6.3..5 Номенклатура комплексных соединений

Название комплексного катиона записывается одним словом, начинающимся с названия отрицательного лиганида с прибавлением буквы «о». Затем приводятся нейтральные молекулы и центральный атом с указанием римской цифрой его степени окисления для металлов переменной валентности. Для молекул HO(аква),NH (аммин),CO(карбонил), NO(нитрозил) даются особые названия , указанные в скобках. Число лиганидов обозначают греческими приставками(ди-, три-, тетра- и т. д.) или бис-, трис-, тетракис-, пентакис- и гексакис- для 2,3,4,5 и 6 у комплексов, в названиях которых уже употребляются приставки ди-. три-, и т.д. Например, соединение [Zn(NH)Cl]Cl называется хлорид хлородиаммин цинка, а [Ni(En)]Cl – хлорид бис(этилендиамин)никеля(II). Комплексный анион записывается аналогично названию катиона, но с добавлением суффикса-«аm»к названию комплексообразователя, например K[Zn(CN)]- тетрацианоцинкат калия. Нейтральный комплекс записывается подобно катиону, например комплекс [Ni(CO)] называется тетракарбонил никеля. Соответственно по типу лигандов комплексы называют аквакомплексы (лиганд HO), амминокомплексы (лигандNH), ацидокомплексы (лиганды анионы кислот), комплексонатные комплексы (лиганды- комплексоны)и т. д.

6.3.6 Роль комплексных соединений в природе и технике

Комплексные соединения широко распространены в природе. В состав многих растений и живых организмов входят соединения с макроциклическими лигандами.

В зеленом катализаторе фотосинтеза - хлорофилле роль комплексообразователя выполняет магний. Макроциклический комплекс железа входит в состав гемоглобина.

Железо координирует кислород в комплексе гемоглобина и переносит его по организму с кровью. Связь кислорода с железом в комплексе не очень прочная и поэтому кислород в организме легко реагирует с восстановителями. Недостаток железа в организме приводит к болезни - анемии. Макроциклы крови могут взаимодействовать с каталитическими ядами, например монооксидом углерода СО, что приводит к отравлению организма.

Сложные лиганды-комплексоны широко используются в аналитической химии, в энергетике для очистки парогенераторов от накипи, в медицине- для очистки почек от камней, для выведения ядов из организмов, таких как Hg, Pb, Cd, в химии- как катализаторы некоторых реакций, например восстановления кислорода.

Таким образом, имеется обширный класс соединений, называемых комплексными, в которых существуют ковалентные связи, образованные по донорно-акцепторному механизму, между центральным атомом или ионом(комплексообразователем- акцептором) и координируемыми им лигандами, имеющими неподеленные пары электронов(донорами).

6.3.7 Природа химической связи в комплексах. Структура и свойства комплексных соединений

Для объяснения образования химических связей в комплексах используется как метод валентных связей, так и метод молекулярных орбиталей. Кроме того для объяснения природы связей и свойств комплексных соединений применяется электростатическая теория кристаллического поля. Многие свойства комплексных соединений можно объяснить с позиции метода валентных связей, который и будет использован в данном учебнике.

Метод валентных связей.(ВС)

Согласно методу ВС между комплексообразователем и лигандами возникают ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. Комплексообразователь предоставляет на связь валентные орбитали, а лиганды- неподеленные пары электронов. Рассмотрим образование химических связей в комплексах

У иона кадмия на внешней оболочке имеются вакантные 4s- и 4p- орбитали:

.

У атомов азота в молекуле аммиака имеются неподеленные пары электронов:

.

При их взаимодействии образуется комплексный ион

Обозначим электрон на орбиталях, занятых по донорно-акцепторному механизму пунктирными стрелками. Тогда электронную конфигурацию комплекса можно представить в виде:

,

.

Как видно, в этом случае в образовании связей участвуют одна s- и три p- орбитали, которые гибритизируются(sp³), поэтому комплексный ион будет иметь тетраэдрическое строение.

У иона Со на внешней оболочке имеются вакантные 4s-, 4p- ,4d- орбитали:

Со- 3d4s4p 4d

.

Фторид- ионы имеют неподеленные пары электронов

.

При взаимодействии F и Со образуется комплексный ион[CoF], в котором шесть лигандов F образуют шесть ковалентных связей по донорно-акцепторному механизму

Как видно, при образовании комплекса происходит sp d- гибридизация и соответственно полученный комплекс имеет тетраэдрическую структуру.

Некоторые лиганды или их атомы также могут иметь вакантные орбитали, например РН, HS. В этом случае образуются дополнительные связи по донорно- акцепторному механизму (дативные связи), в которых лиганд служит акцептором, а комплексообразователь, имеющий неподеленные пары электронов,- донором. Образование дативных связей приводит к увеличению прочности комплексов.

Метод ВС является относительно простым и наглядным и позволяет объяснить структуру и свойства многих комплексов. Однако, он не пригоден для описания систем с многоцентровыми связями, не объясняет оптические и другие свойства комплексов.