrálne atómy s ligandami jedinú vnútornú guľu komplexnej zlúčeniny:

Podľa typu ligandov sa komplexné častice delia na

1) Aquakomplexy, teda komplexné častice, v ktorých sú ako ligandy prítomné molekuly vody. Katiónové akvakomplexy m sú viac-menej stabilné, aniónové akvakomplexy sú nestabilné. Všetky kryštalické hydráty sú zlúčeniny obsahujúce vodné komplexy, napríklad:

Mg(Cl04)2. 6H20 je v skutočnosti (C104)2;
BeSO4. 4H20 je v skutočnosti S04;
Zn(Br03)2. 6H20 je v skutočnosti (Br03)2;
CuS04. 5H20 je v skutočnosti S04. H2O.

2) Hydroxokomplexy, teda komplexné častice, v ktorých sú ako ligandy prítomné hydroxylové skupiny, ktorými boli pred vstupom do komplexnej častice hydroxidové ióny, napríklad: 2 , 3 , .

Hydroxokomplexy sa tvoria z vodných komplexov, ktoré vykazujú vlastnosti katiónových kyselín:

2 + 40H = 2 + 4H20

3) Amoniak, teda komplexné častice, v ktorých sú ako ligandy prítomné skupiny NH 3 (pred vznikom komplexnej častice - molekuly amoniaku), napríklad: 2 , , 3 .

Amoniak možno získať aj z vodných komplexov, napríklad:

2 + 4NH3 \u003d 2 + 4 H20

Farba roztoku sa v tomto prípade mení z modrej na ultramarínovú.

4) acidokomplexy, teda komplexné častice, v ktorých sú ako ligandy prítomné zvyšky kyselín bezkyslíkatých aj kyslíkatých kyselín (pred vznikom komplexnej častice - anióny napr.: Cl, Br, I, CN, S 2, NO 2, S2032, C032, C2042 atď.).

Príklady tvorby komplexov kyselín:

Hg2 + 4I = 2
AgBr + 2S2032 = 3 + Br

Posledná uvedená reakcia sa používa vo fotografii na odstránenie nezreagovaného bromidu strieborného z fotografických materiálov.
(Pri vyvolávaní fotografického filmu a fotografického papiera sa neexponovaná časť bromidu strieborného obsiahnutého vo fotografickej emulzii vývojkou neobnovuje. Na jej odstránenie sa využíva táto reakcia (proces sa nazýva „fixácia“, keďže neodstránený bromid strieborný postupne sa rozkladá na svetle a ničí obraz)

5) Komplexy, v ktorých sú atómy vodíka ligandy, sú rozdelené do dvoch úplne odlišných skupín: hydrid komplexy a komplexy zahrnuté v kompozícii onium spojenia.

Pri tvorbe hydridových komplexov - , , - je centrálny atóm akceptorom elektrónov a hydridový ión je donorom. Oxidačný stav atómov vodíka v týchto komplexoch je –1.

V óniových komplexoch je centrálnym atómom donor elektrónu a akceptorom je atóm vodíka v oxidačnom stave +1. Príklady: H30 alebo - oxóniový ión, NH4 alebo - amónny ión. Okrem toho existujú substituované deriváty takýchto iónov: - tetrametylamóniový ión, - tetrafenylarzóniový ión, - dietyloxóniový ión atď.

6) karbonyl komplexy - komplexy, v ktorých sú ako ligandy prítomné skupiny CO (pred vznikom komplexu - molekuly oxidu uhoľnatého), napr.:, atď.

7) Halogenidový anión komplexy sú komplexy typu .

Ďalšie triedy komplexných častíc sa tiež rozlišujú podľa typu ligandov. Okrem toho existujú komplexné častice s ligandami rôznych typov; najjednoduchším príkladom je aqua hydroxokomplex.

17.3. Základy nomenklatúry komplexných zlúčenín

Vzorec komplexnej zlúčeniny je zostavený rovnakým spôsobom ako vzorec akejkoľvek iónovej látky: vzorec katiónu je napísaný na prvom mieste a anión na druhom mieste.

