Глава 12. комплексные соединения

После усвоения материала Главы 12 студент должен:

Знать

• основные положения теории Вернера;

• механизм образования связей между ионом-комплексообразователем и лигандами, между внешней и внутренней сферами;

• правила номенклатуры комплексных соединений;

• диссоциацию комплексного соединения, определение константы нестойкости комплексного иона;

• химические свойства комплексных соединений;

Уметь

• определять заряды комплексообразователя, лигандов и комплексного иона, координационное число комплексообразователя в соединении;

• давать название комплексного соединения;

• писать уравнения диссоциации комплексных соединений и выражение константы нестойкости комплексного иона;

• опишисать характер связей и пространственное строение комплексного иона в соединении;

• оценить возможность протекания процесса с участием комплексного иона, составлять молекулярные и ионные уравнения возможных процессов;

• получать комплексные соединения d-элементов, исследовать их свойства;

Владеть

• представлениями об особенностях строения и свойствах комплексных соединений;

• навыками составления реакций с участием комплексных соединений d-элементов

Координационная теория Вернера

Согласно координационной теории, которую в 1893 г. предложил швейцарский ученый А. Вернер (1866-1919 гг.), координационные (комплексные), соединения состоят из двух сфер: внешней и внутренней. Внутренняя сфера, называемая также комплексом, включает центральный ион или атом, вокруг которого координируются ионы или нейтральные молекулы. При записи комплексного соединения внутреннюю сферу или комплекс заключают в скобки, например, [Zn(CN)₄]^2–, [Zn(OH)₄]^2–, [Cu(NH₃)₄]²⁺. Центральный ион или атом называется комплексообразователем, а координируемые им ионы или молекулы – лигандами. Число лигандов, координируемых комплексообразователем, называют координационным числом.

Например:

	[Cu(NH3)4]SO4		K3[Fe(CN)6]
	[Cu(NH3)4]2+	← внутренняя сфера →	[Fe(CN)6]3–
	SO42–	← внешняя сфера →	3K+
	Cu2+	← комплексообразователь →	Fe3+
	4NH3	← лиганды →	6CN–
		← координационное число →

В зависимости от заряда различают анионные комплексы, например [РF₆]^–, [Zn(CN)₄]^2–, [А1(ОН)₄]^–, [PtCl₆]^2–; катионные комплексы, например, [Сu(NН₃)₄]²⁺ , [Ni(H₂O)₄]²⁺; нейтральные комплексы, например, [Ni(CO)₆] и [Pt(NH₃)₂Cl₂]. Нейтральные комплексы не имеют внешней сферы. Заряд комплекса численно равен алгебраической сумме заряда центрального иона и зарядов лигандов.

Комплексообразователями служат атомы или ионы, имеющие свободные орбитали. Способность к комплексообразованию возрастает с увеличением заряда иона и уменьшением его размера. К наиболее распространенным комплексообразователям относятся ионы d-элементов VII, VIII, I и II групп периодической таблицы элементов, а также некоторые р-элементы.

К числу лигандов относятся простые анионы, такие как: F^–, Cl^–, Br^–, I^–, S^2–, сложные анионы, например, CN^–, NCS^–, NO₂^–, молекулы, например, Н₂О, NН₃, СО, H₂NCH₂CH₂NH₂ (Еn).

Номенклатура комплексных соединений

Названия комплексных соединений образуются аналогично названиям обычных солей. Первым называется анион, потом катион. В названии комплекса, которое записывается в одно слово, сначала перечисляются отрицательно заряженные, потом нейтральные лиганды, затем комплексообразователь с указанием его валентности римскими цифрами в скобках, если элемент может проявлять переменную валентность. В катионных комплексах название комплексообразователя русское в родительном падеже, в анионных – латинское с окончанием -ат. В нейтральных комплексах валентность комплексообразователя не указывается.

Перед названием лигандов греческими числительными обозначается их число: 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 8 – окта. Лиганды называются так: NH₃ – аммин, Н₂О – аква, СО – карбонил, ОН^– – гидроксо, NO₂^– – нитро, Сl^– – хлоро, CN^– – циано, CNS^– – тиоционато.

Например:

[Cu(NH₃)₄]SO₄ – сульфат тетраамминмеди (II);

[Pt(Н₂О)₂(NН₃)₄]Сl₄ – хлорид тетраамминдиакваплатины (IV);

K₂[HgJ₄] – тетраиодомеркурат (II) калия;

Na[Ag(CNS)₂] – дитиоцианатоаргентат натрия;

[Ni(CO)₄] – тетракарбонилникеля;

[Pt(NH₃)₂Cl₂] – дихлородиамминплатина.

Координационное число зависит от природы, заряда и размеров комплексообразователя и лигандов. Наиболее характерные координационные числа 2, 4, 6, часто они равны удвоенной валентности комплексообразователя.