Межмолекулярное отталкивание
Если бы молекулы только притягивались друг к другу, это привело бы к их слиянию. Но на очень малых расстояниях их электронные оболочки начинают отталкиваться. Энергия отталкивания дается выражением
E = + k / rn,
где k - постоянная отталкивания, n принимает различные целые значения (5-15). Силы межмолекулярного отталкивания действуют на очень малых расстояниях.
Общее уравнение межмолекулярного взаимодействия при постоянной температуре (уравнение Леннарда-Джонсона) в большинстве случаев имеет вид
EM = − a / r6 + b / r12
и носит название "потенциала 6-12", поскольку энергия притяжения пропорциональна 1 / r6, а энергия отталкивания - 1 / r12.
Донорно-акцепторная связь, комплексообразование и комплексные соединения
· Ковалентная связь, образующаяся за счет пары электронов одного из атомов, т.е. по донорно-акцепторному механизму, называется дoнорно-акцeпторной.
Например, такая связь образуется между атомом азота в молекуле метиламина CH3NH2 и протоном H+ кислоты HCl:
Атом азота отдает свою электронную пару для образования связи и выступает в роли донора, а протон предоставляет вакантную орбиталь, играя роль акцептора. Атом-донор при этом приобретает положительный заряд.
Донорно-акцeпторная связь отличается только способом образования; по свойствам она одинакова с остальными ковалентными связями.
Комплексообразование
координационные (комплексные) соединения – это соединения, существующие как в кристаллическом состоянии, так и в растворах, особенностями которых являются наличие центрального иона или атома-акцептора электронов, окруженного лигандами-донорами электронов.
Лигандами могут быть ионы или нейтральные молекулы, определенным образом расположенные вокруг центрального атома
Классификация комплексных соединений.
1. По заряду комплексного иона:
а) катионные: - гексаамминокобальта (III) хлорид.
- гексааквахрома (III) хлорид.
б) анионные: - калия гексацианоферрат (III).
-кобальта тетрахлоркобальтат (II).
в)нейтральные комплексы:
- дибромдиамминплатина (II).
2. По природе лиганда:
а) с нейтральными лигандами: - гексааквакобальта (III) хлорид.
- тетраамминоплатины (III) хлорид.
б) ацидокомплексы: - тетра- и, соответственно, гекса-.
в) гетеролигандные: - дихлордиамминпалладий (II).
Номенклатура (IUPAC).
1. Дается название катиона (простого или комплексного).
2. Если соединение неэлектролитного типа (не подразделяется на внешнюю и внутреннюю сферы), то его название пишется в одно слово.
3. Степень окисления центрального атома указывается римскими цифрами в ( ).
4. Нейтральные лиганды имеют то же название, что и молекула.
5. К лигандам анионам на конце добавляется –о.(NH3 – два –мм- в корне, остальные производные – одно –м-).
6. Для указания количества координированных лигандов используют греческие приставки (ди-, три-, тетра- и.т. д.).
7. Название координационного соединения пишется в одно слово.
8. В комплексном ионе сначала указываются названия ионов, а потом нейтральных молекул.
9. Если комплексный ион имеет отрицательный заряд, то его название заканчивается на -ат.
Примеры:
- дибромдиамминплатина (II).
- калий гексафтороалюминат.
- гексаамминокобальта (III) хлорид.
- калия трихлорамминоплатинат (II).
Координационное число. Координационным числом (к. ч.)– обычно называют то количество лигандов, которое центральный атом координирует в денном комплексном соединении.
Так, например в вышеприведенных примерах к. ч. соответственно равны: платина (II) – 4, алюминий – 6, кобальт – 6, платина (II) – 4.
Константа устойчивости (образования) комплексов.Если представить схематично образование комплексного соединения реакцией
, то
константа образования (устойчивости) комплексного соединения запишется следующим образом:
, где
[Mm+] и [Ln-] концентации металла и лиганда соответственно, а [ML(m-n)+]- концентрация образующегося комплексного соединения. Константа образования – величина всегда положительная.
Если комплексообразование протекает ступенчато, как, например, в случае:
то для каждой стадии комплексообразования записывается своя ступенчатая константа устойчивости:
Общая константа устойчивости:
b = К1× К2.
Ввиду того, что константы образования – величины, как правило, малые, удобно пользоваться логарифмами констант:
log b = log К1 + log К2.
По тем же причинам чаще пользуются константой нестойкости комплексного соединения:
Константа нестойкости – величина отрицательная, следовательно, чем меньше , тем утойчивее комплекс.