5. Распространенные комплексные соединения
Среди комплексных соединений наиболее распространенными являются соединения аквокомплексов, цианидных комплексов, гидроксокомплексов и нитритных комплексов со щелочными и щелочноземельными металлами, такими как кальций, натрий, алюминием, с железом, с медью, а также с аммонийным комплексом.
Одним из самых активных комплексообразователей является алюминий. При взаимодействии галоидов алюминия (соединений алюминия с галогенами) с галоидными солями ряда одновалентных металлов образует комплексные соединения вида M[AlГ6] и M[AlГ4], где Г -- Cl, Br или I.
Сульфат алюминия, который обычно выделяется из растворов в виде кристаллогидрата Al(SO4)3 18H2O, при взаимодействии с сульфатами ряда одновалентных металлов образует бесцветные комплексные соли типа M[Al(SO4)2] 12H2O. Будучи вполне устойчивы в твердом состоянии, эти соли, называемые квасцами, в растворе сильно диссоциированы на отдельные составляющие их ионы. В качестве одновалентных катионов в их состав могут входить катионы калия, натрия, аммоний и некоторые другие. Важнейшим соединение этого типа являются калиево-алюминиевые квасцы [KAl(SO4)2 12H2O]. Они используются при крашении тканей в качестве протравы, в кожевенной промышленности для дубления кож, в бумажной -- при проклеивании бумаги. В медицине квасцы используются как наружное вяжущее средство для остановки кровотечения при мелких порезах.
Активными комплексообразователями являются атомы железа и элементов его семейства. Наиболее известны неоднородные комплексные соли Na[Fe(NO)2S] 4H2O, обладающая красным цветом, и K[Fe(NO)2S2O3] H2O, обладающая желтым цветом. Подобные производные кобальта и никеля представляют собой легкорастворимые в воде кристаллы бронзового (кобальт) или синего (никель) цвета. Для никеля наиболее характерны цианидные комплексы. Их основными представителями являются K4[Ni2(CN)6] и K4[Ni(CN)4]. Лучше изучен цианид состава K4[Ni2(CN)6], который в водной щелочной среде довольно устойчив, но в кислой среде из раствора осаждается оранжевый NiCN. В водном растворе K4[Ni2(CN)6] способен присоединять оксид углерода (II), при этом образуется неоднородное комплексное соединение K4[Ni2(CN)6(CO)2], имеющее желтый цвет. В щелочных растворах оно, также как и K4[Ni2(CN)6], довольно устойчиво, но в кислых распадается на K2[Ni(CN)4] и Ni(CO)4.
Комплексообразование характерно и для двухвалентной меди. С соответствующими солями щелочных металлов соли двухвалентной меди дают двойные соединения, содержащие медь в составе комплексного аниона, например [CuCl4]2-, но большинство этих соединений неустойчиво и в растворе распадается на свои составные части. Значительно устойчивее очень характерный для двухвалентной меди комплексный катион [Cu(NH3)4]2+, образующийся при прибавлении избытка аммиака к растворам солей двухвалентной меди. Большинство солей меди образуют кристаллогидраты, наиболее практический важный из которых -- медный купорос (CuSO4 5H2O).
Комплексообразователями могут быть и элементы подгруппы меди: золото и серебро. Для серебра, как и для меди, наиболее характерным является катион [Ag(NH3)2], также образующийся при воздействии аммиака на соли серебра. Характерной особенностью Au3+ является склонность к образованию комплексных анионов. Например, при взаимодействии AuCl3 с водой образуется коричнево-красный раствор аквокислоты с формулой H2[OAuCl3], дающей с ионами серебра желтый осадок трудно растворимой серебряной соли -- Ag2[OAuCl3].
Для бериллия и магния комплексообразование характерно главным образом для их фторидов, образующих комплексы типов M[ЭF3] и M2[ЭF4], где М -- одновалентный металл. Примерами могут служить K[BeF3], K[MgF3] и K2[MgF4]. Для других галоидов бериллия и магния комплексообразование с соответствующими галоидами щелочных металлов не характерно, но некоторые производные аниона [BeCl4]2+ известны. Для многих безводных солей бериллия и магния характерно легкое образование комплексных аммиакатов. При обычных температурах для них типичны составы [Be(NH3)4]2+ и [Mg(NH3)6]2+. Некоторые аммиакаты довольно устойчивы по отношению к нагреванию. Также известен гидразиновый комплекс [Be(N2H4)3]Cl2, в котором бериллий имеет необычное для него координационное число 6, и который разлагается водой.
Вывод
Химия комплексных соединений сильно отличается от химии ковалентных и ионных соединений, так как говоря про комплексные соединения, нужно подразумевать ионно-ковалентный характер связи.
При образовании связи в комплексе комплексообразователь отдает свои валентные электроны (ионный характер), но при этом выступает как донор свободных орбиталей, которые занимают электронные пары лигандов (ковалентный характер). Эти и другие особенности создают уникальные свойства комплексных соединений.
Элементы подгруппы хрома имеют огромную природу комплексных соединений. Имея валентные электроны на внешней и предвнешней энергетических оболочках, т.е на d- и s-орбиталях, Cr, W и Mo в своих соединениях проявляют различные степени окисления (от 2 до 8). А большие координационные возможности позволяют проявлять такие координационные числа как 4, 6 и даже 8, которое характерно только для W и Mo.
Комплексные соединения Cr и W изучены лучше, чем Mo. Но даже не смотря на это Mo имеет достаточно изученных соединений. W и Mo широко используются в аналитической химии, из-за своих координационных возможностей( как отмечалось выше, кч может доходить до 8).
Многие комплексы элементов подгруппы хрома имеют окраску, вследствие расположения валентных электронов на d-подуровне. Следует отметить, что эти элементы проявляют свойство оптической изомерии (в курсовой это явление было рассмотрено на примере хрома).