14. Комплексные соединения. Координационная теория а.Вернера. Определение и строение кс. Номенклатура, классификация кс. Диссоциация кс. Константа нестойкости. Применение кс и их биологическая роль.

Наиболее полно и удачно свойства и строние КС объясняет координационная теория, предложенная в 1893 г. А. Вернером.

КС – это вещества, молекулы которых состоят из центрального атома (иона), непосредственно связанного с определенным числом других молекул (или ионов), называемых лигандами.

В настоящее время суть теории Вернера м свести к следующим положениям:

1) Центральное место в КС занимает «+» ион металла, называемый комплексообразователем.

2) Ион-комплексообразователь координирует вокруг себя определенное количество нейтральных молекул или ионов с противоположным знаком, называемых легандами.

3) Число легандов, координирующихся вокруг иона-комплексообр-ля, называется координационным числом

4) Ион-комплексообразователь и леганды образуют внутреннюю сферу КС, остальные частицы составляют внешнюю сферу, границы внутренней сферы обозначают [ ].

Напр., в комплексной соли K₂[PtCl₆] ион платины является комплексообразователем, ионы хлора — легандами, координационное число - 6, - это все – внутренняя сфера, во внешней координационной сфере находятся ионы калия.

Номенклатура КС:

В настоящее время принципы наименования КС утверждены комиссией по номенклатуре, которая предлагает основные правила:

1) называя КС, перечисляют составные части его формулы справа налево, причем вся внутренняя сфера пишется одним словом

2) в названии аниона употребляется корень латинского наименования комплексообр-ля, а в названии катиона – его русское наименование в родительном падеже

3) названия легандов анионов заканчивается соединительной гласной «о», при этом для одноэлементных анионов соединительная гласная «о» добавляется к корню названия элемента, (Cl – хлоро), для многоэлементных анионов «о» присоединяется к традиционным названиям (CN2 – циано, SO4 – сульфато)

названия молекул, являющихся легандами, остаются без изменения (H2O – аква, CO – карбонил, NO – нитрозил, NH3 – амин, N2O4 – гидразин), некоторые специфические названия легандов, являющихся анионами: (C2O4 (2-) - оксалато, PH4 (3-) - фосфато, OH – гидроксо, H – гидро, CO3 (2-) – карбонато, SCN – родано, S (2-) – тио)

4) названия соединений с комплексным онионом заканчиваются суффиксом -ат

5) Число легандов обозначается с помощью греческих числителей (ди, три, тетра, пента, гексо, оксо, опто)

Примеры:

4+ 0 - 2+ - + 4+ - - 2-

[Pt(NH3)4Cl2]Cl2 - хлорид дихлоротетрааминплатины (IV) , (NH4)2[Pt(OH)2Cl4] – тетрахлородигидроксоплатинат (IV) аммония

Классификация КС.

1) по принадлежности к определнному классу соединений различают:

а) комплексные кислоты + 2-

H2[SiF6] – гексофторосиликат (IV) водорода

б) комплексные основания + 0 + -

[Ag(NH3)2]OH – гидроксид диаминсеребра (I)

в) комплексные соли + 2+ - 2-

K2[HgJ4] – тетрайодогигдраргират (II) калия

2. по природе леганда различают:

а) аквакомплексы [Co(H2O)6]SO4 - сульфат гексоаквакобальта (II)

б) цианидные комплексы K4[Fe(CN)6] - гексоцианоферрат (II) калия

в) аммиакаты [Cu(NH3)2]Cl - хлорид диаминмеди (I)

г) карбонатные K2[Be(CO3)2] - дикарбонатоберрилиат (II) калия

д) галогенидные K2[PtBr4] - тетрабромоплатинат (II) калия

е) гидроксокомплексы K3[Al(OH)6] - гексогидроксоалюминат (III) калия

3) по знаку заряда комплекса

2+ 0 + -

а) катионные комплексы [Co(NH3)6]Cl2 - хлорид гексоамминкобальта (II)

+ 3+ -

б) анионные комплексы Li[AlH4] - тетрогидроалюминат (III) лития

2+ 0 - 0

в) нейтральные комплексы [Pb(NH3)2Cl2] дихлородиамминсвинца (II)

Диссоциация КС.

В водных растворах КС (кроме тех, которые состоят из одной внутренней сферы) диссоциируют практически полностью, т.е. являются сильными электролитами.

K [Ag(CN)2] K+ + [Ag(CN)2]- в результате диссоциации в растворе появляются комплексные ионы (катионы и анионы). В значительно меньшей степени распадаются комплексные ионы.

[ Ag(CN)2]- Ag+ +2 CN- (*)

Как равновесный процесс, распад компл-го иона м охарактеризовать констатой равновесия, называемой константой нестойкости Кn

Для (*) запишем: ( [ ] - конценрация)

2

[Ag+] . [CN-]

К n = ------------------ , т.о. К n – отношение произведения концентраций ионов,

[ [Ag(CN)2]- ] возведенные в степени их стехеометрических коэф-в к

концентрации комплексного иона

Величина К n – важная постоянная, характеризующая устойчивость (нестойкость) комплексов. Чем больше значение К n, тем менее прочным является комплекс => тем лучше диссоциирует.

Применение КС и их биологическая роль – КС используют в экологических целях для очистки воды от токсичных ионов. Исключительно важную роль играют КС в организме, у растений, например, комплексом магния является хлорофилл, столь необходимый для реакции фотосинтеза. Гемоглобин крови животных – комплекс железа, обеспечивающий связывание и перенос кислорода в организме. Огромное число биологических катализаторов – ферментов, также являются комплексами, содержащими катионы различных металлов, главным образом, микроэлементов.