Номенклатура комплексных соединений

Комплексные соединения называются по Международной (Женевской) номенклатуре, исходя из следующих правил:

I. Комплексное соединение мысленно разбивается на внешнюю и внутреннюю сферы. Каждая сфера называется отдельным словом, причем вначале дается название аниона, а потом катиона:

K[Al (OH)₆]^-3 - гексагидроксоалюминат калия;

[Zn(NH₃)₄]⁺²(OH)- гидроксид тетраамминцинка.

II. Комплекс называется следующим образом:

а) название дается в строчку одним словом;

б) сначала перечисляются лиганды с указанием их числа в комплексе;

в) лигнады-анионы называются с добавлением окончания ”о” :

OH^- - гидроксо,

F^- - фторо,

Cl^- - хлоро,

SO - сульфато,

г) нейтральные лиганды называются так же как молекулы: Cl₂ - хлор, F₂ - фтор и т.д. (исключения: H₂O - аква, NH₃ - аммин, CO - карбонил);

д) после перечисления лигандов дается название комплексообразователя с указанием его заряда (см. пункт III).

III. a) Если комплекс вцелом положительно заряжен, то комплексообразователь называется по-русски в родительном падеже:

[Co⁺²(H₂O)]SO - сульфат гексааквакобальта (+2);

[Cr⁺³(H₂O)Br]⁺NO - нитрат дибромотетрааквахрома (+3);

[Ni⁺²(NH₃)]⁺²Cl - хлорид тетраамминникеля (+2).

б) если комплекс заряжен отрицательно, то название комплексообразователя дается по-латыни с оканчанием “ат”:

Na[Cu(OH)]^-2 - тетрагидроксокупрат (+2) натрия;

K[Fe(CN)] - гексацианоферрат (+3) калия;

Ba[Sn⁺⁴F]^-4 - октафторостаннат (+4) бария.

в) если комплекс не заряжен, то комплексообразователь называется по-русски в именительном падеже:

[Fe⁰(CO)] - пентакарбонилжелезо (0);

[Pt⁺²(NH₃)Cl] - дихлордиамминплатина (+2).

Диссоциация комплексных соединений

Многие комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, хорошо растворимы в воде. Все они являются сильными электролитами при диссоциации по первой ступени (так называемая первичная диссоциация).

Первичная диссоциация - это распад комплексного соединения на комплексный ион и ионы внешней сферы. Именно первая ступень диссоциации комплексного соединения определяет его принадлежность к тому или иному классу неорганических соединений:

[Ag(NH₃)₂]OH = [Ag(NH₃)₂]⁺ + OH^- - основание;

K₃[Al(OH)₆] = 3K⁺ + [Al(OH)₆]^-3 - соль;

H₂[SiF₆] = 2H⁺ + [SiF₆]^-2 - кислота.

Комплексные ионы так же подвергаются диссоциации (вторичная диссоциация), но все они являются слабыми электролитами:

[Ag (NH₃)₂]⁺ [Ag(NH₃)]⁺ + NH₃ ,

[Ag(NH₃)]⁺ Ag⁺ + NH₃ .

Суммарное уравнение: [Ag(NH₃)₂]⁺ Ag⁺ + 2NH₃ .

Константа диссоциации, найденная для суммарного уравнения, называется константой нестойкости комплекса:

K_н ([Ag(NH₃)₂])⁺ = .

Чем меньше значение К_н , тем менее данный комплекс подвержен электролитической диссоциации, тем более он устойчив в растворе.

Природа химической связи в комплексах

В комплексных соединениях химическая связь между ионами внешней сферы и комплексом является ионной.

Внутри комплекса характер связей иной: комплексообразователь и лиганды образуют между собой ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. Причем, в подавляющем большинстве случаев, лиганды являются донорами электронных пар, а комплексообразователь представляет свободные орбитали (т.е. является акцептором). Такой механизм хорошо описывается с позиций метода валентных связей (МВС).

Но перед тем как перейти к рассмотрению химической связи с точки зрения МВС, полезно познакомиться с электростатической моделью.

Электростатические представления были разработаны Косселем и Магнусом с 1916 - 1922 гг, т.е. до появления квантовой химии как науки. В основу этих представлений положена следующая модель: положительно заряженный ион комплексообразователя находится в центре комплекса. Комплексообразователь является шаром, который окружен лигандами (отрицательно заряженными или незаряженными) то же шарообразной формы. Далее рассчитывается энергия притяжения между лигандами и комплексообразователем и энергия отталкивания между лигандами. Расчет приводит к следующим результатам (правилам):

1. Комплексообразователи, имеющие заряд +1 должны образовывать устойчивые комплексы с КЧ=2 или 3, заряд +2 с КЧ=4, заряд +3 с КЧ=4 или 6.

2. Чем больше заряд комплексообразователя, тем более устойчивы его комплексы с данными лигандами.

3. Чем больше по размеру лиганды, тем меньшее по величине КЧ склонен иметь комплексообразователь.

4. В комплексах с нейтральными лигандами комплексообразователь склонен к проявлению больших КЧ, по сравнению с КЧ в случае лигандов - анионов.

Перечисленные выше правила в ряде случаев не срабатывают, причем наибольшее число исключений известно для правила № 1. Так, например, ион Fe⁺² должен иметь характерное КЧ=4, но почти во всех устойчивых комплексах КЧ (Fe⁺²)=6 ( [Fe(CN)₆]^-4 и т.д.)

Электростатические представления абсолютно неприменимы для комплексных частиц, в которых комплексообразователем является незаряженная частица (атом) - [Fe(CO)₅]; [Ni(CO)₄] и т.д. Электростатическая модель не объясняет пространственное строение многих комплексов, а так же их магнитные и оптические свойства.

Химическое строение комплексных частиц достаточно хорошо описывается с позиций валентных связей (МВС). По МВС комплексообразование является следствием перекрывания атомных орбиталей лигандов с гибридными атомными орбиталями комплексообразователя. Взаимодействие носит донорно-акцепторный характер (лиганды-доноры электронных пар, а комплексообразователь - акцептор). Геометрия комплекса (пространственное строение) определяется типом гибридизации атома или иона комплексообразователя. Тип гибридизации определяет так же КЧ комплексообразователя.

Тип гибридизации	Фигура, образованная частицами лигандов	КЧ	Примеры комплексов
sp	Прямая линия	2	[Ag(NH3)2]+; [Ag(S2O3)-]-3
sp2	Треугольник	3	[Sn(OH)3]-
sp3	Тетраэдр	4	[Cu(NH3)4]+2; [Zn(OH)4]-2
sp2d	Квадрат	4	[Pt(NH3)4]+2; [AuCl4]-
sp3d	Треугольная бипирамида	5	[Fe(CO)5]
sp3d2	Октаэдр	6	[Fe(CN)6]-3; [Al(OH)6]-3

70