1.5 Комплексті қосылыстар

Комплексті қосылыстар туралы ілімнің негізін жасаған Швейцария ғалымы Альфред Вернер (1893 жылы).

Комплексті қосылыспен танысу үшін мынадай мысал келтірейік. HF және SiF₄ реакцияласқанда:

2HF + SiF₄ → H₂SiF₆

кремний фторсутек қышқылы түзіледі. Мұндай химиялық қосылыстың түзілуін валентікке сай химиялық байланыстың түрлерімен түсіндіре алмаймыз, шынында HF мен SiF₄ молекулаларының құрамындағы атомдардың валенттіктері қанық бұл молекулаларда химиялық байланыстың негізі — электрон жұбын түзетін не бұлттары тоғысып қаптасатын жалқы электрон жок. Солай бола тұрса да екі газ жап-жақсы реакцияласады, су ерітіндісінде eкeyi түгел қосылады.

Мұндағы қосылысудың ретін түзілген H₂SiF₆ қасиеттері көрсетеді, бұл екі негізді күшті қышқыл былай диссоциацияланады:

H₂SiF₆ ↔ 2Н⁺ + SiF₆^2-

SiFe^2- ионының түзілуі бейтарап молекула SiF₄ фтор ионымен F^- қосылысатындығын көрсетеді. Айталық, HF мен SiF₄ арасындағы реакцияны көрнекті түрде былай жазуға болады:

_2-

H⁺ F^- F^- F^-

2HF + SiF₄ = Si⁴⁺

H⁺ F^- F^- F^-

Демек, SiF₄ құрамындағы кремний HF құрамындағы F^- ионын өзіне тартып алады. Осы арадағы тepic зарядты фтор иондары, әрине, кейін тебіседі, бipaқ, оң зарядты кремнийдің оларды өзіне тартуы басым болғандықтан, оң 4 зарядты бip кремний тepic зарядты алты фтормен бipiгiп, өткенде көрсеткендей комплекс түзеді, ол комплекс тepic 2 зарядты ион болып шығады. Комплекс иондары әдетте квадрат жақшаға алып жазылады.

Құрамында осындай комплекс ионы бар қосылыстар комплексті қосылыстарға жатады.

Координациялық теория бойынша комплексті қосылыста орталық орын алып тұрған ион, не атом (мысалымызда кремний) комплекс түзуші деп аталады. Мысалы, мына қосылыстар CuSО₄· 4NH₃ не PtCl₄· 2KCl комплексті қосылыстар болады. Бұлардағы [Cu(NH₃)₄]SО₄, K₂[Pt(Cl)₆] мыс жене платина иондары комплекс түзуші.

Комплекс түзушінің айналасына, соның әcepi жететіндей жақындатқанда жиналған, яғни координацияланған иондарды, не молекулаларды лигандтар (ligare - байланыстыру), аддендтер деп атайды. Міне, осылар (комплекс түзуші мен лигандтар) бірігіп, комплексті қосылыстардың ішкі сферасын құрайды. Ішкі сфераға араласпай қалған иондар комплекс түзушіден алысырақ орналасады, олар комплексті қосылыстың сыртқы сферасын құрайды. Комплексті қосылыстарды жазғанда олардың ішкі және сыртқы сфераларын айырып көрсету үшін ішкі сфераны жоғарыда айтқандай квадрат жақшаға алады. Мысалы,

[Pt(NH₃)₄Cl₂], [NH₄]C1, [Pt(NH₃)₂Cl₂] т.б.

Комплексті қосылыстың құрамы белгілі болса, комплекс түзушінің зарядың табу қиын емес. Ол үшін комплексті қосылыстың формуласына кіретін басқа иондардың барлығының зарядтарының алгебралық қосындысын шығарып, оған тepic мән қояды, мысалы комплекс ион оң екі валентті, [Pt(NH₃)₄Cl₂]Cl₂ оның қосындысы (4·0)+(2-) + (2-)= (4-) демек, бұл арада комплекс түзуші платина оң төрт валентті.

Координациялық сан және комплексті қосылыстардың құрылымы. Бос орбитальдары бар атомдар немесе металл иондары әдетте комплекс түзушілер бола алады, яғни, лигандтармен байланыс құру кезінде комплекс түзушілер акцептордың функциясын атқарады.

Орталық атомның төңірегіне лигандтардың орналасуы әр түрлі, ол комплекс түзушінің лигандтардың қандай санын ұстап қалуына, яғни оның координациялық, санына (К.С.) байланысты. Әртүрлі комплекс түзушілерде координациялық сан 2-ден 10-ға дейін өзгереді, 4 жене 6 сандары жиі, 8 және 2 сандары сирек кездеседі. Координациялық саны 2 бip валентті күміс Ag (I), алтын Au (I) жене мыстың Cu (I) комплексті қосылыстары жиі кездеседі.

Комплекстегі қосылыстардың классификациясы және аталуы

Комплекстер ішкі сфераның зарядына қарай, катионды, анионды және бейтарап болып үш топқа бөлінеді.

Катионды комплекстер орталық ионның айналасына бейтарап молекулалар (Н₂О, NH₃ жене т.б.) координацияланғанда түзіледі. Мысалы, [А1(Н₂О)₆]С1₃ және [Cr(NH₃)₄]Cl₃. Бұл қосылыстардағы комплексті [А1(Н₂О)₆]³⁺ және [Сr(NН₃)₄]³⁺ иондар оң зарядталған.

Анионды комплекстерде комплекс түзушінің ролін оң зарядталған ион, ал лигандтар ролін аниондар атқарады. Мысалы, K₄[Fe(CN)₆], K₂[BeF₄], [Na₂(Zn(OH)₄] жене т.б. K₄Fe(CN)₆]-тeгi комплексті анион Fe(CN)₆^4- темір катионының Fe айналасына CN^- аниондары координацияланғанда түзіледі.

Бейтарап комплекстер атомның айналасына молекулалар координацияланғанда (мысалы, [Ni(CO)₄]) немесе оң зарядталған комплекс түзушінің айналасына анион мен молекулалар қатар координацияланғанда түзіледі (мысалы, [Pt(NH₃)₂Cl₂]). Бейтарап комплекстердің сыртқы сферасы болмайды.

Комплекстердің аталуы.

Мысалы, екі комплексті қосылыстарды қарастырайық:

K₄[Fe(CN)₆]

[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