Взаємозв`язок між зарядом комплексоутворювача та його координаційним числом
Заряд комплексоутворювача |
Координаційне число |
Приклад сполуки |
+1 (Ag+, Cu+) |
2 |
[Ag(NH3)2]Cl, K[Cu(CN)2] |
+2 (Cu2+, Zn2+, Fe2+, Ni2+, Cd2+ , Hg2+, Co2+, Pd2+, Pt2+) |
4, 6 (рідше) |
[Cu(NH3)4](NO3)2, Na2[Zn(OH)4], K4[Fe(CN)6] |
+3 (Cr3+, Co3+, Fe3+, Al3+, Bi3+, B3+, Si4+) |
6, 4 (рідше) |
K3[Fe(CN)6], Na3[FeF6], H2[SiF6], K3[Co(NO2)6], K[BiI4], H[BF4], |
+4 (Pt4+, Pd4+, Zr4+, Hf4+) |
6, 8 (рідше) |
K2[PtBr6], H2[PdCl6], [Pt(NH3)6]Cl4, K4[ZrF8], Na4[HfF8] |
Ліганди поділяють на моно-, бі-, три-, і полідентантні. Монодентантний ліганд займає одне місце в координаційній сфері комплексу, наприклад, нейтральні молекули H2O, NH3, CO, NO та одновалентні кислотні залишки Cl–, Br–, I–, F–, CN–, OH–, CNS–. Бідентантними лігандами виступають аніони дво- і багато основних кислот – CO32–, SO42–, C2O42–, P2O74– та більшість амінокислот. До тридентантних лігандів можна віднести аспарагінову кислоту, до полідентантних – деякі амінокарбонові та поліамінокарбонові кислоти.
Полідентантні органічні ліганди можуть утворювати циклічні комплекси. У зв’язку з цим, комплексними сполуками іноді називають молекулярні сполуки визначеного складу. Головним типом таких біополімерів є білки та нуклеїнові кислоти.
2.2. Класифікація і номенклатура комплексних сполук
Комплексні сполуки численні й дуже різноманітні за складом і властивостями. В даний час комплекси класифікують у відповідності за типом лігандів, що їх утворюють:
1. Комплекси, що містять молекулярні монодентантні ліганди. Найважливішими представниками цього класу є:
а) гідрати, де лігандами є молекули води. Наприклад: [Ca(H2O)6]2+Cl2–, [Ca(H2O)4]2+NO32– та ін. Кристалічні речовини, що включають такі комплекси називають кристалогідратами;
б) аміакати, в яких лігандами є молекули амоніаку, наприклад: [Ag(NH3)2]+ Cl–; [Cu(NH3)4]2+ SO42–;
в) карбоніли елементів-металів – ліганди молекули карбон (ІІ) оксиду, при цьому комплекс не має електричного заряду, наприклад [Fe(CO)5], [Re(CO)6] тощо.
2. Комплекси, які містять йонні ліганди або ацидокомплекси, в яких лігандами є кислотні залишки. Весь комплекс при цьому несе від’ємний заряд і може розглядатися як аніон будь-якої кислоти. Відповідно до назви ліганда ці комплекси називають гідроксокомплексами: [Al(OH)6]3–, [Zn(OH)4]2–, [Sn(OH)6]2–, фтор комплексами - [AlF6]3–, [BeF4]2–, [BF4]–, ціанокомплексами - [Ag(CN)2]–, [Fe(CN)6]4–, [Fe(CN)6]3– і т.д;
3. Особливу групу становлять циклічні, або хелатні, комплекси. Вони містять
бі- або полідентантний ліганд (найчастіше це органічна сполука), який наче захоплює центральний атом клешнями рака, утворюючи циклічну структуру:
У цих комплексах символом Ме позначено атом елемента-металу, а стрілкою - донорно-акцепторний звязок. Прикладами таких комплексів є оксалатний комплекс феруму триоксолатоферрат (ІІІ) [Fe(C2O4)3]3+ i комплекс Платини (ІV) з етилендіаміном [Pt(NH2-(CH2)2 - NH2)3]4+.