Vzorec komplexnej častice je napísaný v hranatých zátvorkách v nasledujúcom poradí: najprv sa umiestni symbol komplexotvorného prvku, potom sa umiestnia vzorce ligandov, ktoré boli katiónmi pred vytvorením komplexu, potom sa umiestnia vzorce ligandov, ktoré boli neutrálne molekuly pred tvorbou komplexu a po nich vzorce ligandov, ktoré vznikli pred tvorbou komplexu aniónmi.

Názov komplexnej zlúčeniny sa vytvára rovnakým spôsobom ako názov akejkoľvek soli alebo zásady (komplexné kyseliny sa nazývajú vodíkové alebo oxóniové soli). Názov zlúčeniny zahŕňa názov katiónu a názov aniónu.

Názov komplexnej častice obsahuje názov komplexotvorného činidla a názvy ligandov (názov sa píše v súlade so vzorcom, ale sprava doľava. Pre komplexotvorné činidlá v katiónoch sa používajú ruské názvy prvkov a v anióny, latinské.

Názvy najbežnejších ligandov:

H 2 O - akva	Cl - chlór	SO 4 2 - síran	OH - hydroxo
CO - karbonyl	Br - bróm	CO 3 2 - uhličitan	H - hydrido
NH3 - amín	N02 - nitro	CN - kyano	NIE - nitrózo
NO - nitrozyl	O2 - oxo	NCS - tiokyanato	H + I - hydro

Príklady názvov komplexných katiónov:

Príklady názvov komplexných aniónov:

2 - tetrahydroxozinkátový ión
3 – di(tiosulfato)argentát(I)-ión
3 – hexakyanochromát(III)-ión
– tetrahydroxodiquaaluminátový ión
– tetranitrodiaminkobaltátový (III)-ión
3 – pentakyanoakvaferát(II)-ión

Príklady názvov neutrálnych komplexných častíc:

Podrobnejšie pravidlá názvoslovia sú uvedené v referenčných knihách a špeciálnych príručkách.

17.4. Chemická väzba v komplexných zlúčeninách a ich štruktúra

V kryštalických komplexných zlúčeninách s nabitými komplexmi je väzba medzi komplexom a iónmi vonkajšej gule iónová, zatiaľ čo väzby medzi zvyšnými časticami vonkajšej gule sú intermolekulové (vrátane vodíkových väzieb). V molekulových komplexných zlúčeninách je väzba medzi komplexmi intermolekulárna.

Vo väčšine zložitých častíc sú väzby medzi centrálnym atómom a ligandmi kovalentné. Všetky alebo časť z nich sú tvorené podľa mechanizmu darca-akceptor (v dôsledku toho so zmenou formálnych poplatkov). V najmenej stabilných komplexoch (napríklad vo vodných komplexoch alkalických prvkov a prvkov alkalických zemín, ako aj amónia) sú ligandy držané elektrostatickou príťažlivosťou. Väzba v komplexných časticiach sa často označuje ako väzba donor-akceptor alebo koordinačná väzba.

Uvažujme o jeho vzniku pomocou akvakácie železitej ako príkladu. Tento ión vzniká reakciou:

FeCl2cr + 6H20 = 2 + 2Cl

Elektrónový vzorec atómu železa je 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6. Urobme si schému valenčných podúrovní tohto atómu:

Keď sa vytvorí ión s dvojitým nábojom, atóm železa stratí dva 4 s-elektrón:

Ión železa prijíma šesť elektrónových párov atómov kyslíka šiestich molekúl vody do voľných valenčných orbitálov:

Vznikne komplexný katión, ktorého chemickú štruktúru možno vyjadriť jedným z nasledujúcich vzorcov:

Priestorová štruktúra tejto častice je vyjadrená jedným z priestorových vzorcov:

Tvar koordinačného mnohostenu je osemsten. Všetky väzby Fe-O sú rovnaké. Predpokladaný sp 3 d 2 - hybridizácia atómu železa AO. Magnetické vlastnosti komplexu naznačujú prítomnosť nepárových elektrónov.

Ak je FeCl 2 rozpustený v roztoku obsahujúcom kyanidové ióny, potom reakcia pokračuje

FeCl2cr + 6CN = 4 + 2Cl.

