Классификации комплексных соединений

Основные положения «Координационной теории» Вернера

1. В любом комплексном соединении есть внутренняя и внешняя сфера.Внутренняя сфера называется «комплексным ионом» и заключается в квадратные скобки. В химических реакциях или в кристаллической структуре комплексный ион выступает как самостоятельная единица: K₃[Fe(CN)₆] ↔ 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3─

2. Центральный атом внутренней сферы называется комплексообразователем (КО) или ядром комплекса. Роль комплексообразователя выполняют чаще всего катионы металлов, напр. [Fe(CN)₆]^3─, [Co(NH₃)₆]²⁺, реже нейтр.атомы - Ni(CO)₄ или анионы - [NH₄]⁺.

3. Ионы или молекулы, которые координируются вокруг центрального атома во внутренней сфере, называются лигандами (от латинского liganda - «то, что связано») или аддендами (от латинского addenda - «то, что добавлено»).

4. Координационное число – это число лигандов, которое удерживается комплексообразователем. Координационное число обычно бывает больше, чем степень окисления КО:

Заряд центр.иона координац.число

+1 2

+2 4, 6

+3 6, 4

+4 8

Координационное число (к.ч.) зависит от: 1) природы КО и лигандов; 2) размеров КО и лигандов.

5.Число мест во внутренней сфере, которые занимает один лиганд, называется координационной емкостью лиганда. Монодентатный лиганд связан с комплексообразователем только одним из своих атомов: NH₃, OH^─.

Бидентатный лиганд – двумя атомами: CO₃^2-, SO₄^2-, C₂O₄^2- и т.д.

Полидентатные лиганды связаны с комплексообразователем тремя и более атомами (например, ЭДТА занимает 6 мест во внутренней сфере).

6. Заряд комплексного иона численно равен алгебраической сумме зарядов всех составляющих его ионов. С другой стороны, заряд внутренней сферы равен по абсолютному значению и противоположен по знаку заряду внешней сферы.

В целом, комплексные соединения – электронейтральны.

Примеры:

x

а) [Co(NH₃)₆]Cl₃ ↔ [Co(NH₃)₆]³⁺ + 3Cl^─

х + 6 · 0 = + 3

х = +3

х

б) K₃[Fe(CN)₆] ↔ 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3─

х + 6 · (-1) = - 3;

х = 6 - 3 = +3

в) в нейтральных комплексах внешняя сфера отсутствует:

[Fe(CO)₅]^о ; [Xe(H₂O)₆]^о

Так как лиганды являются нейтральными молекулами, следовательно, заряд комплексообразователя в данном случае равен нулю: q(Fe) = 0; q(Xe) = 0.

Номенклатура комплексных соединений

Названия комплексных соединений основаны на рекомендациях IUPAC (Международного союза теоретической и прикладной химии).

1.Сначала называют катион, затем - анион. Если катион – комплексный, то используют русское название в родительном падеже: … меди, …. хрома

Если комплексный анион, то используют корень латинского названия КО с добавлением окончания «ат»: сульфат, феррат, цинкат и т.д.

2. Число лигандов указывается с помощью приставок, образованных от греческих числительных:

ди-, три-, тетра-, пента-, гекса- (простые лиганды).

Бис-, трис- и т.д. (сложные лиганды).

Лиганды перечисляются без дефиса в следующем порядке:

анионы (с соединительной гласной «о»);

нейтральные лиганды (без изменения названия, кроме «аква» и «амин»);

катионы.

Если анионов несколько, то их перечисляют в следующем порядке:

Н^–; О^2–; ОН^–; простые анионы; многоатомные; органические.

3. Степень окисления КО обозначают арабскими цифрами в скобках после названия комплексообразователя (знак ставят перед цифрой).

Например: K₂[HgI₄] – тетрайодомеркурат (+2) калия;

[Co(NH₃)₆][Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (+3)гексаамминкобальта (+3).

Классификации комплексных соединений

По заряду комплексного иона:

а) катионные - [Co(NH₃)₆]Cl₃,

б) анионные – H₂[SiF₆], K₂[HgI₄],

в) нейтральные – [Pt(NH₃)₂Cl₂]^о, [Xe(H₂O)₆]^о.

По природе лигандов:

Аквакомплексы: [Co(H₂O)₆]SO₄

Амминокомплексы (аммиакаты): [Ag(NH₃)₂]Cl

Ацидокомплексы: K₃[Fe(CN)₆]

Гидроксокомплексы: K₃[Al(OH)₆]

По классу соединений:

Комплексные кислоты: H₂[SiF₆],

Комплексные основания: [Ag(NH₃)₂](ОН)

Комплексные соли: K₂[HgI₄],

По внутренней сфере:

- Моноядерные;

- Полиядерные – содержат 2 (и более) центральных атома одного химического элемента (или разных химических элементов). Тогда эти атомы-ядра связываются друг с другом «мостиковыми группами», например,

Оловые соединения – мостиком является ОН-группа,

Оксоловые соединения – мостиком является – -О- и т.д.

- Циклические (хелатные) – внутрикомплексные соединения, где лиганды связаны с комплексообразователем как парно-электронной связью, так и донорно-акцепторной. Например, гликолят меди (+2), где лиганд – аминоуксусная кислота (гликокол) использует обе функциональные группировки: –СООН и –NH₂, которые захватывают центральный атом подобно клешням рака.

За счет хелатного эффекта устойчивость внутрикомплексных соединений возрастает.