Ізомерія комплексних сполук

Комплексні сполуки мають сталий склад і певне розміщення лігандів навколо центрального атома. Для багатьох із них характерне явище ізомерії, тобто існування кількох сполук, однакових за якісним і кількісним складом, але різних за будовою та властивостями. Є різні види ізомерії координаційних сполук: просторова, оптична, структурна, гідратна та ін.

Просторова, або геометрична ізомерія, зумовлена різним розміщенням не­однорідних лігандів у внутрішній координаційній сфері комплексу квадратно-пло­щинної або октаедричної будови. Наприклад, для електронейтральної комплексної сполуки Pt(NH₃)2Cl2 існують два геометричних ізомери, які називають цис- і транс-ізомерами {цис (cis) означає «по один бік, поряд», транс (trans) — «по обидва боки, через»; рис. 1.7).

Такі ізомери відрізняються забарвленням, дипольним моментом та реакційною здатністю. Деякі з них виявляють різну біологічну дію, зокрема цис- і транс-ізомери Платини.

Просторову будову геометричних ізомерів октаедричної форми показано на при­кладі КОМПЛеКСНОЇ СПОЛуКИ Pt(NH₃)2Cl4 (рИС. 1.8).

Структурні ізомери утворюються в результаті ізомерії зв'язків за наявності аль­тернативних способів координації одного й того самого ліганду навколо комплексо-утворювача. Наприклад, існують структурні ізомери монодентатних лігандів, що містять два різних донорних атоми:

Ізомерію, зумовлену неоднаковим розміщенням молекул води та йонів зовніш­ньої сфери між внутрішньою та зовнішньою сферами КС, називають гідратною. На-

які різняться за забарвленням. У разі використання неводних розчинників утворю­ються сольватні ізомери, а ізомерію називають сольватною.

(Іонізаційні ізомери утворюються при різному розподілі кислотних залишків між внутрішньою та зовнішньою сферами КС. Так, для сполуки емпіричного складу

Комплексним сполукам властива ізомерія. Найпоширеніші види ізомерії коротко схарактеризовано нижче.

Гідратна ізомерія полягає в різному розміщенні молекул води у внутрішній і зовнішній координаційних сферах. Наприклад, формулі СrСl36Н2О відповідають три комплексні сполуки: [Сr(Н2О)6]С13 — фіолетового кольору, [Сr(Н2О)5С1]С12Н2О — світло-зеленого і [Сr(Н2О)4С12]С12Н2О — темно-зеленого кольору.

Іонізаційна ізомерія полягає в різному розміщенні іонів у внутрішній і зовнішній сферах. Наприклад, формулі Со(NН3)3ВrSO4 відповідають дві комплексні сполуки: [Со(NН3)5Вr]SО4, з розчину якої легко осаджується ВаSО4 і важко — АgВr, і [Со(NH3)5SО4]Вr, з розчину якої, навпаки, легко oсаджується АgВr і важко — ВаSО4.

Координаційна ізомерія, за якої комплексоутворювачі немовби обмінюються лігандами:

Ізомерія зв'язку. Деякі ліганди, наприклад іони СN- , NCS-, NO2-, мають по два донорні атоми і можуть координуватися різними способами, тобто є амбідентатними лігандами. Так, іон NO2- може координуватись як атомом Нітрогену, так і атомом Оксигену. У першому випадку утворюються нітрокомплекси [Co(NH3)5NO2]Br2, у другому — нітритокомплекс [Co(NH3)5ONO]Br2. Стійкішим у цьому є нітрокомплекс, нітритокомплекс мимовільно перетворюється на нітрокомплекс.

Геометрична ізомерія полягає в різному просторовому положенні лігандів відносно комплексоутворювача. Вона властива різнолігандним комплексним сполукам з квадратно-площинною або октаедричною (чи біпірамідальною) структурою, наприклад [Р1(NН3)2С12]:

Оптична ізомерія характерна для різнолігандних або хелатних комплексних сполук, у цьому разі один ізомер є дзеркальним відбитком іншого. Оптичні ізомери утворюються одночасно в однакових кількостях і складають рацемічну суміш. Прикладом можуть бути ізомери комплексних сполук загальної формули цис-[М(АА)2аb]п+ та [М(АА)3]п+:

Хімічні властивості комплексних сполук

Хімічні властивості комплексних сполук залежать від природи комплексоутворювача, лігандів і дещо меншою мірою — від природи іонів, розміщених у зовнішній координаційній сфері.

Як і для інших речовин, для комплексних сполук характерні найрізноманітніші перетворення, однак найтиповішими є такі групи реакцій: 1) реакції обміну іонів зовнішньої сфери; 2) реакції обміну, приєднання або відщеплення лігандів; 3) реакції відновлення або окиснення комплексоутворювача; 4) реакції перетворення координованих молекул або іонів; 5) ізомеризація комплексних сполук.

Матеріали для самоконтролю:

1. Що таке ізомерія КС?

2. Наведіть приклади структурної, геометричної, гідратної та оптичної ізомерії комплексних сполук.

3. Комплексний йон має квадратно-площинну буову. Зобразіть структуру його геометричних ізомерів.

Тести:

1.Якщо дві комплексні сполуки Хрому відрізняються забарвленням кристалів і мають склад [Cr(H₂0)₆]Cl₃, [Cr(H₂0)₅Cl] С1₂ Н₂0, то вони:

А. Належать до різних типів КС В. Є гідратними ізомерами C. Є оптичними ізомерами

D. Є геометричними ізомерами Е. Є координаційними ізомерами

2.Укажіть тип гібридизації атомних орбіталей йона Со³⁺, що мають форму октаедра. A. dsp² В. dsp³ С. d²sp³ D. sp³d² E. dsp³