Почти всегда бидентатные это этилендиамин, оксалат-ион, карбонат-ион.
Названия комплексных солей строятся по общему правилу: сначала называется анион и затем катион в родительном падеже ( подобно простым соединениям: хлорид калия или сульфат меди). Название комплексного катиона составляют следующим образом: сначала указывают числа (используя греческие числительные: ди, три, тетра, пента, гекса и т.д.) и названия отрицательно заряженных лигандов с оконанием «о» ( Cl- – хлоро, J- – иодо, Вr- – бромо, 
– сульфато, 
– карбонато, 
– cульфито, СN- – циано, OH- гидроксо, 
– нитро, 
– оксалато и т.п.); затем указывают числа и названия нейтральных лигандов, причем вода называется «аква», а аммиак «аммин», последним называют коплексообразователь с указанием степени его окисления (в скобках римскими цифрами после названия комплексообразователя).
Название соединения, включающего комплексный катион строят так:
[Co(NH3)4Cl2]Cl – хлорид дихлоротетраамминкобальта (111);
[Cr (NH3)4 СO3]Вг – бромид карбонатотетраамминхрома (111)
[Cr(H2O)6]Cl3 - хлорид гексааквахрома (111);
Название комплексного аниона строится из числа и названия лигандов, корня латинского названия элемента комплексообразователя, суффикса – ати указания степени окисления комплексообразователя: [BF4]- – тетрафтороборат(111) – ион. Название соединений, включающих комплексный анион, строят так:
K2[HgJ4] – тетраиодомеркурат(11) калия;
K[Au(OH)4] – тетрагидроксоаурат(111) калия.
При названии комплексных неэлектролитов перечисляют в указанном порядке лиганды, а затем в именительном падеже центральный атом. Например,[Fe(H2O)4Cl2] – дихлоротетраакважелезо (11).
Образуются комплексные соединения при соединении нескольких различных простых молекул в одну более сложную:
CuSO4 + 4NH3 ® 
[Cu(NH3)4]SO4,
Fe(CN)2 + 4KCN ® K4[Fe(CN)6].
В водных растворах комплексные соединения диссоциируют образуя комплексные ионы и ионы внешней сферы. Этот процесс называется первичной диссоциацией. При первичной диссоциации комплексы ведут себя как сильные электролиты, так как связь между внутренней и внешней сферами ионного типа, например:
[Ag(NH3)2]Cl ® [Ag(NH3)2]+ + Cl-; K[Ag(CN)2] ® K+ + [Ag(CN)2]-.
Комплексные ионы подвергаются вторичной диссоциации. Вторичная диссоциация протекает в незначительной степени, так как лиганды связаны с комплексообразователем прочной ковалентной связью. Диссоциация сопровождается последовательным замещением лиганда во внутренней сфере на молекулы растворителя:
[Ag(NH3)2]+ D Ag+ + 2NH3; [Ag(CN)2]- D Ag+ + 2CN-.
Применив закон действия масс к равновесиям диссоциации комплексных ионов как к слабым электролитам, получают выражения констант нестойкости комплексов:
где в квадратных скобках указаны концентрации соответствующих ионов и молекул.
Константы нестойкости комплексных ионов характеризуют прочность (устойчивость) внутренней сферы комплексного соединения. Чем меньше константа нестойкости, тем устойчивее комплекс, т. е. тем меньше концентрация продуктов его распада. В приведенных примерах комплекс [Ag(CN)2]- более прочен, чем комплекс [Ag(NH3)2]+.
Известны комплексные соединения с неустойчивой в растворе внутренней сферой, они полностью диссоциируют на простые ионы:
K[Al(SO4)2]·12H2O ® K+ + Al3+ + 2SO42- + 12H2O.
Такие соединения называются двойными солями (формулы их часто записывают так: CuCl2·2KCl; ZnCl2·2NH4Cl). Двойные соли отличаются от комплексных степенью диссоциации комплексного иона: у первых она практически полная, у вторых - незначительная.
К диссоциации комплексного иона применимо правило сдвига равновесия с изменением концентрации одноименных ионов. Если понизить концентрацию одного из ионов, образующихся при диссоциации комплекса, то можно разрушить комплекс. Это происходит при добавлении реактива, выделяющего с ионами комплексообразователя или лигандами осадок, более прочный комплекс или другое менее диссоциирующее вещество. Например, при добавлении к раствору [Cu(NH3)4]SO4 сульфида аммония выпадает осадок сульфида меди.
[Cu(NH3)4]SO4 + (NH4)2S ® CuS¯ + (NH4)2SO4 + 4NH3.
