Глава 17.Комплексные соединения

17.1. Основные определения

В этой главе вы познакомитесь с особой группой сложных веществ, называемых комплексными (или координационными) соединениями.

Комплексное соединение– химическое вещество, в состав которого входят комплексные частицы.

В настоящее время строгого определения понятия " комплексная частица" нет. Обычно используется следующее определение.

Комплексная частица – сложная частица, способная к самостоятельному существованию в кристалле или растворе, образованная из других, более простых частиц, также способных к самостоятельному существованию.

Например, гидратированный ион меди [Cu(H2O)4]2 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru – комплексная частица, так как она реально существует в растворах и некоторых кристаллогидратах, образована из ионов Cu2 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru и молекул H2O, молекулы воды – реально существующие молекулы, а ионы Cu2 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru существуют в кристаллах многих соединений меди. Напротив, ион SO42 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru не является комплексной частицей, так как, хоть ионы O2 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru в кристаллах встречаются, ион S6 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru в химических системах не существует.

Примеры других комплексных частиц: [Zn(OH)4]2 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru , [Al(H2O)6]3 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru , [Cu(H2O)2Br2], [HgI4]2 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru .

Вместе с тем к комплексным частицам относят ионы NH4 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru и H3O Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru , хотя ионы H Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru в химических системах не существуют.

Иногда комплексными частицами называют сложные химические частицы, все или часть связей в которых образованы по донорно-акцепторному механизму. В большинстве комплексных частиц так и есть, но, например, в алюмокалиевых квасцах [K(H2O)6][Al(H2O)6]SO4 в комплексной частице [Al(H2O)6]3 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru связь между атомами Al и O действительно образована по донорно-акцепторному механизму, а в комплексной частице [K(H2O)6] Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru имеется лишь электростатическое (ион-дипольное) взаимодействие. Подтверждение этого – существование в железоаммонийных квасцах аналогичной по строению комплексной частицы [NH4(H2O)6] Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru , в которой между молекулами воды и ионом NH4 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru возможно только ион-дипольное взаимодействие.

По заряду комплексные частицы могут быть катионами, анионами, а также нейтральными молекулами. Комплексные соединения, включающие такие частицы, могут относиться к различным классам химических веществ (кислотам, основаниям, солям). Примеры: (H3O)[AuCl4] – кислота, [Ag(NH3)2]OH – основание, NH4Cl и K3[Fe(CN)6] – соли.

Комплексообразователь– центральный атом комплексной частицы.

Обычно комплексообразователь – атом элемента, образующего металл, но это может быть и атом кислорода, азота, серы, йода и других элементов, образующих неметаллы. Степень окисления комплексообразователя может быть положительной, отрицательной или равной нулю; при образовании комплексного соединения из более простых веществ она не меняется.



Лиганды– атомы или изолированные группы атомов, располагающиеся вокруг комплексообразователя.

Лигандами могут быть частицы, до образования комплексного соединения представлявшие собой молекулы (H2O, CO, NH3 и др.), анионы (OH Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru , Cl Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru , PO43 Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru и др.), а также катион водорода. Различают унидентатные или монодентатныелиганды (связанные с центральным атомом через один из своих атомов, то есть, одной Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru -связью), бидентатные (связанные с центральным атомом через два своих атома, то есть, двумя Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru -связями), тридентатные и т. д.

Координационное число (КЧ) – число Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru -связей, образуемых центральным атомом с лигандами.

Если лигандыунидентатные, то координационное число равно числу такихлигандов.

КЧ зависит от электронного строения центрального атома, от его степени окисления, размеров центрального атома и лигандов, условий образования комплексного соединения, температуры и других факторов. КЧ может принимать значения от 2 до 12. Чаще всего оно равно шести, несколько реже – четырем.

Существуют комплексные частицы и с несколькими центральными атомами.

Внутренняя сфера комплексного соединения – центральный атом со связанными с ним лигандами, то есть, собственно комплексная частица. Внешняя сфера комплексного соединения – остальные частицы, связанные с комплексной частицей ионной или межмолекулярными связями, включая водородные.

Используются два вида структурных формул комплексных частиц: с указанием формального заряда центрального атома и лигандов, или с указанием формального заряда всей комплексной частицы. Примеры:

Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru

Для характеристики формы комплексной частицы используется представление о координационном полиэдре (многограннике).

Глава 17.Комплексные соединения - student2.ru

Координационный полиэдр – воображаемый многогранник, в центре которого расположен атом-комплексообразователь, а в вершинах – атомы лигандов, непосредственно связанные с комплексообразователем.

К координационным полиэдрам относят также квадрат (КЧ = 4), треугольник (КЧ = 3) и гантель (КЧ = 2), хотя эти фигуры и не являются многогранниками. Примеры координационных полиэдров и имеющих соответствующую форму комплексных частиц для наиболее распространенных значений КЧ приведены на рис. 1.



[предыдущий раздел] [содержание] [следующий раздел]

Наши рекомендации