Комплексные соединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

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 - комплексная частица, так как она реально существует в растворах и некоторых кристаллогидратах, образована из ионов Cu и молекул H2O, молекулы воды - реально существующие молекулы, а ионы Cu существуют в кристаллах многих соединений меди. Напротив, ион SO4 не является комплексной частицей, так как, хоть ионы O2 в кристаллах встречаются, ион S⁶⁺ в химических системах не существует.

Примеры других комплексных частиц: [Zn(OH)4]²⁺, [Al(H2O)6]³⁺, [HgI4]^2-.

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.

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, Cl, PO4 и др.), а также катион водорода. Различают унидентатные или монодентатные лиганды (связанные с центральным атомом через один из своих атомов, то есть, одной -связью), бидентатные (связанные с центральным атомом через два своих атома, то есть, двумя -связями), тридентатные и т. д.

Координационное число (КЧ) - число сигма связей, образуемых центральным атомом с лигандами.

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.

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

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.

Классификация комплексных соединений

Как химические вещества комплексные соединения делятся на ионные (их иногда называют ионогенными) и молекулярные (неионогенные) соединения. Ионные комплексные соединения содержат заряженные комплексные частицы - ионы - и являются кислотами, основаниями или солями. Молекулярные комплексные соединения состоят из незаряженных комплексных частиц (молекул), например: [Fe(CO)5] или [Cr(C6H6)2] - отнесение их к какому-либо основному классу химических веществ затруднительно.

Входящие в состав комплексных соединений комплексные частицы довольно разнообразны. Поэтому для их классификации используется несколько классификационных признаков: число центральных атомов, тип лианда, координационное число и другие. По числу центральных атомов комплексные частицы делятся на одноядерные и многоядерные. Центральные атомы многоядерных комплексных частиц могут быть связаны между собой либо непосредственно, либо через лиганды. И в том, и в другом случае центральные атомы с лигандами образуют единую внутреннюю сферу комплексного соединения:

По типу лигандов комплексные частицы делятся на

1) Аквакомплексы, то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют молекулы воды. Более или менее устойчивы катионные аквакомплексы [M(H2O)n]m, анионные аквакомплексы неустойчивы. Все кристаллогидраты относятся к соединениям, содержащим аквакомплексы, например:

комплексообразователь вещество частица атом

Mg(ClO4)2.6H2O на самом деле [Mg(H2O)6](ClO4)2;

BeSO4.4H2O на самом деле [Be(H2O)4]SO4;

Zn(BrO3)2.6H2O на самом деле [Zn(H2O)6](BrO3)2;

CuSO4.5H2O на самом деле [Cu(H2O)4]SO4.H2O.

2) Гидроксокомплексы, то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют гидроксильные группы, которые до вхождения в состав комплексной частицы были гидроксид-ионами, например: [Zn(OH)4]2, [Cr(OH)6]3, [Pb(OH)3].

Гидроксокомплексы образуются из аквакомплексов, проявляющих свойства катионных кислот:

[Zn(H2O)4]2 + 4OH = [Zn(OH)4]2 + 4H2O

3) Аммиакаты, то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют группы NH3 (до образования комплексной частицы - молекулы аммиака), например: [Cu(NH3)4]2, [Ag(NH3)2], [Co(NH3)6]3.

Аммиакаты также могут быть получены из аквакомплексов, например:

[Cu(H2O)4]2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2 + 4 H2O

Окраска раствора в этом случае меняется с голубой до ультрамариновой.

4) Ацидокомплексы, то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют кислотные остатки как бескислородных, так и кислородсодержащих кислот (до образования комплексной частицы - анионы, например: Cl, Br, I, CN, S2, NO2, S2O32, CO32, C2O42 и т. п.).

Hg2 + 4I = [HgI4]2

AgBr + 2S2O32 = [Ag(S2O3)2]3 + Br

реакция используется в фотографии для удаления с фотоматериалов непрореагировавшего бромида серебра.

5) Комплексы, в которых лигандами являются атомы водорода, делятся на две совершенно разные группы: гидридные комплексы и комплексы, входящие в состав ониевых соединений.

При образовании гидридных комплексов - [BH4], [AlH4], [GaH4] - центральный атом является акцептором электронов, а донором - гидридный ион. Степень окисления атомов водорода в этих комплексах равна -1.

В ониевых комплексах центральный атом является донором электронов, а акцептором - атом водорода в степени окисления +1. Примеры: H3O или [OH3] - ион оксония, NH4 или [NH4] - ион аммония. Кроме того существуют и замещенные производные таких ионов: [N(CH3)4] - ион тетраметиламмония, [As(C6H5)4] - ион тетрафениларсония, [OH(C2H5)2] - ион диэтилоксония и т. п.

6) Карбонильные комплексы - комплексы, в которых в качестве лигандов присутствуют группы CO (до образования комплекса - молекулы монооксида углерода), например: [Cr(CO)6], [Fe(CO)5], [Ni(CO)4] и др.

7) Анионгалогенатные комплексы - комплексы типа [I(I)2].

По типу лигандов выделяют и другие классы комплексных частиц. Кроме того существуют комплексные частицы с различными по типу лигандами; простейший пример - аква-гидроксокомплекс [Zn(H2O)3(OH)].

Размещено на Allbest.ru