Ионы серы связывают ионы меди, получающиеся в результате диссоциации комплекса:
[Cu(NH3)4]2+ ® Cu2+ + 4NH3.
Концентрация Cu2+ понижается, равновесие смещается в сторону диссоциации комплексного иона, что и ведет к его разрушению.
Метод валентных связей (МВС) является наиболее простым и наглядным для описания химической связи в комплексах. Он позволяет объяснить строение и магнитные свойства большого числа соединений.
Согласно этому методу образование химической связи в комплексах происходит по донорно-акцепторному механизму, чаще всего за счет неподеленных электронных пар лигандов и свободных орбиталей комплексообразователя.Вакантные s -, p – или d – атомные орбитали комплексообразователя подвергаются гибридизации. От типа гибридизации цетрального иона зависит структура комплекса.
Рассмотрим образование некоторых комплексов с позиций МВС. Например, катион [Zn(NH3)4]2+ включает комплексообразователь цинк(II).
| Электронная оболочка этого условного иона имеет формулу [Ar] 3d10 4s0 4p0 и может быть условно изображена так: Вакантные 4s- и 4p- |  |
орбитали атома цинка(II) образуют четыре sp3-гибридные орбитали, ориентированные к вершинам тетраэдра. Каждая молекула аммиака имеет неподеленную пару электронов у атома азота. Орбитали атомов азота, содержащие неподеленные пары электронов, перекрываются с sp3-гибридными орбиталями цинка(II), образуя тетраэдрический комплексный катион тетраамминцинка(II) [Zn(NH3)4]2+. Поскольку в ионе [Zn(NH3)4]2+ нет неспаренных электронов, то он проявляет диамагнитные свойства (выталкивается магнитным полем).
| На приведенной схеме показано, как образуется [FeF6]4- гексафтороферрат(II)-ион. Вакантные 4s - , 4р – и 4d атомные орбитали комплексообразователя железа (11) участвуют в sp3d2 гибридизации, что обусловливает октаэдрическое строение [FeF6]4-. |
 |
Этот комплекс имеет неспаренные электроны, поэтому проявляет парамагнитные свойства (выталкивается магнитным полем)
Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, растворы иодида калия, нитрата висмута, гидроксида натрия, сульфата хрома, сульфата никеля, сульфата меди, сульфата цинка, сульфата железа, гексацианоферрата(11) калия, гексацианоферрата(111) калия, сухая соль Мора, сульфид аммония, раствор хлорида бария, 25 %-ный раствор аммиака.
ХОД РАБОТЫ
Опыт 1. Получение соединений с комплексным анионом.
а). В пробирку с 3-4 каплями раствора нитрата висмута прибавьте по каплям 0,5 М раствор иодида калия. Образовавшийся осадок иодида висмута растворяется в избытке иодида калия; при этом образуется комплексное соединение K[BiI4].
Составьте уравнения реакций в ионной и молекулярной форме.
Напишите уравнение диссоциации полученного комплексного соединения, выражение для константы нестойкости.
б) К раствору соли Cr3+ (Al3+, Zn2+) прилейте по каплям раствор NaOH. Наблюдайте осаждение гидроксида, который растворяется в избытке едкого натрия. Образуется координационное соединение, содержащее комплексный анион [Cr(OH)6]3-.
Составьте уравнения соответствующих реакций в ионной и молекулярной форме.
Напишите уравнение диссоциации комплексного соединения, выражение для константы нестойкости.
Опыт 2. Получение соединений с комплексным катионом.
В три пробирки внесите 3-4 капли растворов солей Ni2+, Cu2+, Zn2+, добавьте по каплям 25 %-ный раствор аммиака до полного растворения выпадающих вначале осадков гидроксидов металлов. При этом образуются соединения, содержащие ионы [Ni(NH3)6]2+, [Cu(NH3)4]2+, [Zn(NH3)4]2+.
Составьте уравнения соответствующих реакций и уравнения электролитической диссоциации комплексных солей, выражения для констант нестойкости.
Опыт 3. Получение соединения, содержащего в молекуле комплексный анион и комплексный катион.
В пробирку внесите 2 капли раствора гексацианоферрата(II) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) и несколько капель сульфата никеля до получения осадка гексацианоферрата(11) никеля Ni2[Fe(CN)6].
К полученному осадку прибавьте 25 %-ный раствор аммиака до полного растворения осадка. Через 1-2 мин. из полученного раствора начинают выпадать бледно-лиловые кристаллы комплексной соли [Ni(NH3)6]2[Fe(CN)6].
