Классификация и номенклатура комплексных соединений. Основные типы комплексных соединений.

Основы современной номенклатуры комплексных соединений были заложены Альфредом Вернером. До его работ в этой области химии не существовало никакой системы. Комплексные соединения называли, руководствуясь их внешним видом, например, пурпуреосоль (красная соль) [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂, лутеосоль (желтая соль) состава [Co(NH₃)₆]Cl₃, либо происхождением, например, красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆] и т.п.
Немало комплексных соединений получили имена химиков, синтезировавших их: соль Фишера K₃[Co(NO₂)₆], соль Рейнеке NH₄[Cr(NH₃)₂(NCS)₄] и др.
Современная номенклатура комплексных соединений основана на рекомендациях ИЮПАК (Международный союз общей и прикладной химии) и адаптирована к традициям русского химического языка.

Названия лигандов: Названия анионных лигандов получают концевую гласную -о, которой сопровождается название соответствующего аниона (или корня названия аниона):
CH₃COO- - ацетато
NO- - нитрозо
CN- - циано
NO₂^- - нитро
CNS^- - тиоциано

CO₃^2- - карбонато
O₂^2- - пероксо
C₂O₄^2- - оксалато
OH- - гидроксо
Cl- - хлоро
SO₃^2- - сульфито
H- - гидридо
S₂O₃^2- - тиосульфато
Иногда анионные лиганды имеют специальные названия, например O₂- - оксо, S^2- - тио, HS- - меркапто. Анионы углеводородов в качестве лигандов называют так: CH₃^- - метил, C₅H₅^- - циклопентадиенил.
Для нейтральных лигандов используют номенклатурные названия веществ без изменений (N₂ - диазот, N₂H₄ - гидразин, C₂H₄ - этилен и т.д.), кроме веществ, которые, выступая в роли лигандов, получают следующие специальные названия:
H₂O - аква
NH₃ - аммин
NO - нитрозил
CO - карбонил
SO₂ - диоксосера
PF₃ - трифторофосфор
Громоздкие по написанию формулы органических лигандов заменяют полностью или частично буквенными обозначениями, например:
NH₂CH₂CH₂NH₂ (этилендиамин) – en
P(C₂H₅)₃ (триэтилфосфин) – PEt₃
(NH₂)₂CO (карбамид) – ur
C₅H₅N (пиридин) – py
Для катионных лигандов применяют следующие названия:
N₂H₅⁺ - гидразиний
NO₂+ - нитроилий
NO⁺ - нитрозилий
H⁺ - гидро
Порядок перечисления лигандов: Правила изображения формул комплексных соединений следующие. При составлении формулы одноядерного комплекса (ионного или нейтрального) слева ставят символ центрального атома (комплексообразователя), а затем перечисляют лиганды в порядке уменьшения их зарядов от положительных значений к отрицательным: [M(L1)⁺(L2)⁰(L3)^- ]. При равенстве зарядов лигандов пользуются практическим рядом элементов. Например, H₂O записывают левее NH₃, C₅H₅N – левее CO. Более простые лиганды в формулах указывают левее более сложных; так, N₂ пишут левее NH₃, NH₃ – левее N₂H₄, N₂H₄ – левее NH₂OH. В формулах многоядерных комплексов указывают число центральных атомов, например [M_xL_y].
Названия веществ строят из названий лигандов с предшествующей числовой приставкой (греческое числительное), указывающей число лигандов каждого типа в формуле, и названия комплексообразователя в определенной форме. Если название лиганда уже содержит числовую приставку, а также в тех случаях, когда такая приставка создает неясность в строении лиганда, используют умножающие приставки, такие как бис-, трис-, тетракис-, пентакис- и др.
Например: (SO₄^2-)₂ - бис(сульфато-), (NH₂CH₂CH₂NH₂)₄ - тетракис(этилендиамин).
Перечисление лигандов ведут от отрицательного заряда лиганда к нейтральному и затем положительному, т.е. справа налево по формуле соединения: [M(L1)⁺(L2)⁰(L3)^-]

Нейтральные комплексы: Названия комплексов без внешней сферы состоят из одного слова. Вначале указывается число и названия лигандов (для лигандов каждого вида отдельно), затем название центрального атома в именительном падеже (в случае многоядерных комплексов – с указанием числа центральных атомов).
Например:
[Al₂Cl₆] – гексахлородиалюминий
[Co₂(CO)₈] – октакарбонилдикобальт
[Fe(C₅H₅)₂] – бис(циклопентадиенил)железо
[Mo₆Cl₁₄] – 14-хлорогексамолибден
[Ni(CO)₄] – тетракарбонилникель
[Zn(py)₂Cl₂] –дихлоробис(пиридин)цинк

