Номенклатура комплексных соединений.

Названия комплексных соединений составляются из названия аниона, употребляемое в именительном падеже и названия катиона - в родительном падеже. Внутренняя сфера комплекса записывается в следующем порядке: первым пишется символ комплексообразователя, затем символы, составляющие обозначения лигандов, сначала электроотрицательных затем нейтральных. Причем, сначала записываются символы более простых, а затем более сложных лигандов, Называют внутреннюю сферу в обратном порядке.

Первыми называют нейтральные лиганды, которые обозначаются определенными терминами, например: - аква, - аммин, - нитрозил, - карбонил, - пиридин (вместо формулы принято писать ) и др. Затем называют отрицательно заряженные лиганды с добавлением соединительной гласной “о” например: - хлоро- , - гидроксо- , - сульфато- , - нитро- , - циано - и др.

Число лигандов каждого вида обозначается греческими числительными (1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 7 – гепта, 8 – окта и т.д.), которые ставятся перед обозначением соответствующих лигандов.

После названия лигандов называют комплексообразователь.

В комплексном анионе название комплексообразователя составляется из корня латинского названия его с добавлением суффикса “ат”. Перед обозначением комплексообразователя указывается степень его окисления в скобках. Например:

Название комплексообразователя в комплексном катионе составляется из русского названия его в родительном падеже с добавлением после названия степени окисления в скобках.

В нейтральном комплексе название комплексообразователя составляется из русского названия его в именительном падеже без указаний степени окисления.

Например

Если элемент, выступающий в роли комплексообразователя, имеет постоянную степень окисления, то в названии комплексного соединения степень окисления можно не указывать.

При написании названия комплексного соединения каждый из лигандов и комплексообразователь можно отделять друг от друга черточкой.

ПРИМЕР 8. Назвать следующие комплексные соединения:

Решение:

ПРИМЕР 9. Написать формулы следующих комплексных соединений:

1. диамин-нитро-трихлоро-платина,

2. нитрат пентаммин-родано-кобальта (III),

3. гидроксо-пентахлоро-(IV) рутенат калия,

4. гексациано-(III) кобальтат гексаммин-кобальта (III).

Решение:

Химическая связь в комплексных соединениях.

Для объяснения образования, строения и свойств комплексных соединений применяют в настоящее время четыре теории: теорию (метод) валентных связей, теорию кристаллического поля, метод молекулярных орбиталей и теорию поля лигандов. Каждая из этих теорий основывается на представлениях квантовой химии.

Метод валентных связей, как и все другие квантовомеханические теории, приближенны. Однако он явился первой квантовомеханической теорией, которая позволила исследовать химические связи и пространственную конфигурацию комплексных соединений. Метод валентных связей основан на предположении, что химическая связь всегда является двухэлектронной связью. Этот метод основывается также на методе о гибридизации орбиталей комплексообразователя. Во время присоединения лигандов происходит гибридизация близких по энергии орбиталей комплексообразователя, в результате чего все гибридный орбитали становятся одинаковыми (в случае одинаковых лигандов) и отличаются только направленностью. Наиболее часто встречающиеся виды гибридизации и конфигурации образующихся комплексов приведены в таблице 2.

Рассмотрим образование комплексных соединений элементами второго периода на примерах комплексных соединений бора и бериллия.

Изобразим в виде энергетических ячеек электронную структуру внешнего энергетического уровня атома бора

В возбужденном состоянии происходит распаривание электронов s-подуровня, и на внешнем энергетическом уровне бора теперь имеется три неспаренных валентных электрона, способных участвовать в образовании ковалентных -связей.

При взаимодействии атома бора с тремя атомами фтора образуется молекула трифторида бора по обменному механизму образования ковалентной связи

Образовавшаяся молекула имеет свободную орбиталь и может участвовать как акцептор в образовании ковалентной -связи по донорно-акцепторному механизму.

При образовании иона происходит – гибридизация орбиталей атома бора. Четыре гибридные орбитали направлены в углы тетраэдра, т.е. ион имеет тетраэдрическое строение (табл. 2).

При изучении природы химической связи в комплексных соединениях обычно принимают допущение, что все связи между комплексообразователями и лигандами имеют донорно-акцепторный механизм образования. Рассмотрим с этих позиций строение некоторых комплексных соединений.

Образование тетраэдрического комплексного иона можно объяснить – гибридизацией орбиталей иона

.

Тетраэдрические комплексы за счет – гибридизации образуют и другие элементы второго периода. Комплексы с координационным числом более чем четыре элементы второго периода не образуют, так как не имеют d-подуровня. У элементов второго периода в образовании связей принимают участие только четыре орбитали .

Тетраэдрические комплексы с – гибридизацией образуют сравнительно легко элементы третьего периода , а также металлы подгруппы цинка и др.).

Элементы третьего периода, имеющие в отличии от элементов второго периода свободные d-орбитали, за счет -гибридизации могут образовывать октаэдрические комплексы с координационным числом шесть (табл. 2). Примером могут служить ионы и . Рассмотрим

Однако такие соединения образуются весьма редко, так как орбитали 3d резко отличаются по энергии от орбиталей 3s и 3p. Гибридизация, как известно, легко происходит, когда орбитали близки по энергии.

Октаэдрические комплексы с координационным числом 6 легко образуют переходные металлы 4, 5 и 6-го периодов. Эти элементы имеют свободные d-орбитали предвнешнего энергетического уровня, которые близки со энергия с s- и p-орбиталями внешнего энергетического уровня; поэтому легко осуществляется -гибридизация. В качестве примера рассмотрим образование октаэдрического комплекса

Гибридизация с увеличением предвнешнего d-орбиталей возможно даже тогда, когда эти орбитали заняты неспаренными электронами. При этом неспаренные электроны спариваются и в результате освобождается необходимое количество d-орбиталей. Это можно проследить на примере образования комплекса

.

ПРИМЕР 10. Определить гибридные орбитали и пространственную структуру комплексного иона , если установлено, что он содержит два неспаренных электрона.

Решение:

Изобразим электронно-графическую формулу свободного иона .

По условию задачи комплексный ион имеет два неспаренных электрона следовательно структура иона с двумя неспаренными электронами сохраняется в комплексном ионе, а в образовании связей о ионами участвуют свободные орбитали и .

Пространственная структура иона -тетраэдр.

ПРИМЕР 11. определить гибридные орбитали и пространственную структуру комплексного иона , если известно, что в нем нет неспаренных электронов.

Решение:

Изобразим электронно-графическую формулу свободного иона .

В комплексе нет неспаренных электронов, следовательно, под действием ионов электроны размещаются на четырех 3d орбиталях, а принимает участие в -гибридизации.

Пространственная структура иона -квадрат.