11. Комплексные соединения

Комплексные соединения представляют собой устойчивые соединения частиц, способных к самостоятельному существованию, как в кристаллическом, так и растворенном состоянии. В основе теории строения комплексных соединений лежит координационная теория Альфреда Вернера. Суть этой теории состоит в следующем: в центре комплексного соединения расположен центральный ион (комплексообразователь). В качестве комплексообразователя чаще всего выступают положительно заряженные ионы металлов VIII группы и некоторые металлы I, II, VI, VII групп: Fе⁺², Fe⁺³, Ni⁺², Со⁺³, Pt⁺², Pt⁺⁴, Pd⁺², Сr⁺³, Cu⁺², Au⁺, Au⁺³, Ag⁺, Zn⁺², Cd⁺², Hg⁺² и др.

Вокруг комплексообразователя расположены лиганды. Лигандами являются нейтральные молекулы (Н₂0, NH₃, СО, спирты, альдегиды, амины и др.), а также отрицательно заряженные ионы (Cl^-, Вr^-, I^-, NO₂^-, CN^-, SO₄^-2 и т. д.).

Количество σ-связей между комплексообразователями и лигандами называется координационным числом (КЧ). Большинство комплексных соединений имеет КЧ, равное 2, 4 или 6. Эти числа соответствуют наиболее симметричной геометрической конфигурации комплекса: линейной (КЧ = 2), тетраэдрической (КЧ = 4) и октаэдрической (КЧ = 6). Координационное число зависит от двух основных факторов: степени окисления комплексообразователя и размеров ионов комплексообразователя и окружающих его лигандов.

Комллексообразователь и лиганды вместе образуют внутреннюю сферу комплексного соединения, которая при написании формулы заключается в квадратные скобки. Например, соединение СоСl₃*6NH₃ имеет координационную формулу [Co(NH₃)₆]Cl₃ (комплексообразователь Со⁺³, лиганды - молекулы NH₃, КЧ = 6), а соединение Fe(CN)₃* 3KCN записывается как K₃[Fe(CN)₆].

Заряд комплексного иона можно рассчитать как алгебраическую сумму зарядов входящих в него частиц:

Ag⁺+2CN^-→[Ag(CN)₂]^- (+1 – 2 = -1)

Координационная емкость лиганда – число координационных мест; занимаемых каждым лигандом. Если анионы и молекулы в комплексах занимают одно координационное место, то они называются монодентатными, если два – бидентатными, если лиганды с большой емкостью – полидентатные.

Если комплексный нон заряжен положительно, то образуется комплексное соединение катионного типа Отрицательно заряженный комплексный ион образует комплексное соединение анионного типа. Если заряд внутренней сферы равен нулю, то соединение относится к электронейтральному типу. Заряд комплексного иона внутренней сферы должен быть компенсирован зарядом иона внешней сферы. Если соединение электронейтрального типа, то внешней сферы нет.

К основным типам комплексных соединений относятся следующие:

• аммиакаты - комплексы, в которых лигандами служат молекулы аммиака (например, [Cu(NH₃)₄]SO₄); комплексы, аналогичные аммиакатам, в которых роль лигандов выполняют молекулы аминов: CH₃NH₂ (метиламин), C₂H₅NH₂ (этилампн);

• аквакомплексы - комплексы, в которых лигандом выступает вода: [Сo(H₂0)₆]Cl₃;

• ацидокомплексы - комплексы, в которых лигандами являются анионы, например гидроксокомплексы Na2[Zn(OH)4] и др.