Rovnaký komplex sa tiež získa pridaním roztoku kyanidu draselného KCN do roztoku FeCl2:

2 + 6CN \u003d 4 + 6H20.

To naznačuje, že kyanidový komplex je silnejší ako akvakomplex. Okrem toho magnetické vlastnosti kyanidového komplexu naznačujú neprítomnosť nespárovaných elektrónov z atómu železa. To všetko je spôsobené mierne odlišnou elektronickou štruktúrou tohto komplexu:

"Silnejšie" CN ligandy vytvárajú silnejšie väzby s atómom železa, energetický zisk stačí na "porušenie" Hundovho pravidla a uvoľnenie 3 d-orbitály pre osamelé páry ligandov. Priestorová štruktúra kyanidového komplexu je rovnaká ako u akvakomplexu, ale typ hybridizácie je odlišný - d 2 sp 3 .

"Sila" ligandu závisí predovšetkým od elektrónovej hustoty oblaku osamelého elektrónového páru, to znamená, že sa zvyšuje so zmenšovaním veľkosti atómu, so znižovaním hlavného kvantového čísla závisí od typu hybridizácie EO a na niektorých ďalších faktoroch. Najdôležitejšie ligandy môžu byť zoradené tak, aby sa zvýšila ich "sila" (akýsi "rad aktivity" ligandov), táto séria sa nazýva spektrochemický rad ligandov:

I; Br; : SCN, Cl, F, OH, H20; : NCS, NH3; SO 3 S : 2 ; : CN, CO

Pre komplexy 3 a 3 vyzerajú schémy tvorby takto:

Pre komplexy s CN = 4 sú možné dve štruktúry: štvorsten (v prípade sp 3-hybridizácia), napríklad 2 a plochý štvorec (v prípade dsp 2 hybridizácia), napríklad 2.

17.5. Chemické vlastnosti komplexných zlúčenín

Pre komplexné zlúčeniny sú v prvom rade charakteristické rovnaké vlastnosti ako pre bežné zlúčeniny rovnakých tried (soli, kyseliny, zásady).

Ak je zlúčenina kyselina, potom je to silná kyselina; ak je to zásada, potom je zásada silná. Tieto vlastnosti komplexných zlúčenín sú určené iba prítomnosťou iónov H 3 O alebo OH. Okrem toho komplexné kyseliny, zásady a soli vstupujú do bežných výmenných reakcií, napríklad:

SO4 + BaCl2 \u003d BaS04 + Cl2
FeCl3 + K4 = Fe43 + 3KCl

Posledná z týchto reakcií sa používa ako kvalitatívna reakcia pre ióny Fe3. Výsledná látka nerozpustná v ultramaríne sa nazýva "pruská modrá" [systematický názov je hexakyanoželezitan železitý-draselný].

Okrem toho samotná komplexná častica môže vstúpiť do reakcie a čím aktívnejšie, tým je menej stabilná. Zvyčajne ide o substitučné reakcie ligandu, ktoré sa vyskytujú v roztoku, napríklad:

2 + 4NH3 \u003d 2 + 4H20,

ako aj acidobázické reakcie ako napr

2 + 2H30 = + 2H20
2 + 20H = + 2H20

Vzniknutý v týchto reakciách sa po izolácii a vysušení mení na hydroxid zinočnatý:

Zn(OH)2 + 2H20

Posledná reakcia je najjednoduchším príkladom rozkladu komplexnej zlúčeniny. V tomto prípade beží pri izbovej teplote. Iné komplexné zlúčeniny sa zahrievaním rozkladajú, napríklad:

SO4. H2O \u003d CuSO4 + 4NH3 + H20 (nad 300 °C)
4K 3 \u003d 12 KNO 2 + 4CoO + 4NO + 8NO 2 (nad 200 o C)
K2 \u003d K2Zn02 + 2H20 (nad 100 °C)

Na posúdenie možnosti substitučnej reakcie ligandu je možné použiť spektrochemický rad, ktorý sa riadi skutočnosťou, že silnejšie ligandy vytláčajú slabšie z vnútornej sféry.

17.6. Izoméria komplexných zlúčenín

Izoméria komplexných zlúčenín súvisí
1) s možným odlišným usporiadaním ligandov a častíc vonkajšej gule,
2) s inou štruktúrou najzložitejšej častice.

Prvá skupina zahŕňa hydratovaný(všeobecne solvát) a ionizácia izoméria, k druhému - priestorové a optický.

Hydrátová izoméria je spojená s možnosťou rôznej distribúcie molekúl vody vo vonkajších a vnútorných sférach komplexnej zlúčeniny, napríklad: (červeno-hnedá farba) a Br 2 (modrá farba).

Ionizačná izoméria je spojená s možnosťou rozdielnej distribúcie iónov vo vonkajšej a vnútornej sfére, napríklad: SO 4 (fialová) a Br (červená). Prvá z týchto zlúčenín tvorí zrazeninu, ktorá reaguje s roztokom chloridu bárnatého a druhá - s roztokom dusičnanu strieborného.

Priestorová (geometrická) izoméria, inak nazývaná cis-trans izoméria, je charakteristická pre štvorcové a oktaedrické komplexy (pre tetraedrické je to nemožné). Príklad: cis-trans štvorcová komplexná izoméria

Optická (zrkadlová) izoméria sa v podstate nelíši od optickej izomérie v organickej chémii a je charakteristická pre tetraedrické a oktaedrické komplexy (nemožné pre štvorcové).

Všetky anorganické zlúčeniny sú rozdelené do dvoch skupín:

1. spoje prvého rádu, t.j. zlúčeniny, ktoré sa riadia teóriou valencie;

2. spojenia vyššieho rádu, t.j. zlúčeniny, ktoré sa neriadia konceptom valenčnej teórie. Medzi zlúčeniny vyššieho rádu patria hydráty, amoniaky atď.

CoCl3 + 6 NH3 \u003d Co (NH 3) 6 Cl 3

Werner (Švajčiarsko) zaviedol do chémie myšlienky o zlúčeninách vyššieho rádu a dal im názov komplexné zlúčeniny. Označil CS všetky najstabilnejšie zlúčeniny vyššieho rádu, ktoré sa vo vodnom roztoku buď vôbec nerozkladajú na zložky, alebo sa rozkladajú v malom rozsahu. V roku 1893 Werner navrhol, že každý prvok môže po nasýtení vykazovať aj ďalšiu valenciu - koordinácia. Podľa Wernerovej koordinačnej teórie sú v každom CS:

Cl3: komplexotvorné činidlo (KO \u003d Co), ligandy (NH 3), koordinačné číslo (CN \u003d 6), vnútorná sféra, vonkajšie prostredie (Cl 3), koordinačná kapacita.

Centrálny atóm vnútornej gule, okolo ktorého sú zoskupené ióny alebo molekuly, sa nazýva komplexotvorné činidlo. Úlohu komplexotvorných činidiel plnia najčastejšie kovové ióny, menej často neutrálne atómy alebo anióny. Ióny alebo molekuly koordinujúce sa okolo centrálneho atómu vo vnútornej sfére sa nazývajú ligandy. Anióny môžu byť ligandy: G -, OH-, SN-, CNS-, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2-, neutrálne molekuly: H 2 O, CO, G 2, NH 3, N 2 H4. koordinačné číslo je počet miest vo vnútornej sfére komplexu, ktoré môžu byť obsadené ligandami. CN je zvyčajne vyšší ako oxidačný stav. CN = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12. Najčastejšie CN = 4, 6, 2. Tieto čísla zodpovedajú najsymetrickejšej konfigurácii komplexu - oktaedrickej (6), tetraedrický (4) a lineárny (2). KCh závisť na povahe komplexotvorného činidla a ligandov, ako aj na veľkosti CO a ligandov. Koordinačná kapacita ligandov je počet miest vo vnútornej sfére komplexu, ktoré zaberá každý ligand. Pre väčšinu ligandov je koordinačná kapacita jednotná ( monodentátne ligandy), menej ako dva ( bidentátne ligandy), existujú ligandy s vyššou kapacitou (3, 4, 6) - polydentátne ligandy. Náboj komplexu sa musí číselne rovnať celkovej vonkajšej sfére a musí mať opačné znamienko. 3+ Cl3-.

