Комплексные соединения

Перевёл лекцию в электронный вид: Богатырев И.И.

Комплексные соединения — частный случай координационных соединений.

Координационные соединения — те соединения, где присутствует сложная координация атомов. Например, таким координационным соединения является молекула серной кислоты:

К комплексным соединениям относят наиболее устойчивые соединения высшего порядка, которые в водных растворах либо вообще не распадаются на составные части, либо распадается, но в незначительной степени.

Основоположник теории комплексных соединений — Альфред Вернер (1886 — 1919

г.ж.).

Признаки комплексного соединения. Основные положения координационной теории Вернера

Центральный атом — атом металла (йода или некоторых иных веществ), окружённый атомами и/или частицами не менее двух видов. Центральный атом служит

комплексообразователем.

1. В молекуле любого комплексного соединения один из ионов занимает центральное место, он является ионом-комплексообразователем. Например:

K2 [Zn+2 (OH )4] — тетрагидроксоцинкат (II) калия.

[Fe0 (CO)5 ] — пентакарбонил железа. Центральный атом в данном случае является комплексообразователем без заряда.

Комплексообразователем могут быть элеменнты (атомы, ионы) d- и f-элементов, однако существуют исключения.

2.Вокруг центрального атома расположены заряженные ионы или нейтральные молекулы, которые называются лиганды (L).

3.Иные ионы, вне внутренней координационной сферы, располагаются далеко от неё, и образуют внешнюю сферу.

Таким образом, комплексное соединение разделяется на внутреннюю и внешнюю сферу, лиганды, координационное число и комплексообразователь. На примере:

K2 [Zn(OH )4 ] — тетрагидроксоцинкат (II) калия. В данном случае:

•Zn — комплексообразователь с зарядом 2+;

•OH — лиганд;

•Индекс 4 у гидроксид-иона — координационное число;

•[Zn(OH)4] — внутренняя сфера с общим зарядом 2-;

•K2 — внешняя сфера.

5.Донорный атом — атом молекулы лиганда, имеющий непосредственную связь с комплексообразователем.

Интересное: соединение ZnCl2 существует в таком виде исключительно в твёрдом агрегатном состоянии. В виде водного раствора формула будет выглядет так:

[Zn(OH 2)4 ]Cl2 или, менее корректная запись, [Zn(H2 O)4 ]Cl2 — хлорид тетрааквацинка (II).

6. Число лигандов, окружающих комплексообразователь, называется «координационное число». Координационное число зависит от заряда комплексообразователя.

При этом существует тендеция зависимости между зарядом комплексообразователя и координационным числом, представленная в таблице:

Дентарность (координационная ёмкость) — чисо донорных атомов лиганда, связанных с комплексообразователем в данном комплексе. Например:

NH3 — монодентарный лиганд;

— этилендиамин, диили бидентарный. К ди/бидентарным также относятся различные ионы: SO42-, CO32-, SO32- и т.д.

7.Заряд положительного иона равен алгебраической сумме всех зарядов составляющих его простых ионов. Электронейтральные частицы не влияют на величину заряда.

8.Координационный полиэдр — способ упаковки лигандов в комплексах. Бывают различные (квадрат, тетраэдр, октаэдр, т.п.).

Устойчивость комплексных соединений

При растворении в воде комплексных соединений диссоциируют на внутреннюю и внешнюю сферу. Внутренняя сфера диссоциирует в меньшей степени и таким образом:

1. [Ca(NH 3)4 ]SO4 [Ca(NH 3 )4 ](2 +.)+SO(42−.)

2.1.[Ca(NH 3)4](2 +.) [Ca(NH 3 )3 ](2+.)+NH3

2.2.[Ca(NH 3)3 ](2+.) [Ca(NH3 )2 ](2 +.)+NH 3

2.3.[Ca(NH 3)2 ](2+.) [Ca(NH3 )](2+.)+NH 3

2.4.[Ca(NH 3)](2+.) Ca(2+.)+NH 3

3. Более просто данная поэтапная диссоциация записывается так:

[Ca(NH 3)4](2 +.) Ca(2+ .)+4 NH3

У комплексных соединений имеется константа нестойкости, равная константе

равновесия:

Kнестойкости=K равновесия

Kнестойкости= [Ca(2+.)] [ NH2 3]. 4 =9.3 10−13

[[Ca(NH 3)4 ]( + )]

Чем меньше константа нестойкости, тем более устойчиво комплексное соединение.

Номенклатура комплексных соединений

Название складывается справа налево. Называются комплексные анионы, катионы, нейтральные комплексы.

На примере сульфата тетраамминмеди (II):

[Cu(NH 3)4]SO4

Начинаются с внешней сферы (сульфат), затем — греческий числитель для координационного числа (ди/би, три, тетра, пента, гекса, септа, окто; единицу не называют). К названию анионы прибавляют окончание «о», в то время как для нейтральных частиц «о» не используют. После названия комплексообразователя добавляют число, обозначающее заряд.

На примере комплексного аниона. Для комплексообразователя используют латинское название (по возможности) с окончанием «ат».:

K2 [Zn(OH )4 ] — тетрагидроксоцинкат (II) калия.