СТРУКТУРА КОМПЛЕКСНИХ СПОЛУК

1. Більшість комплексних сполукмають внутрішню та зовнішню сфери. Записуючи хімічні формули комплексних сполук, внутрішню сферу укладають у квадратні дужки. Наприклад, у комплексних сполуках К[Al(OH)4] та [Ca(NH3)8]Cl2, внутрішньою сферою є групи атомів (комплекси) — [Al(OH)4]— та [Ca(NH3)8]2+ а зовнішньою сферою — іони К+ і Сl– відповідно.

2.Центральний атом або іон внутрішньої сфери називаютькомплексоутворювачем. Зазвичай, як комплексоутворювачі виступають атоми або іони металів з достатньою кількістю вільних орбіталей – це p-, d-, f-елементи: Cu2+, Pt2+, Pt4+, Ag+, Zn2+, Al3+ та ін. Але це може бути і атоми елементів, утворюють неметали. Заряд комплексоутворювача зазвичай позитивний, але також може бути негативним або рівним нулю і дорівнює сумі зарядів решти всіх іонів. У наведених вище прикладах комплексоутворювачі є іони Al3+і Ca2+.

3.Комплексоутворювач оточений і пов'язаний сигма-зв'язком з іонами протилежного знака або нейтральними молекулами, так званимилігандами. Як ліганди в комплексних сполуках можуть виступати такі аніони, як F-, OH- , CN–, CNS–, NO2–, CO32–, C2O42– та інших., чи нейтральні молекули Н2О, NН3, СО, NО та інших. У прикладах це – іони OH— і молекули NH3. Кількість лігандів у різних комплексних сполуках лежить у межах від 2 до 12. А саме число лігандів (число сигма-зв'язків) називається координаційним числом (к.ч.) комплексоутворювача. У прикладах к.ч. дорівнює 4 та 8.

4.Заряд комплексу (внутрішньої сфери) визначається як сума зарядів комплексоутворювача та лігандів.

5.Зовнішню сферу утворюють іони, пов'язані з комплексом іонного або міжмолекулярного зв'язку і маютьзаряд, знак якого протилежний знаку заряду комплексоутворювача. Число значення заряду зовнішньої сфери збігається з числовим значенням заряду внутрішньої сфери. У формулі комплексного з'єднання вони записуються за квадратними дужками. Зовнішня сфера може бути зовсім відсутня, якщо внутрішня сфера нейтральна. У наведених прикладах, зовнішню сферу утворюють 1 іон K+ і 2 іона Cl відповідно.

КЛАСИФІКАЦІЯ КОМПЛЕКСНИХ СПОЛУКІВ

Грунтуючись на різних принципах, комплексні сполуки можна класифікувати у різний спосіб:

По електричному заряду: катіонні, аніонні та нейтральні комплекси.

  • Катійні комплекси мають позитивний заряд і утворюються, якщо навколо позитивного іона координовані нейтральні молекули. Наприклад, [Al(H2O)6]Cl3, [Ca(NH3)8]Cl2
  • Аніонні комплекси мають негативний заряд і утворюються, якщо навколо позитивного іона координовані атоми з негативним ступенем окиснення. Наприклад, К[Al(OH)4], K2[BF4]
  • Нейтральні комплекси мають заряд рівний нулю та не мають зовнішньої сфери. Вони можуть утворитися при координації навколо атома молекул, а також одночасної координації навколо центрального позитивно зарядженого іона негативних іонів і молекул.

За кількістю комплексоутворювачів

  • Одноядерні – комплекс містить один центральний атом, наприклад, K2[Be(SO4)2]
  • Многоядерні — комплекс містить два і більше центральних атомів, наприклад, [CrFe(NH3)6(CN)6]

За типом ліганду

  • Гідрати - містять акво-комплекси, тобто. як ліганди виступають молекули води. Наприклад, [Cr(H2O)6]Br3, [Co(H2O)6]Br2
  • Аміакати – містять амінокомплекси, в яких як ліганди виступають молекули аміаку (NН3). Наприклад, [Zn(NH3)4]Cl2, [Ag(NH3)2]Cl
  • Карбоніли – у таких комплексних сполуках, як ліганди виступають молекули монооксиду вуглецю. Наприклад, [Ni(CO)4], .
  • Ацидокомплекси – комплексні сполуки, що містять як ліганд кислотні залишки як кисневмісних, так і безкисневих кислот (F–, Cl–, Br–, I–, CN–, NO2–, SO42 -, PO43-та ін, а також ВІН-). Наприклад, K4[Ni(CN)6], Na2[FeCl4]
  • Гідроксокомплекси — комплексні сполуки, в яких як ліганди виступають гідроксид-іони: K2[Zn(OH)4], Cs2[Sn(OH)6]