Nomenklatúra komplexných zlúčenín. Mnohé zložité zlúčeniny si zachovali svoje historické názvy spojené s farbou alebo menom vedca, ktorý ich syntetizoval. V súčasnosti sa používa nomenklatúra IUPAC.

Poradie uvádzania iónov. Najprv sa nazýva anión, potom katión, pričom v názve aniónu sa používa koreň latinského názvu KO a v názve katiónu sa používa jeho ruský názov v prípade genitívu.

Cl je chlorid diaminstrieborný; K2 - trichlórmeďnan draselný.

Poradie zoznamu ligandov. Ligandy v komplexe sú uvedené v nasledujúcom poradí: aniónové, neutrálne, katiónové - bez oddelenia spojovníkom. Anióny sú uvedené v poradí H -, O 2-, OH -, jednoduché anióny, komplexné anióny, viacatómové anióny, organické anióny.

SO 4 - chlórnitrodiamínetyléndiamínplatnatý sulfát (+4)

Koniec koordinačných skupín. Neutrálne skupiny sa nazývajú rovnako ako molekuly. Výnimkou sú aqua (H 2 O), amín (NH 3). Samohláska "O" sa pridáva k záporne nabitým aniónom.

– hexakyanoželezitan (+3) hexaaminokobalt (+3)

Predpony označujúce počet ligandov.

1 - mono, 2 - di, 3 - tri, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - okta, 9 - nona, 10 - deka, 11 - indeka, 12 - dodeka, mnoho - poly.

Predpony bis-, tris- sa používajú pred ligandami so zložitými názvami, kde už existujú predpony mono-, di- atď.

Cl 3 - tris (etyléndiamín) chlorid železitý (+3)

Názvy komplexných zlúčenín označujú najskôr aniónovú časť v nominatíve a s príponou -at a potom katiónovú časť v genitíve. Pred názvom centrálneho atómu v aniónovej aj katiónovej časti zlúčeniny sú však uvedené všetky okolo neho koordinované ligandy s uvedením ich počtu gréckymi číslicami (1 - mono (zvyčajne sa vynecháva), 2 - di, 3 - tri , 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - okta). K názvom ligandov sa pridáva prípona -o a najskôr sa nazývajú anióny a potom neutrálne molekuly: Cl- - chlór, CN- - kyano, OH- - hydroxo, C2O42- - oxalato, S2O32- - tiosulfato, ( CH3) 2NH - dimetylamino atď. Výnimky: názvy H2O a NH3 ako ligandov sú nasledovné: „akva“ a „amín“. Ak je centrálny atóm súčasťou katiónu, potom sa použije ruský názov prvku, po ktorom je jeho oxidačný stav uvedený v zátvorkách rímskymi číslicami. Pre centrálny atóm v zložení aniónu sa používa latinský názov prvku a pred týmto názvom je uvedený oxidačný stav. Pri prvkoch s konštantným oxidačným stavom ho možno vynechať. V prípade neelektrolytov sa tiež neuvádza oxidačný stav centrálneho atómu, pretože sa určuje na základe elektrickej neutrality komplexu. Príklady titulkov:

Cl2 - chlorid dichlór-tetramín-platnatý (IV),

OH - diamín-hydroxid strieborný(I).

Klasifikácia komplexných zlúčenín. Používa sa niekoľko rôznych klasifikácií COP.

1. príslušnosťou k určitej triede zlúčenín:

komplexné kyseliny - H2

komplexné základy -

komplexné soli - K2

2. Podľa povahy ligandov: akvakomplexy, amoniak. Kyanid, halogenid atď.

Aquakomplexy - komplexy, v ktorých molekuly vody slúžia ako ligandy, napríklad Cl 2 - hexaaquakalcium chlorid. Amináty a amináty sú komplexy, v ktorých sú ligandy molekuly amoniaku a organických amínov, napríklad: SO 4 - tetrammín meďnatý (II) síran. Hydroxokomplexy. V nich slúžia OH- ióny ako ligandy. Charakteristické najmä pre amfotérne kovy. Príklad: Na2 - tetrahydroxozinkát sodný (II). Komplexy kyselín. V týchto komplexoch sú ligandy aniónové kyslé zvyšky, napríklad K4 - hexakyanoželezitan draselný (II).

