4. Будова комплексних сполук

Будова комплексів пояснюється з позицій методів валентних звʼязків, молекулярних орбіталей, теорії кристалічного поля.

Розглянути будову комплексу [Cu(NH₃)₄]^2– з позицій методу валентних звязків.

Комплексоутворювач Cu²⁺ має таку електронну конфігурацію валентного рівня: [Cu²⁺] = 3d⁹4s⁰4р⁰

Сu ²⁺ мають чотири вакантні орбіталі – одну 4s і три - 4р. Вони є акцепторами електронів.

3d 4s 4p

Ці електронні орбіталі гібридизуються (відбувається sp³-гібридизація), причому утворюється тетраедричний комплексний іон.

Молекула амоніаку має одну неподілену пару електронів і є донором електронів:

. .

Н : N : Н.

Н

При взаємодії Сu²⁺ з чотирма молекулами амоніаку виникають чотири донорно-акцепторні зв’язки і утворюється комплексна сполука, електронну конфігурацію якої згідно з теорією валентних зв’язків можна зобразити таким чином:

3d sp³

Тут електрони, які належали іону Сu²⁺, показані суцільними стрілками, а ті, які належали молекулам амоніаку, – пунктирними.

Гiбридизацiя − це процес утворення з атомних орбiталей рiзної · cuмeтpiї орбiталей однакової геометричної форми, рiвноцiнних за енергiєю. Вiдомо, що тип гiбридизацii АО визначається формою орбiталей, якi беругь участь у цьому процесi, та ix числом. Так, за учасnо s i р-орбiталей можливi три типи гiбридизацй; sp- , sp²-, sр³-гiбридизацiя, а за участю d-орбiталей – sp²d-, d²sp³-, sp³d²-гiбридизацiї та iн.

Для встановлення типу гiбридизацiУ АО i властивостей утворених сполук розrлянемо механізм утворення комплексних іонів на прикладі [Co(NH₃)₆]³⁺ та [CoF₆]³⁻.

Е лектронна конфirурацiя основного стану атома Кобальту 3d⁷4s², а тривалентного йона Со³⁺ − 3d⁶. У процесi комплексоутворення атоми Нiтрогсну молекул NH₃ (донори) вiддають свої вiльнi електроннi пари акцептору − йону Co(III). Але для того щоб цi шiсть пар електронiв змогли розмiститись навколо йона Со³⁺, на його орбiталях вiдбувається перегрупування електронiв таким чином, що два d-електрони спарюються, звiльняючи двi d-орбiталi на 3d-пiдрiвнi. Вiльнi мiсця на 3d-, 4s-, 4р-пiдрiвнях займають шiсть пар електронiв атомiв Нiтрогену молекул NH₃, як показано на схемi:

Отже, за рахунок d²sp³-гiбридизацiї АО йона Со³⁺ утворилось шiсть рiвноцiнннх звʼязкiв центрального атома з лiгандами, спрямованих у просторi до вершин октаедра. Крiм того, всi електрони цього комплексного йона є спареними, тому вiн матиме дiамагнiтнi властивостi й належить до низькоспiнових комплексiв.

В аніоні [СоF₆]³⁻ комплексоутворювач Со³⁺ не мiстить на d-пiдрiвні електронних пар, а його вiльнi АО займають шiсть йонiв F⁻, якi мають вільнi пари електронів. Ці йони займають одну 4s-, три 4р- i дві 4d-орбiталi зовнiшнього енергетичного рiвня. Тому такий тип гiбридизації називають sр³d²-гiбридизацією, причому утворений комплексний йон має октаедричну будову. Вiн буде належати до високоспiнових комплексiв, що мають парамагнiтнi властивості.

У творення комплексного йона [СоF₆]³⁻ зображено на схемi: