Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 18
Текст из файла (страница 18)
з 2. КООРДИНАЦИОННЫЕ (КОМПЛЕКСНЫЕ) СОЕДИНЕНИЯ Основополагающие представления о комплексных соединениях ввел в науку швейцарский ученый Альфред Вернер (1892). В развитии химии комплесных соединений большую роль сыграли труды Л.А.
Чугаева и его многочисленных учеников — И.И. Черняева, А.А. Гринберга, В.В. Лебединского и др. По Вернеру, в болыпинстве комплексных соединений различают внутреннюю и внегинюю сферы. Например, в комплексных соединениях Кз[ВеР4], [Хп(МНз)г]С!з внутрен нюю сферу составляют группировки атомов (комплексы) [Веря]з и [Хп(МНз)я]з', а внешнюю сферу — соответственно ионы К' и С! . Центральный атом (ион) внутренней сферы является колняексообраэоватеяел, а координированные вокруг него молекулы (ионы) — яигандали. В формулах комплексных соединений внутреннюю сферу (комплекс) часто заключают в квадратные скобки. Общепризнанного определения понятия "комплексное соединение" нет.
Это обусловлено разнообразием комплексных соединений и их характерных свойств. В лабораторной практике химики чаще всего используют соединения в твердом и растворенном состоянии. Для этих условий можно дать следующее определение комплексных соединений: колпяексны.ии называют соединения, в уэяах кристаяяов которых находятся ко ипяексы, способные к салостоятсяьно иу сугггествованию в растворе. Следует отметить, что такое определение, конечно, далеко не исчерпывает существа проблемы и применимо лишь в известных пределах. 108 Классификация комплексов. По характеру электрического заряда различают катионные, анионные и нейтральные комплексы. В приближении ионной модели заряд комплекса представляет собой алгебраическую сумму зарядов образующих его частиц.
Катионный комплекс можно рассматривать как образованный в результате координации вокруг положительного иона нейтральных молекул (НзО, МНз и др.). Молекулы НзО и МНз в номенклатуре комплексных соединений называют -аква- и -аллин соответственно: [[А1(ОНз)в]С!з — трихлорид гексаакваалюминия, или хлорид гексаакваалюминия (П1) [Хп(МНз)г]С!з — дихлорид тстрааммннцинка, или хлорна тетраамминцинка (П) Соединения, содержащие амминокомплексы, называются ал.ииакагааяги, содержащие аквакомплексы — гидрат аяпг. В роли комплексообразователя в анионнол комплексе выступает атом с положительной степенью окисления (положительный ион), а лигандами являются атомы с отрицательной степенью окисления (анионы). Отрицательный заряд комплекса отражают добавлением к латинскому названию комплексообразователя суффикса -ат, например: Кз[Вер4] — тетрафторобериллат (П) калия К[А!(ОН)г] — теграгидроьсоэлюминат (П!) калия Маг [э04] — тетраонсосульфат ( о1) натрия Кз[Ве(804)з] — дисульфатобериллат (П) калия Нейтральные комплексы образуются при координации вокруг атома молекул, а также при одновременной координации вокруг положительного иона-комплексообразователя отрицательных ионов и молекул.
Например: [Рг(МНз)зС1з] — дихлородиамминплатина (П) [Мй(СО)4)] — тетранарбонил никеля [Сг(СсНе)г] — дибенэолхром Электронейтральные комплексы, следовательно, являются комплексными соединениями без внешней сферы. Роль комплексообразователя может играть любой элемент периодической системы. В соответствии со своей химической природой неметаллические элементы обычно дают анионные комплексы, в которых 109 В В В а Н О (Нз(()4Со Со(й~з)в Н НН ((Н Н,Р( ~ Н ~ НН, Нзй — Со-О-Со — ННз Н,РР~ [ [ ~-НН, г(Нз НН з С14 С)з Нг Нг Нг Н С-Н( .Н(-СН Сн Н,С-Н- ~Н-СНг Нг Нг (н(к(,о — о — о (кн( о Нг Нзй ~ гН(Нз Сп НзН('~ ~ ННз [Сн(еп)г]г' [Сн(днз),]г' ННз Нз(( [ -О Со ЧО Нь(Г[ ~.о~ НН роль лигандов играют атомы наиболее электроотрицательных элементов, например К[РГе], Кз[РО4], Кз[РБв].