3. znakom nálože komplexu: katiónové, aniónové, neutrálne

4. podľa vnútornej štruktúry ČS: podľa počtu jadier, ktoré tvoria komplex:

jednojadrový - H 2, dvojjadrový - Cl 5 atď.,

5. absenciou alebo prítomnosťou cyklov: jednoduché a cyklické CS.

Cyklické alebo chelátové (kliešťové) komplexy. Obsahujú bi- alebo polydentátny ligand, ktorý akoby zachytával centrálny atóm M ako rakovinové pazúry: Príklady: Na 3 - trioxalato-(III) železitan sodný, (NO 3) 4 - dusičnan trietyléndiaminoplatnatý (IV) .

Do skupiny chelátových komplexov patria aj intrakomplexné zlúčeniny, v ktorých je centrálny atóm súčasťou cyklu a vytvára väzby s ligandami rôznymi spôsobmi: výmenným a donor-akceptorovým mechanizmom. Takéto komplexy sú veľmi charakteristické pre aminokarboxylové kyseliny, napríklad glycín tvorí cheláty s iónmi Cu2+, Pt2+:

Chelátové zlúčeniny sú obzvlášť silné, pretože centrálny atóm v nich je akoby blokovaný cyklickým ligandom. Najstabilnejšie sú cheláty s päť- a šesťčlennými kruhmi. Komplexóny viažu katióny kovov tak silno, že po ich pridaní sa rozpúšťajú také zle rozpustné látky ako CaSO 4, BaSO 4, CaC 2 O 4, CaCO 3. Preto sa používajú na zmäkčovanie vody, viazanie kovových iónov pri farbení, spracovaní fotografických materiálov a v analytickej chémii. Mnohé komplexy chelátového typu majú špecifickú farbu, a preto sú zodpovedajúce ligandové zlúčeniny veľmi citlivými činidlami pre katióny prechodných kovov. Napríklad dimetylglyoxím [C(CH3)NOH]2 slúži ako vynikajúce činidlo pre katióny Ni2+, Pd2+, Pt2+, Fe2+ atď.

Stabilita komplexných zlúčenín. Konštantná nestabilita. Keď sa CS rozpustí vo vode, dochádza k rozkladu a vnútorná guľa sa správa ako jeden celok.

K = K + + -

Spolu s týmto procesom dochádza v malej miere k disociácii vnútornej sféry komplexu:

Ag + + 2CN -

Aby sme charakterizovali stabilitu CS, predstavíme konštantná nestabilita rovná:

Konštanta nestability je mierou sily CS. Čím menšie je K, tým pevnejšie je COP.

Izoméria komplexných zlúčenín. Pre komplexné zlúčeniny je izoméria veľmi častá a existujú:

1. solvátová izoméria sa nachádza v izoméroch, keď distribúcia molekúl vody medzi vnútornou a vonkajšou sférou nie je rovnaká.

Cl3Cl2H20Cl (H20) 2

fialová svetlozelená tmavozelená

2.Ionizačná izoméria súvisí s rôznou ľahkosťou disociácie iónov z vnútornej a vonkajšej sféry komplexu.

4Cl2]Br24Br2]Cl2

S04 a Br - sulfát bróm-pentammín-kobalt (III) a bromid sulfát-pentammín-kobalt (III).

C a N02 - chlorid nitro-chlór-dietyléndiamino-kobalt (III) initrit dichlór-dietyléndiamino-kobalt (III).

3. Koordinačná izoméria nachádza sa len v bikomplexných zlúčeninách

[Co(NH3)6] [Co(CN)6]

Koordinačná izoméria sa vyskytuje v tých komplexných zlúčeninách, kde sú katión aj anión komplexné.

Napríklad tetrachlór-(II)platičitan tetrammín-chróm(II) a tetrachlór-(II)tetrammín-platičitý(II)chróman sú koordinačné izoméry

4. Komunikačná izoméria sa vyskytuje iba vtedy, keď monodentátne ligandy môžu byť koordinované cez dva rôzne atómy.

5. Priestorová izoméria v dôsledku skutočnosti, že rovnaké ligandy sú umiestnené okolo CO alebo blízko (cis), alebo naopak ( tranz).

