2.3 Природа химической связи в комплексных соединениях
Согласно методу валентных связей, образующиеся при комплексообразовании химические связи имеют донорно-акцепторное происхождение. Внутренняя сфера комплексного соединения образуется в результате взаимодействия иона-комплексообразователя, имеющего свободные орбитали, с лигандами, атомы которых обладают неподелёнными электронными парами. В принципе, ион аммония также можно считать комплексным ионом, при образовании которого в роли комплексообразователя выступает ион H+, а в роли лиганда – молекула NH3 (см. раздел 1.5.1 «Механизмы образования ковалентной связи» лекции 1).
Рисунок
2.1 –
Схемы донорно-акцепторного взаимодействия
при образовании комплексных ионов:
a)
[Cu(H2O)4]2+;
б) [BeF4]2-;
в) [Ag(NH3)2]+
Таким образом, химическая связь между комплексообразователем и лигандами является ковалентной (рисунок 2.1). Химическая связь между ионами внешней сферы и комплексными ионами, образующими внутреннюю сферу комплексного соединения, осуществляется за счёт электростатического притяжения, т.е. имеет ионную природу.
2.4 Классификация комплексов
2.4.1 Классификация по электрическому заряду внутренней сферы
Различают катионные, анионные и электронейтральные комплексы. Катионный комплекс образуется в результате координации вокруг положительно заряженного иона нейтральных молекул-лигандов: [Cu(H2O)4]2+ или [Cu(H2O)4]SO4; [Ni(NH3)6]2+ или [Ni(NH3)6]Cl2 .
В анионном комплексе лигандами являются отрицательно заряженные ионы: [Al(OH)6]3– или Na3[Al(OH)6]; [FeF6]3– или K3[FeF6];
[Fe(CN)6]4– или Na4[Fe(CN)6]; [HgI4]2– или Na2[HgI4]
Нейтральные комплексы образуются при координации вокруг центрального атома молекул, а также при одновременной координации вокруг положительно заряженного иона-комплексообразователя отрицательных ионов и молекул:
[Pt(NH3)2Cl4], [Ni(CO)4], [Cr(C6H6)2] .
Очевидно, что заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов составляющих его частиц. Суммарный заряд ионов внешней сферы равен по модулю и противоположен по знаку заряду внутренней сферы комплекса.
2.4.2 Классификация по типу лигандов
Аммиакаты – комплексы, в которых лигандами являются молекулы аммиака: [Cu(NH3)4]SO4, [Pt(NH3)6]Cl4 .
Аквакомплексы – комплексы, в которых лигандами являются молекулы воды: [Cu(H2O)4]SO4, [Cr(H2O)6]Cl3, [Al(H2O)6]Cl3 .
Гидроксокомплексы – комплексы, в которых лигандами являются гидроксид-ионы: K3[Cr(OH)6], Na2[Zn(OH)4] .
Ацидокомплексы – комплексы, в которых лигандами являются анионы кислотных остатков: K2[PtCl6], K2[SiF6], K3[Fe(CN)6] .
Существуют также смешанные комплексы, в состав внутренней сферы которых входят различные типы лигандов.
2.5 Номенклатура комплексных соединений
Название комплексного соединения, как и название соли, состоит из названия аниона, за которым следует название катиона в родительном падеже. Для того чтобы освоить номенклатуру комплексных соединений, необходимо научиться правильно называть комплексные анионы и катионы.
Название любого комплексного иона (или электронейтральной комплексной частицы) начинают с указания числа лигандов и их типа. Число лигандов указывают греческими числительными: 1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 7 – гепта, 8 – окта.
Названия наиболее распространённых лигандов: F– – фторо-; Cl– – хлоро-; Br– – бромо-; I– – йодо; OH– – гидроксо-; SO32– – сульфито-; NO2– – нитро-; NH3–аммин-; CN– – циано-; H2O – аква- .
Если комплексная частица является анионом, то к названию лигандов добавляется корень латинского названия элемента-комплексообразователя и окончание -ат. Затем следует указать степень окисления комплексообразователя римскими цифрами в скобках. Если валентность комплексообразователя постоянна, то её обычно не указывают.
Например, Na[Al(OH)4] – тетрагидроксоалюминат натрия;
K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия;
K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (II) калия,
Na[Au(CN)2] – дицианоаурат (I) натрия.
Если в состав внутренней сферы комплекса входят в качестве лигандов и молекулы, и анионы, то в первую очередь называют анионы, а затем молекулы: K2[Pt(NH3)2Cl4] – тетрахлородиамминплатинат (II) калия.
Если комплекс катионного типа, то используют русское название (в родительном падеже) элемента-комплексообразователя:
[Ag(NH3)2]Cl – хлорид диамминсеребра (I);
[Pt(NH3)4Cl2]Cl2 – хлорид дихлоротетраамминплатины (IV);
[Cu(H2O)4]SO4 – сульфат тетрааквамеди (II);
[Co(NH3)6](NO3)2 – нитрат гексаамминкобальта (II).
При составлении названия электронейтрального комплекса используют русское название комплексообразователя в именительном падеже:
[Cr(H2O)3F3] – трифторотриаквахром (III);
[Co(NH3)3(NO2)2Cl] – хлородинитротриамминкобальт (III);
[Pt(NH3)4Br2] – дибромотетраамминплатина (II).