Комплексні сполуки можуть містити ліганди, що належать до різних класів наведеної класифікації. Наприклад: К[Pt(H2O)3Br3], [Cr(NH3)4Br2]Br

4. За хімічними властивостями: кислоти, основи, солі, неелектроліти:

  • Кислоти — H[AuBr4], H2[PtCl6]
  • Підстави — [Cu(NH3)4](OH)2,[Ag(NH3)2]OH
  • Солі — Cs3[Al(OH)6], [Ni(H2O)4]Cl2
  • Неелектроліти — [Pt(NH3)2Cl2]

За кількістю місць, які займає ліганд у координаційній сфері

У координаційної сфері ліганди можуть займати одне чи кілька місць, тобто. утворювати із центральним атомом один або кілька зв'язків. За цією ознакою розрізняють:

  • Монодентатні ліганди – це такі ліганди як молекули Н2О, NH3, CO, NO та ін та нони CN−, F−, Cl−, OH−, SCN−, та ін.
  • Бідентатні ліганди. До такого типу лігандів відносяться іони H2N-CH2-COO-, СО32-, SO42-, S2O32-, молекула етилендіаміну H2N-CH2-CH2-H2N (скорочено en).
  • Полідентатні ліганди. Це,наприклад, органічні ліганди, що містять кілька груп - CN або COOH (ЕДТА). Деякі полідентантні ліганди здатні утворити циклічні комплекси, які називаються хелатними (наприклад, гемоглобін, хлорофіл та ін.)

Номенклатура

Щоб записати формулу комплексної сполуки, необхідно пам'ятати, що, як і будь-яка іонна сполука, спочатку записується формула катіону, а потім – формула аніону. При цьому формулу комплексу записують у квадратних дужках, де спочатку записують комплексоутворювач, потім ліганди.

1. У назвах комплексних сполук, як і іонних солей, першим вказують аніон, а потім - катіон.

2. У назві комплексу спочатку вказують ліганди, а після – комплексоутворювач. Ліганди перераховують за абеткою.

3.Нейтральні ліганди називаються також, як молекули, до аніонних лігандів додають закінчення -о.

4. Якщо кількість лігандів більше одиниці, їх число вказують грецькими приставками:

Ді-, 3-три-, 4-тетра-, 5-пента-, 6-гекса-, 7-гепта-, 8-окта-, 9-нона-, 10-дека-.

Якщо ж у назві самого ліганда вже є грецька приставка, то назву ліганда записують у дужках і до нього додають приставку типу:

Біс-, 3-трис-, 4-тетракіс-, 5-пентакіс-, 6-гексакіс-.

Наприклад, сполуку [Co(en)3]Cl3 називають – трис(етилендіамін)кобальт(III).

5. Назви комплексних аніонів закінчуютьсясуфіксом - ат

6.Після назви металу у дужках вказуютьримськими цифрами його ступінь окислення.

Наприклад, назвемо такі сполуки:[Cr(H2O)4Cl2]Cl

Почнемоз лігандів : 4 молекули води позначаються як тетрааква, а 2 хлорид-іона - як дихлор.

Далівказуємокомплексоутворювач - це хром і його ступінь окислення дорівнює III.

Нарешті,аніоном у даній сполукі єхлорид-іон.

Отже, повна назва така -хлорид тетрааквадихлорохрому(III)

K4[Ni(CN)4]

Почнемо з лігандів : у комплексному аніоні міститься 4 ліганди CN—, які називаються тетраціано.

Далі вказуємокомплексоутворювач - це нікель і його ступінь окислення дорівнює нулю.

Оскільки метал входить до складу комплексного аніону, він називається нікелат(0).

Отже, повна назва така –тетраціанонікелат(0) калію

Типові комплексоутворювачі:

  • d-елементи періодичної системи елементів, їх катіони Zn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Co 3+, Ni 2+, Cu 2+ і т.д.;
  • нейтральні молекули дипольного характеру: NH3, NO, CO та ін.
  • іони:CN - , NO2 - , Cl - , Br - , OH - , CO3 2- та ін.

Кількість координаційних місць, які займають ліганди у внутрішній сфері, характеризується координаційною ємністю абодентатністю. Зв'язок ліганду з центральним атомом здійснюється за допомогою вільних електронних пар одного або кількох атомів ліганду. Якщо ліганд пов'язаний з комплексоутворювачем через один атом, як NH3 в іоні діамінсеребра (1+) [Н3N: Ag : NH3], то маємо справу з монодентатним лігандом; Проте ліганди може бути і бі-, три- і полідентатними – тобто. зв'язок здійснюється через вільні електронні пари двох, трьох або більше атомів одного й того ж ліганду.

Комплексні іони. Будова комплексних іонів (ВС), дисоціація.

Константа стійкості комплексних іонів. Подвійні солі

Комплексний іон - складний іон, який складається з атома елемента у певномувалентному стані пов'язаний з однією або декількома молекулами або іонами.