Комплексные катионы: Названия соединений с комплексными катионами строятся так же, как и названия простых соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. "анион катиона", например NaCl - хлорид натрия, BaCrO₄ - хромат бария, H₂O₂ - пероксид водорода и т.п. ). Однако в рассматриваемом случае катион не простой, а комплексный.
Названия комплексных катионов состоят из числа и названия лигандов и названия комплексообразователя (для многоядерных комплексов – с указанием их числа). Обозначение степени окисления комплексообразователя дают римскими цифрами в скобках после названия (по способу Штока):
[Ag(NH₃)₂]+ - катион диамминсеребра(I)
[Cr₂(NH₃)₉(OH)₂]⁴⁺ - катион дигидроксононаамминдихрома(III)
[Mn(H₂O)₆]²⁺ - катион гексааквамарганца(II)
[Pt(en)₂]²⁺ - катион бис(этилендиамин)платины(II)
В случае неизвестной степени окисления комплексообразователя указывают заряд всего катиона в скобках арабскими цифрами (по способу Эвенса – Бассетта). Например:
[Hg₂(H₂O)₂]²⁺ - катион диаквадиртути(2+)
[Nb₆Cl₁₂]⁺ - катион додекахлорогексаниобия(1+)
Названия соединений, включающих комплексный катион, строятся следующим образом:
[Hg₂(H₂O)₂](NO₃)₂ – нитрат диаквадиртути(2+)
[Mn(H₂O)₆] SO₄ - сульфат гексааквамарганца(II)
[Ag(NH₃)₂]OH - гидроксид диамминсеребра(I)
[Cr₂(NH₃)₉(OH)₂]Cl₄ - хлорид дигидроксононаамминдихрома(III)

Комплексные анионы: Названия соединений с комплексными анионами строятся так же, как названия простых соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. "анион катиона", например NaCl - хлорид натрия, BaCrO₄ - хромат бария, H₂O₂ - пероксид водорода и т.п. ). Однако в рассматриваемом случае анион не простой, а комплексный.
Название комплексного аниона строится из числа и названия лигандов, корня названия элемента-комплексообразователя, суффикса -ат и указания степени окисления комплексообразователя:

[BF₄]- - тетрафтороборат(III)-ион
[Al(H₂O)₂(OH)₄]- - тетрагидроксодиакваалюминат(III)-ион
[VS₄]^3- - тетратиованадат(V)-ион
Для целого ряда элементов-комплексообразователей вместо русских используются корни их латинских названий: Ag - аргент- ; Au - аур- ; Cu - купр- ; Fe - ферр- ; Hg - меркур- ; Mn - манган- ; Ni - никкол- ; Pb - плюмб- ; Sb - стиб- ; Sn - станн-.

Примеры названий комплексных анионов:
[Fe(CN)₆]^3- - гексацианоферрат(III)-ион
[Ag(SO₃S)₂]^3- - бис(тиосульфато)аргентат(I)-ион
Названия соединений, включающих комплексный анион, строятся следующим образом:
K₂[HgI₄] – тетраиодомеркурат(II) калия
H[Sb(OH)₆] - гексагидроксостибат(V) водорода
Na[Ag(CN)₂] - дицианоаргентат(I) натрия
(NH₄)₂[PtCl₆] - тетрахлороплатинат(IV) аммония
K₃[AlF₆] – гексафтороалюминат(III) калия

Мостиковые группы и многоядерные комплексы: Названию мостиковых групп предшествует греческая буква m (мю), которая повторяется перед названием мостикового лиганда каждого вида. При перечислении лигандов сначала называют мостиковые в порядке их усложнения, затем немостиковые в полном соответствии с ранее установленным порядком, а после этого – комплексообразователи с указанием их числа. Если в комплексе имеются одинаковые фрагменты, это тоже может быть отражено в названии. Примеры:
[(NH₃)₅Co – NH₂ – Co(NH₃)₅]Cl₅
хлорид (m-амидо)-декаамминдикобальта(III) или
хлорид (m-амидо)-бис{пентаамминкобальта(III)}

Геометрические изомеры: Для различия геометрических изомеров к названию комплексных соединений добавляют приставку цис- , если одинаковые по составу лиганды занимают соседнее положение по отношению к комплексообразователю, или транс- , когда лиганды находятся в противоположных положениях.