Что же касается типичных металлических элементов (щелочных и щелочно-земельных металлов), то способность к образованию комплексных соединений с неорганическими лигандами у них выражена слабо. Имеющиеся немногочисленные комплексные ионы являются катионными, например [Бг(ОНг)в]С!г, [Са(ННз)з]С)г. Амфотерные элементы, которые занимают промежуточное положение между типичными металлическими и неметанлическими элементами, образуют как катионные, так и анионные комплексы. например [А1(ОНг)в]С!з и К[А!(ОН)в].
Классификация лигандов. Лиганды могут занимать в координационной сфере одно или несколько мест, т.е. соединяться с центральным атомом посредством одного или нескольких атомов. По этому признану различают монодентатные, дидентатные, тридентатные, ..., полидентатные лиганды (от лат. ((еп(а1ав — имеющий зубы). Примерами монодентантных лигандов являются ионы С1, Р, ОН, молекулы ННз, НгО, СО и др. К бидентантным относится, например, молекула этилендиамина Нг(( — СНг-СНг — ННг (сокращенное обозначение еп). Комплексы с полидентантными лигандами называются хелатными (или клешневидными, от греч.
сЬе1азе — клешня). Ниже приведены нехелатный и хелатный комплексы меди (П): В качестве бидентантных лигандов часто выступают также ионы СОг, ВОг и им подобные: Многие лиганды могут выступать также в качестве мостиковых атомов (групп атомов) в многоядерных (полимерных) комплексах, Например, центральные атомы октаэдрических комплексов (рис. 61) могут быть соединены посредством одного, двух или трех мостиковых атомов (групп атомов).
Подобная картина наблюдается, например, в 110 Р н с. 61. Двухъядерные комплексы: октвэдры обьеднкены посредством одного (а), двух (б), трех (в) мостккоаых атомов соединениях кобальта (П1). Структурные формулы некоторых из них приведены ниже: Комплексные соединения широкого распространены в природе, играют важную роль в биологических процессах, Достаточно упомянуть халатные комплексы — гемоглобин крови (комплексообразователь Рег') и хлорофилл зеленых растений (комплексообразователь Мдг'), Комплексные соединения находят самое разнообразное практическое применение. Тан, образование хелатных комплексов используется при умягчении жесткой воды и растворении камней в почках; важнейшую роль играют комплексные соединения в аналитической практике, производстве металлов и т.д. 3 3.
ОПИСАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПОЗИЦИЙ ТЕОРИИ ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ Теория строения комплексных соединений возникла из попыток ответить на вопрос, почему многие устойчивые молекулы способны присоединяться к комплексообразователю. 111 Для объяснения образования и свойств комплексных соединений в настоящее время применяют ряд теорий, в том числе теорию валентных связей.
Образование комплексов теория валентных связей относит за счет донорно-акцепторного взаимодействия комплексаобразователя и лигандов. Так, образование тетраэдрического иона (ВсГ313 можно объяснить следующим образом. 23 2Р г+ Ве акцептор донор тек сафторохро мат (П1)-иои зр'-гибридизация Ион Вег', имеющий свободные 23- и 2р-орбитали, является акцептором четырех электронных пар, предоставляемых фторид-ионами: з- С За + 6.ОН- ~' . г"1' Вег' + 4:Г -+ Ве акцептор донор гексагидроксохро мат (1 П)-ион тстрафторобсрнллат(П)-нон акцеп- донор тор 43 4р + ЗИ С Зь133) + + 4ггр'-гибридизация с молекулами воды образуется октаэдрический комплексный ион ~Сг(ОН.)з]г'.
Сгз' + 6:Онг -+ гексааквахром (1П)-нон акцептор донор Октаздрическое строение этого иона (см. рис. 51, 3) определяется аозрг-гибридизацией орбиталей хрома. 112 Тетраэдрическое строение зрз-гибридизацией валентных Таким же образом можно Сг" комплексного иона [ВеГя]г обусловлено орбиталей бериллия.
показать, что при взаимодействии иона ОН Нго, ~ гОНг Сг ОН Октаэдрические комплексы образуются также при взаимодействии иона Сгзь с фторид-, гидроксид- и другими лигандами: Г Гс ~ гГ Сгз + 6.Г -а Сг ГГ ~ Г ОН НО ~ ОН Сг НО~ ~ ~он Он ннз з» НН, ~ ННз Сгз' + 6 гннз -В Сг Ннз ! ННз Кнз акцептор донор гексаамминохром (1П) Более подробно химия комплексных соединений рассматривается в ч. 2, разделе!П. ~ 1. КРИСТАЛЛЫ Галилео Галилей Раздел 1Ы Агрегатное состояние.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
