ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6б

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

К комплексным относятся такие соединения, которые образуются без изменения степени окисления составных частей с использованием донорноакцепторной (координационной) связи. При этом вокруг одного из атомов формируется электронная оболочка за счет электронов, принадлежащих окружающим его частицам. Центральный атом, вокруг которого образуется новая электронная оболочка, называется комплексообразователем, акцептором, окружающие его частицы называются лигандами (донорами готовой неподеленной пары электронов).

Типичным примером комплексных солей может служить аммиакат меди, который получается при смешивании раствора соли меди, например, CuCI2 с раствором аммиака. При этом происходит реакция

CuCl2 + 4NH4ОH = [Cu(NH3)4]Cl2 + 4H2О.

Медь в CuCl2 и в комплексном соединении [Сu(NН3)4]С12 связана ионной связью с двумя атомами хлора и, следовательно, двухвалентна.

Ее валентное состояние не меняется при образовании комплекса. Молекулы NH3 имеют свободную пару электронов (2s2), принадлежащую атому азота: эти четыре пары электронов и формируют вокруг иона меди устойчивую электронную оболочку. В приведенных примерах комплексообразователем является ион меди, а лигандами - молекулы аммиака.

Число, показывающее количество лигандов, находящихся в непосредственной близости от иона комплексообразователя, называется координационным числом, а область вокруг центрального иона, в которой находятся лиганды, носит название координационной сферы. Координационное число меди в аммиакате меди [Си(NН3)4]С12 равно 4, в координационной сфере расположены четыре лиганда. Первую (внутреннюю) координационную сферу обозначают с помощью прямых скобок, как это сделано в вышеприведенной формуле. В кристаллах аммиаката меди имеется и вторая (внешняя) координационная сфера, в которой находятся ионы хлора; в растворе они отщепляются в виде ионов хлора.

Известны случаи, когда один лиганд занимает два места в координационной сфере, соединяясь с центральным ионом в двух точках.

При этом получаются соединения, напоминающие клешню - хелаты (chela - клешня). Например, гликоколь (аминоуксусная кислота) дает с ионом меди соединение типа хелата.

47

Координационные числа могут принимать различные значения: 2, 4, 6, 8, 12. Лиганды располагаются в углах геометрических форм квадрата или тетраэдра (координационное число 4), октаэдра (координационное число 6), куба (координационное число 8) и др. Если лиганд представляет собой нейтральную молекулу, не несущую заряда, то заряд комплекса определяется зарядом центрального иона. Так, например, заряд иона [Cu(NH3)4]2+ равен +2, так как заряд молекулы NH3 равен нулю.

Но, в комплексном соединении K4[Fe(CN)6] (ферроцианид калия), содержащим комплексный ион [Fe(CN)6]4+, двухзарядный ион железа окружен шестью лигандами CN-, каждый из которых имеет заряд -1; заряд всего комплекса равен алгебраической сумме всех зарядов, т. е. +2-6=-4. Связь между комплексным анионом и катионами калия ионная, и в растворе комплекс распадается на 4 катиона калия и комплексный анион [Fe(CN)6]4-

Многочисленные комплексные соединения образуют переходные металлы: цинк, никель, платина и другие. Примерами могут служить следующие соли: [Zn(NH3)4]Cl2, K2[PtCl6], [Pt(NH3)4Cl2]Cl2, K3[Fe(CN)6].

Характерной особенностью связей в комплексных частицах является почти полная неспособность их к электролитической диссоциации. Так, аммиакат меди диссоциирует с образованием ионов С1- и иона [Cu(NH3)4]2+. Этим комплексные соли отличаются от двойных солей, которые распадаются на все катионы и анионы, находящиеся в исходных продуктах. Поэтому аналитическим путем в растворах комплексных солей часто не удается определить присутствие иона комплексообразователя. Так, в растворе соли K2[PtCl6] трудно аналитически обнаружить ион С1-, так как соль легко диссоциирует с отщеплением ионов калия

K2[PtCl6]→2K+ + [PtCl6]2- ,

и очень трудно – с образованием ионов хлора и платины

[PtCl6]2- ↔ Pt4+ + 6Cl-.

Последнее равновесие характеризуется очень малой величиной

что говорит о том, что равновесие процесса диссоциации сильно смещено влево и концентрация свободных ионов хлора и платины очень незначительна. На основании результатов количественного химического анализа решают вопрос о составе комплексного иона. Например, в растворе соли [Pt(NН3)4С12]С12 ион серебра осаждает половину хлора, значит половина хлора (т. е. 2 иона из 4) входит во внешнюю координационную сферу, а остальные 2 иона хлора - во внутреннюю сферу комплекса. Состав комплексного иона [Pt(NH3)4Cl2]2+. Формула данной соли такова

[Pt(NH3)4Cl2]Cl2.

48