Оксиды. Химические свойства кислотных, основных, амфотерных оксидов. Изменение кислотно-основных свойств оксидов в периодах и группах периодической системы. Влияние степени окисления на кислотно-основные свойства оксида элемента.

Оксиды – соединения элемента с кислородом, имеющим степень окисления –2. Общая формула ЭmOn.

Оксиды не образующие кислот, оснований и солей при обычных условиях, называются не солеобразующими.

Солеобразующие оксиды подразделяются на кислотные, основные и амфотерные (обладающие двойственными свойствами). Неметаллы образуют только кислотные оксиды, металлы – все остальные и некоторые кислотные.

Кислотным гидроксидам (H₂SO₄, H₂CO₃) отвечают кислотные оксиды (SO₃, CO₂), а основным гидроксидам (NaOH, Ca(OH)₂)  основные оксиды (Na₂O, CaO), причем степень окисления элемента Е не изменяется при переходе от гидроксида к оксиду.

Химические свойства:
Основные оксиды Кислотные оксиды
1. Взаимодействие с водой
Образуется основание: Образуется кислота:
Na₂O + H₂O = 2NaOH SO₃ + H₂O = H₂SO₄
CaO + H₂O = Ca(OH)₂ P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄
2. Взаимодействие с кислотой или основанием:
При реакции с кислотой При реакции с основанием
образуется соль и вода образуется соль и вода
MgO+H₂SO₄–t°=MgSO₄+H₂O CO₂+Ba(OH)₂=BaCO₃+H₂O

CuO + 2HCl –t°= CuCl₂ + H₂O SO₂+2NaOH=Na₂SO₃ +H₂O
Амфотерные оксиды взаимодействуют
с кислотами как основные:
ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O
с основаниями как кислотные:
ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O
(ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄])
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям.
Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃
4. Восстановление до простых веществ:
3CuO + 2NH₃ = 3Cu + N₂ + 3H₂O
P₂O₅ + 5C = 2P + 5CO

Амфотерность гидроксидов и оксидов  химическое свойство, заключающееся в образовании ими двух рядов солей, например, для гидроксида и оксида алюминия:

(а) 2Al(OH)₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

(б) 2Al(OH)₃ + Na₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂O

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O

Так, гидроксид и оксид алюминия в реакциях (а) проявляют свойства основных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с кислотными гидроксидам и оксидом, образуя соответствующую соль  сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃, тогда как в реакциях (б) они же проявляют свойства кислотных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с основными гидроксидом и оксидом, образуя соль  диоксоалюминат (III) натрия NaAlO₂. В первом случае элемент алюминий проявляет свойство металла и входит в состав электроположительной составляющей (Al³⁺), во втором  свойство неметалла и входит в состав электроотрицательной составляющей формулы соли (AlO₂^).

Если указанные реакции протекают в водном растворе, то состав образующихся солей меняется, но присутствие алюминия в катионе и анионе остаётся:

2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ = [Al(H₂O)₆]₂(SO₄)₃

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Здесь квадратными скобками выделены комплексные ионы [Al(H₂O)₆]³⁺ - катион гексаакваалюминия(III), [Al(OH)₄]^ - тетрагидроксоалюминат(III)-ион. Элементы, проявляющие в соединениях металлические и неметаллические свойства, называют амфотерными, к ним относятся элементы А-групп Периодической системы  Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., а также большинство элементов Б-групп  Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерным оксидам не всегда соответствуют амфотерные гидроксиды, поскольку при попытке получения последних образуются гидратированные оксиды. Если амфотерному элементу в соединениях отвечает несколько степеней окисления, то амфотерность соответствующих оксидов и гидроксидов (а следовательно, и амфотерность самого элемента) будет выражена по-разному. Для низких степеней окисления у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание основных свойств, а у самого элемента  металлических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав катионов. Для высоких степеней окисления, напротив, у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание кислотных свойств, а у самого элемента  неметаллических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав анионов. Так, у оксида и гидроксида марганца(II) доминируют основные свойства, а сам марганец входит в состав катионов типа [Mn(H₂O)₆]²⁺, тогда как у оксида и гидроксида марганца(VII) доминируют кислотные свойства, а сам марганец входит в состав аниона типа MnO₄^ . Амфотерным гидроксидам с большим преобладанием кислотных свойств приписывают формулы и названия по образцу кислотных гидроксидов, например НMn^VIIO₄  марганцовая кислота. Таким образом, деление элементов на металлы и неметаллы  условное; между элементами (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто металлическими и элементами (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметаллическими свойствами существует большая группа элементов с амфотерными свойствами.