Напишите уравнения реакций образования гексацианоферрата(II) никеля и его взаимодействия с аммиаком.
Опыт 4. Обменные реакции комплексных соединений.
а). К 1-2 каплям раствора FeCl3 прибавьте столько же раствора гексацианоферрата(II) калия K4[Fe(CN)6]. Эта соль широко используется в аналитической химии для обнаружения ионов Fe3+:
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl
или
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- = Fe4[Fe(CN)6]3.
При этом образуется малорастворимый гексацианоферрат(II) железа(III) интенсивного синего цвета (берлинская лазурь).
б) К 1-2 каплям раствора FeSO4 прибавьте такой же объем раствора гексацианоферрата(III) калия K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль). Эта соль является реактивом на ионы Fe2+: дает с ними интенсивно синий малорастворимый гексацианоферрат(III) железа(II), который часто называют турнбуллевой синью.
3FeSO4 +2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4,
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2.
Опыт 5. Окислительно-восстановительные реакции с участием комплексных соединений.
Добавьте к 4 каплям подкисленного раствора KMnO4 пять капель гексацианоферрата(II) калия K4[Fe(CN)6]. Обесцвечивание раствора происходит вследствие восстановления иона MnO4- до Mn2+ и образования комплекса K3[Fe(CN)6].
Напишите уравнение реакции и укажите окислитель и восстановитель. Докажите, что образовалось комплексное соединение железа(III), используя его окислительные свойства: добавьте в полученный раствор 2-3 капли 0,1 н раствора KI. Что наблюдается ? Напишите уравнение реакции.
Опыт 6. Диссоциация двойных и комплексных солей.
В три пробирки поместите несколько кристаллов двойной соли (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O (соль Мора), прибавьте по пять капель воды в каждую. В одну пробирку добавьте раствор сульфида аммония (NH4)2S. Выпадает черный осадок сульфида железа FeS. Какой из ионов двойной соли вступил в реакцию ? В другую пробирку прибавьте раствор хлорида бария BaCl2 до образования осадка BaSO4. В третью пробирку внесите 7 капель раствора NaOH, пробирку подогрейте до появления запаха аммиака.
Напишите уравнения электролитической диссоциации двойной соли и ионные уравнения наблюдаемых реакций. Какие ионы обнаруживаются в результате этих реакций ? Прибавьте раствор (NH4)2S к такому же объему раствора гексацианоферрата(II) калия. Появляется л в растворе черный осадок FeS ? Чем отличается диссоциация двойной соли от диссоциации комплексной соли ?
Контрольные вопросы и задачи
1. Какие соли называются комплексными ? Каково их строение ?
2. Каким ионам свойственна роль комплексообразователя, лиганда ?
3. Что называется константой нестойкости комплексного иона ?
4. Можно ли провести границу между комплексными солями и двойными ? Приведите примеры диссоциации комплексной и двойной соли.
5. Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя в следующих комплексных соединениях: K2[Cd(CN)4], K[PtNH3Cl5], K2[BeF4], [Cr(NH3)2H2OBr]Cl2, [Cr(NH3)6]Cl3. Запишите их названия.
6. Определите величину и знак заряда ионов и составьте формулы координационных соединений [Co3+(NH3)2(NO2)4], [Cr3+(NH3)5Cl], [Pt2+(NH3)3NO2].
7. Напишите уравнения диссоциации и выражения для констант нестойкости в растворе следующих комплексных соединений: Ba2[Co(OH)6], [Pt(NH3)6]Cl4, K[Ag(CN)2].
8. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений серебра: AgCl·2NH3, AgCN·KCN, AgNO2·NaNO2. Координационное число серебра(I) равно двум. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.
9. Какое основание является более слабым: Cu(OH)2 или [Cu(NH3)4](OH)2 ? Почему ?
10. Какая кислота сильнее: HCN или H[Ag(CN)2] ? Почему ?
11. Рассмотрите образование иона [BH4]- по методу валентных связей. Какова структура этого иона ?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гринберг А.А. . Введение в химию комплексных соединений. – Л. : Химия, 1971. – с. 504.
2. Хомченко Г.П., Цитович И.К. . Неорганическая химия – М . : Высшая школа , 1987. – с.464.
3. Чернов М.С., Устинов А.В., Попова Л.Ф. Руководство к лабораторным работам по качественному анализу – М. : Полиграфист , 1972. – с.159.
4. Цитович И.К. Курс аналитической химии . – М. : Высшая школа , 1985. – с.399.
5. Глинки Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л . : Химия, 1980. – с.206.