Комплексні сполуки

Інтенсивний розвиток експериментальної неорганічної хімії у ХІХ столітті призвів до відкриття значної кількості сполук, будову яких не можна було пояснити за допомогою іонних уявлень теорії Берцеліуса. В той час була запропонована наступна класифікація солей:

1. Прості солі – вміщують один тип катіонів і один тип аніонів, наприклад: NaCl, Fe₂(SO₄)₃, CuCl₂…

2. Подвійні солі – побудовані з двох або більше типів солей, у водних розчинах кожна сіль розчиняється незалежно, визначає властивості розчину, наприклад алюмінієві галуни – KAl(SO₄)₂*12H₂O.

3. Комплексні солі – побудовані з двох або більше типів солей, у кристалічному стані і у розчині проявляють властивості відмінні від кожної із складових солей, наприклад: калійгексаціаноферрат (ІІ) – K­₄[Fe(CN)₆] або 4KCN*Fe(CN)₂.

Комплексні сполуки або координаційні сполуки – складні сполуки, частинки (нейтральні молекули або йони), які утворюються в результаті приєднання до даного іону або атому, який називається комплексоутворювачем (центральним атомом), нейтральних молекул або інших іонів, які називають лігандами. Центральний атом та ліганди утворюють внутрішню сферу молекули; йони, які оточують комплекс (центральний атом+ліганди) – зовнішню сферу. Центральним атомом можуть бути як метали , так і неметали. Утворення комплексних сполук широко використовується в різноманітних галузях хімічної технології (виділення, очищення, розділення платинових, рідкісноземельних та інших металів). Для пояснення властивостей комплексних сполук було запропоновано багато теорій. Найбільш поширеною на теперішній час виявилась координаційна теорія Вернера (1890 р.). Основна ідея теорії полягала в тому, що комплексна сполука, як структурний елемент вміщує комплексну частину, що складається з центрального атома, який оточений певною кількістю лігандів. Подальший розвиток хімії виявив, що комплексоутворення найбільш характерне для d-елементів. Найбільш характерними координаційними d-елементів є 4 та 6 (наприклад [Pt(NH₃)₄]Cl₂, K₂[Ni(CN)₄], Na₃[Co(NO₂)₆]). Менш характерним координаційним числом є 2. Його мають d-елементи, що знаходяться у ступені окиснення +1 (наприклад: [Ag(NH₃)₂]Cl). Координаційні числа, які є більші за 6 є малохарактерними і зустрічаються лише для деяких d-елементів другого і третього рядів. Величина координаційного числа визначається електронною будовою, а також розмірами комплексоутворювача та лігандів. Найбільш стійкі комплекси з d-елементами утворюють: ціанід-іон, аміак, галогенід-іони, деякі інші. Утворення ціанідних комплексів є характерним для елементів підгрупи міді, підгрупи цинку і d-елементів VIII групи. Всі d-елементи утворюють більш-менш стійкі галогенідні комплекси. D-елементи утворюють комплексні сполуки за наявності значної кількості валентних, частково заповнених, орбіта лей та схильності до утворення ковалентного зв’язку.

Короткі відомості про кристалогідрати

Кристалогідрати – кристалічні речовини, в складі молекул яких є кристалізаційна вода, наприклад (KCl*H₂O).

Кристалогідрати – порівняно стійкі гідрати, які можна виділити з розчину у твердому стані. Деякі з них поступово розкладаються вже при кімнатній температурі (t=20^o). Якщо, наприклад, залишити на повітрі прозорі кристали так званої кристалізаційної соди (Na₂CO₃*10H₂O), то вони через деякий час перетворяться в білий порошок безводної соди Na₂CO₃. Те ж саме спостерігається із синіми кристалами мідного купоросу (CuSO₄*5H₂O), які при тривалому перебуванні на повітрі покриваються білим порошком безводної солі (CuSO₄). Процес розкладу кристалогідратів називають вивітрюванням. Кристалогідрати інших речовин при звичайній температурі є стійкими і розкладаються лише при нагріванні, деякі – лише при сильному нагріванні. Існують також псевдогідрати – речовини, в яких всі або частина молекул перетворюються на гідроксид-іони або іони гідроксонію, наприклад:

Sr(BO₂)₂*4H₂O = Sr[B(OH)₄]₂;

HClO₄*H₂O = [(H₃O)ClO₄].

Воду, яка входить до складу псевдогідратів називають конструкційною. У кожному кристалогідраті молекули води розміщені певним чином. Так, у [Al(H₂O)₆]Cl₃ вода входить до складу аквакатіонів, в гідратах цеолітів вона розміщується в порожнинах сітчастої іонної структури. Вода може зв’язувати аквакатіон з аніоном водневим зв’язком, наприклад CuSO₄*5H₂O або [Cu(H₂O)₄](H₂O)SO₄

Існують кристалогідрати, в яких вода утворює шари, з’єднані іонами солі (CaSO₄*2H₂O).