Cis izomér (oranžové kryštály) Trans izomér (žlté kryštály)

Izoméry dichlór-diamín-platiny

Pri tetraedrickom usporiadaní ligandov je cis-trans izoméria nemožná.

6. Zrkadlová (optická) izoméria, napríklad v katióne dichlór-dietyléndiamino-chróm(III) +:

Rovnako ako v prípade organických látok, zrkadlové izoméry majú rovnaké fyzikálne a chemické vlastnosti a líšia sa asymetriou kryštálov a smerom rotácie roviny polarizácie svetla.

7. Izoméria ligandu napríklad pre (NH2)2(CH2)4 sú možné nasledujúce izoméry: (NH2)-(CH2)4-NH2, CH3-NH-CH2-CH2-NH-CH3 NH2-CH(CH3)-CH2-CH2-NH2

Problém komunikácie v komplexných zlúčeninách. Povaha kopulácie v CS je rôzna a na vysvetlenie sa v súčasnosti používajú tri prístupy: metóda VS, metóda MO a metóda teórie kryštálového poľa.

Slnečná metóda predstavil Pauling. Hlavné ustanovenia metódy:

1. Väzba v CS vzniká ako výsledok interakcie donor-akceptor. Ligandy poskytujú elektrónové páry, zatiaľ čo komplexotvorné činidlo poskytuje voľné orbitály. Mierou pevnosti väzby je stupeň orbitálneho prekrytia.

2. Orbitály CO podliehajú hybridizácii, typ hybridizácie je určený počtom, povahou a elektrónovou štruktúrou ligandov. Hybridizácia CO je určená geometriou komplexu.

3. Dodatočné spevnenie komplexu nastáva v dôsledku skutočnosti, že spolu so s-väzbou sa vytvorí aj p-väzba.

4. Magnetické vlastnosti komplexu sú určené počtom nespárovaných elektrónov.

5. Počas tvorby komplexu môže distribúcia elektrónov v orbitáloch zostať na neutrálnych atómoch a môže podliehať zmenám. Závisí to od povahy ligandov, jeho elektrostatického poľa. Bola vyvinutá spektrochemická séria ligandov. Ak majú ligandy silné pole, potom vytlačia elektróny, čo spôsobí, že sa spárujú a vytvoria novú väzbu.

Spektrochemický rad ligandov:

CN - >NO 2 - >NH 3 >CNS - >H20>F - >OH - >Cl - >Br -

6. Metóda VS umožňuje vysvetliť vznik väzby aj v neutrálnych a triednych komplexoch

K 3 K 3

1. Ligandy vytvárajú silné pole v prvom CS a slabé pole v druhom

2. Nakreslite valenčné orbitály železa:

3. Zvážte donorové vlastnosti ligandov: CN – majú voľné elektrónové orbitály a môžu byť donormi elektrónových párov. CN - má silné pole, pôsobí na 3d orbitály, zhutňuje ich.

V dôsledku toho vzniká 6 väzieb, pričom na väzbe sa podieľajú vnútorné 3 d orbitály, t.j. vzniká intraorbitálny komplex. Komplex je paramagnetický a s nízkou rotáciou, od r existuje jeden nepárový elektrón. Komplex je stabilný, pretože obsadené vnútorné orbitály.

Ióny F - majú voľné elektrónové orbitály a môžu byť donormi elektrónových párov, majú slabé pole, a preto nemôžu kondenzovať elektróny na 3d úrovni.

Výsledkom je vytvorenie paramagnetického komplexu vonkajšej orbity s vysokým spinom. Nestabilné a reaktívne.

Výhody metódy VS: informatívny

Nevýhody metódy VS: metóda je vhodná pre určitý okruh látok, metóda nevysvetľuje optické vlastnosti (sfarbenie), nerobí energetické hodnotenie, pretože v niektorých prípadoch vzniká namiesto energeticky priaznivejšieho tetraedrického komplexu kvadratický komplex.