Хелатні сполуки мають високу міцність, оскільки центральний атом у них наче блокований циклічним лігандом. Найстійкішими є комплекси з п`яти- і шестичленними циклами. Хелати нерозкладаються під час сильного нагрівання і не руйнуються навіть у разі дії таких реактивів, які з йоном елементу-металу могли б утворити осади. До хелатних належать такі важливі для життя сполуки, як хлорофіл і гемоглобін. Гемоглобін складається з комплексу гема, зв’язаного з білком глобіном. У гемі центральним йоном є Fe2+, навколо якого координовані чотири атоми Нітрогену, що належать до складного ліганду з циклічними групами. Гемоглобін оборотньо приєднує кисень і переносить Оксиген з легень по кровоносній системі до всіх тканин. Хлорофіл, що бере участь у процесі фотосинтезу в рослинах, побудований аналогічно, але комплексоутворювачем у ньому є йон Mg2+.
Комплексні сполуки називають починаючи з катіона. Назву комплексного йона складають так: спочатку в алфавітному порядку зазначають кількість (використовуючи грецькі числівники: ди, три, тетра, пента, гекса і т.д.) і назву кожного негативно зарядженого ліганду із суфіксом «о» (Br- – бромo, Cl- – хлоро, CN- – ціано, O2- – оксо, OH- – гідроксо, NO2- – нітро, O22- – пероксо, NO3- – нітрато, SO42- – сульфато, S2- – сульфідо (тіо), CO32- – карбонато); потім – кількості і назви нейтральних лігандів (H2O - аква, NH3 - амін, CO - карбоніл, N2H4 - гідразин, CS - тіокарбоніл, NO - нітрозил тощо). Останнім називають комплексоутворювач та його ступінь окиснення (римськими цифрами після назви комплексоутворювача).
У назвах катіонних і нейтральних комплексних йонів не передбачено спеціальних закінчень, а назви аніонних комплексів мають суфікс – ат, що додається до кореня назви центрального атома.
У цілому для складання назви комплексної сполуки необхідно визначити за формулою зовнішню сферу та її заряд, потім заряд комплексного йона, заряди лігандів і ступінь окиснення комплексоутворювача.
Для ілюстрації принципів побудови назв наведемо приклади формул і назв відповідних типів сполук:
1. У сполуках з комплексними аніонами спочатку називають катіон, потім перелічують ліганди і вказують центральний атом із закінченням - ат:
K2[PtCl6] - калій гексахлороплатинат (ІV);
Na2[Zn(OH)4] - натрій тетрагідроксоцинкат (ІІ);
K2[Fe(NO)(CN)5] - калій пентаціанонітрозилферат (ІІІ);
K[Pt(NH3)Br5] - калій пентабромоамінплатинат (IV);
2. В сполуках з комплексними катіонами спочатку називають комплексний катіон, а потім – аніон:
[Ag(NH3)2]ClO4 - діамінарґентум (І) перхлорат;
[Al(H2O)5OH]SO4 - гідроксопентаакваалюміній (ІІІ) сульфат;
[Pt(H2O)(NH3)2OH]NO3 - гідроксоаквадіамінплатина (ІІ) нітрат;
3. У нейтральних комплексах без зовнішньої сфери центральний атом представляють у називному відмінку, ступінь окиснення центрального атома не вказують, оскільки його однозначно можна визначити з електронейтральності комплексу:
[Со(NH3)3Cl3] - трихлоротриамінкобальт;
[Cr(H2O)3F3] - трифторотриаквахром.
Комплексні сполуки з неорганічними й органічними лігандами широко застосовують у хімічному аналізі для виявлення та розділення йонів, маскування йонів, що заважають розчиненню осадів. Важливою властивістю багатьох комплексних сполук є їхня здатність прискорювати хімічні та біохімічні реакції. Механізм майже всіх каталітичних реакцій ґрунтується на утворенні проміжних активованих комплексів.