Комплексные соединения

Комплексообразование происходит во всех случаях, когда из менее сложных систем образуются системы более сложные.

Понятие «комплексные соединения» трактуется по-разному. Чаще дается следующее определение: комплексные соединения это вещества, содержащие «центральный атом» – комплексообразователь, с которым в неионогенной связи находится определенное количество атомов или молекул, составляющих внутреннюю сферу.

При написании формул таких соединений комплексные ион или молекулы заключают в квадратные скобки, а справа вверх (для ионов) указывают их заряд (например, [Ag(NH₃)₂]⁺). Часть комплексного соединения, заключенная в квадратные скобки, называется внутренней сферой. Ионы, находящиеся снаружи, образую его внешнюю сферу.

Центральный ион внутренней сферы, удерживающий около себя определенное число других ионов или молекул, называется комплексообразователем. С комплексообразователем связаны (координированы) полярные молекулы или ионы, которые называются лигандами (или аддендами).

Способность к образованию комплексных соединений связана с электронным строением атомов. Особенно легко образуют комплексные ионы элементы d-семейства, например: и др. Однако роль комплексообразователей могут играть А1, В и некоторые неметаллы например, кремний в комплексной соли K₂[SiF₆].

В качестве лигандов (аддендов) выступает целый ряд отрицательно заряженных ионов, например: и др. Лигандами могу служить и электронейтральные полярные молекулы, такие как NH₃, Н₂О, РН₃, СО и т. п.

Количество химических связей между комплексообразователем и лигандами определяет координационное число комплексообразователя. Если один лиганд образует с комплексообразователем одну связь, то координационное число совпадает с количеством лигандов. Такие лиганды называются монодентантными. Например, лиганды Н₂О и С1^– – монодентантные, координационное число центрального иона Сг³⁺ в соединении [Сг(Н₂О)₅С1]С1₃ равно 6.

Лиганд, образующий с комплексообразователем две связи, называется бидентантным. Например, оксалат-ион – бидентантный и образует с катионом Сu²⁺, координационное число которого равно 4, соединение K₄[Cu(C₂O₄)₂]. В таблице приведены характерные координационные числа для некоторых комплексообразователей:

Комплексообразователи	Характерное координационное число
Cu+, Ag+, Au+	2
Cu2+, Hg2+, Pb2+, Pt2+, Pd2+	4
Ni2+, Ni3+, Co3+	4 и 6
Fe2+, Fe3+, Pt4+, Pd4+, Si4+	6

Координационное число зависит в основном от природы комплексообразователя и лигандов, а также от условий образования комплексного соединения. Большую роль играют объемы (ионные и/или молекулярные) комплексообразователя и лигандов, их заряды и поляризационные взаимодействия.

При составлении названия комплексного соединения используются следующие правила:

1) если соединение состоит из комплексного иона и ионов внешней сферы, т. е. является комплексной солью, то первым называется анион в именительном падеже, а затем катион в родительном падеже;

2) при названии комплексного иона сначала указываются лиганды, затем комплексообразователь;

3) молекулярные лиганды соответствуют названиям молекул (кроме воды и аммиака), для их обозначения применяются термины «аква» и «аммин».

К анионным лигандам добавляют окончание "о", например:

F^- – фторо. – оксо, CNS^- – родано, Cl^- – хлоро, – нитрато, ОН^- – гидроксо, Вг^- – бромо, CN^- – циано, – сульфато, – тиосульфато, – карбонато, – фосфато, – нитро.

Для обозначения количества лигандов используются греческие числительные: 2 – ди-, 3 – три-, 4 – тетра-, 5 – пента-, 6 — гекса-.

4)если комплексный ион – катион, то для названия комплексообразователя используют русское наименование элемента, если анион, то латинское. После названия комплексообразователя римской цифрой в круглых скобках указывают его степень окисления. У нейтральных комплексов название центрального атома дается в именительном падеже, а его степень окисления не указывается.

Например: [Ag(NH₃)₂]Cl – хлорид диамминсеребра;

K₂[PtCl₆] – гексахлороплатинат (IV) калия;

[Ni(NH₃)₆][Co(NO₂)₆] – гексанитрокобальтат (III) гексаамминникеля (III).

Необходимо обратить внимание, что формула комплексного соединения читается в обратной последовательности ее записи.

В водном растворе комплексные соединения диссоциируют по типу диссоциации сильного электролита – на комплексный ион и ионы, составляющие внешнюю сферу, например: Na₃[Co(NO₂)₆] 3Na⁺ + [Co(NO₂)₆]^3–

Внутренняя сфера типичных комплексных соединений в растворах может диссоциировать на ионы или на ионы и молекулы (по типу диссоциации слабого электролита). Например, ион [Co(NO₂)₆]^3- Co³⁺ 6

Электролитическая диссоциация комплексных ионов подчиняется закону действующих масс и количественно характеризуется константой диссоциации, которая носит название константы нестойкости К_н:

У типичных комплексных ионов К_н очень мала и является мерой его устойчивости.

Пример 1. Определите заряд комплексного иона, координационное число (к.ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях: а) К₄[Fe(CN)₆]; б) Nа[Ag(NO₂)₂]; в) К₂[МoF₈]; г) [Cr(H₂O)₂(NH₃)₃Cl]Cl₂.