Позааудиторна самостійна робота № 4
Тема: „Ізомерія комплексних сполук”
План
Види ізомерії комплексних сполук.
Номенклатура комплексних сполук.
Час виконання: 2 години
Мета роботи: ознайомитися з видами ізомерії КС; навчитися називати КС згідно систематичної номенклатури.
Комплексні сполуки мають сталий склад і певне розташування лігандів навколо центрального атома. Для багатьох з них характерне явище ізомерії, тобто існування кількох сполук, однакових за якісним і кількісним складом, але різних за будовою та властивостями. Є різні види ізомерії комплексних сполук, проте для КС з біолігандами важливими є такі: просторова, оптична та гідратна.
Просторова ,або геометрична, ізомерія зумовлена різним розміщенням неоднорідних лігандів у внутрішній координаційній сфері комплексу. Наприклад, для електронейтральної комплексної сполуки Pt(NH3)2Cl2, яка має площинну будову у формі квадрата, існують два геометричні ізомери (цис- і транс – ізомери). (Цис (cis) означає по один бік, поряд; Транс (trans) – по обидва боки, через).
Вони відрізняються забарвленням та реакційною здатністю.
Для сполуки [Co(NH3)4Cl2]Cl з координаційним числом 6 октаедричної будови геометричні ізомери схематично зображають так:
Просторову будову геометричних ізомерів октаедричної форми можна показати на прикладі сполуки Pt(NH3)2Cl4:
Геометричну ізомерію за участю хелатних циклів показано на прикладі цис- і транс-форм комплексної сполуки Купрум (ІІ) біс(аланіну):
Оптичні ізомери виникають у тому випадку, якщо молекула та її дзеркальне відображення несумісні одне з одним. Оптично активні форми мають асиметричну структуру і по – різному повертають площину поляризованого світла: один вправо (L – ізомер), а другий – вліво (D – ізомер). Цей факт має особливе значення для біологічних систем, оскільки живий організм складається тільки з L – ізомерних амінокислот.
Оптичні ізомери координаційної сполуки [Co(en)2NH3Cl]Cl2 представлені на наступному малюнку:
Структурні ізомери утворюються в результаті ізомерії зв’язків за наявності альтернативних способів координації одного і того самого ліганду. Наприклад, існують структурні ізомери монодентантних лігандів, що містять по два донорні атоми:
Ме – CN – ціано- Ме – NC – ізоціано-
Ме – ONO – нітрито- Me – NOO – нітро-
Ме – OCN – ціанато- Me – NCO – ізоціанато-
Ме – SCN – тіоціанато- Me – NCS – ізотіоціанато-
Структурні ізомери за участю бідентантних лігандів видно на прикладі хелатних комплексів йона Со (ІІІ) з етилендіаміном (en) і амідом гліцину (Gly), в яких координація відбувається за атомом Оксигену (а) або Нітрогену (б):
Ізомерію, зумовлену неоднаковим розподілом молекул води та йонів зовнішньої сфери між внутрішньою та зовнішньою сферами комплексних сполук, називають гідратною. Наприклад, кристалогідрату CrCl3 · 6H2O відповідають чотири ізомери – [Cr(H2O)6]Cl3 (I), [Cr(H2O)5Cl]Cl2 · H2O (II), [Cr(H2O)4Cl2]Cl· 2H2O (III), [Cr(H2))3Cl3] · 3H2O (IV), які відрізняються забарвленням.
Іонізаційні ізомери утворюються при різному розподілі кислотних залишків між внутрішньою і зовнішньою сферами комплексної сполуки. Так, для комплексної сполуки складу CoBrSO4· 5NH3 відомо два йонізаційних ізомери: [Co(NH3)5Br]SO4 i [Co(NH3)5SO4]Br.
Координаційна ізомерія можлива в тому випадку, якщо сполука складається з двох або більше комплексів, причому комплексоутворювачі обмінюються своїми лігандами. Наприклад, сполуки [Co(NH3)6] · [Cr(CN)6] та [Cr(NH3)6] · [Co(CN)6] є координаційними ізомерами.
Координаційні сполуки за систематичною номенклатурою називають за певними правилами:
Назви комплексних сполук за систематичною номенклатурою
КС з комплексним катіоном |
КС з комплексним аніоном |
Електронейтральні комплекси |
[Cu(NH3)4]SO4 тетраамінкупрум (ІІ) сульфат [Fe(H2O)6]Cl3 гексаакваферум (ІІІ) хлорид [Cr(OH)2H2O(NH3)3]Br акватриаміндигідроксохром (ІІІ) бромід |
K3[Fe(CN)6] Калій гексаціаноферат (ІІІ) Na3[Al(OH)6] Натрій гексагідроксоалюмінат Cs2[Pt(CN)4F2] Цезій дифлуоротетраціаноплатинат (IV) |
Fe(CO)5 Пентакарбоніл феруму Pt(NH3)2Br2 Діаміндибромплатина Cr(NH3)3(NCS)3 Триамінтритіоціанато –хром |
Ці назви утворюють слідуючим чином. Спочатку в називному відмінку називають катіон (простий або комплексний), потім аніон (простий або комплексний). Назви катіонних комплексів не мають спеціального закінчення, а аніонні мають суфікс -ат, що додається до кореня назви центрального атома.
Ліганди, що входять до складу комплексу, перелічують в алфавітному порядку, вказуючи їх число у вигляді префіксу (ди-, три-, тетра-, гекса- і т. п.), а потім називають центральний атом і в дужках римськими цифрами зазначають ступінь його окиснення.
Методичні рекомендації
1.Перед опрацюванням матеріалу посібника повторити основні положення координаційної теорії будови КС. Розглядаючи перше питання, скласти опорний конспект, у якому зазначити види ізомерії комплексних сполук.
2. При розгляді другого питання звернути увагу на послідовність вказування назв аніонних і нейтральних лігандів.
Питання для самоперевірки:
Визначити ступінь окиснення центрального атома у координаційних сполуках і назвати їх за систематичною номенклатурою: [Cr(NH3)6]Cl3, Na[Al(OH)4(H2))2], K2[HgI4], [Cr(NH3)5Br]SO4.
Скласти формули комплексних сполук:
а) пентаамінтіоціанатокобальт (ІІІ) нітрату;
б) калій дигідроксотетрахлороплатинату (IV);
в) натрій дитіосульфатоаргентату.
3. Які види ізомерії характерні для комплексних сполук?
4. Комплексний йон [Ni(CN)2Br2]2- має квадратно – площинну будову. Зобразити структуру його геометричних ізомерів.
Тести для самоконтролю: