Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
Комплексные соединения называют также координационными соединениями поскольку в их составе можно выделить центральные атомы или ионы и координированные вокруг них нейтральные молекулы или анионы. Понятия «комплексные соединения» и «координационные соединения» обычно принято считать эквивалентными друг другу. Но иногда первое из них представляется более широким, чем второе. Так, существуют молекулярные комплексы, в которых трудно выделить центры координации и координированные группы. Например, молекулы гидрохинона C6H4(OH)2 способны объединяться посредством водородных связей и образовывать гигантские трехмерные молекулы, которые можно рассматривать как комплексы, но вряд ли целесообразно относить к координационным соединениям.
Комплексный ион, или иногда нейтральное соединение, включает в себя центральный атом или ион {комплексообразователь) и координированные вокруг него нейтральные молекулы или ионы, которые называют лигандами. Например, в составе комплексного соединения K3[Fe(CN)6] можно выделить следующие ионы:
K3+ [Fe3+ (CN"")
А л
Ионы внешней Центральный ион (ком- Лиганды Координационное
сферы плексообразователь) число
В качестве комплексообразователей могут выступать почти все элементы периодической системы, как металлы, так и неметаллы, в различных степенях окисления. К наиболее типичным комплексообразователям относятся ионы переходных металлов. Реже других образуют комплексные соединения ионы щелочных металлов. Для неметаллов образование комплексов менее характерно, но для некоторых из них известны устойчивые комплексы - Na2[SiF6], H[BF4], K[IF6], [NH4]Cl. Комплексные соединения синтезированы даже на основе ксенона, относящегося к группе благородных газов, например Cs2[XeF6].
Ионы или атомы типичных комплексообразователей способны образовывать ко-валентные (координационные) связи, присоединяя электронные пары. Поскольку они являются акцепторами электронных пар, их можно отнести к кислотам Льюиса, как это принято в одной из наиболее общих теорий кислот и оснований.
Лиганды координируются вокруг атома или иона комплексообразователя, образуя с ним ковалентные (координационные) связи. При этом они выступают в качестве доноров электронных пар, что позволяет отнести их к основаниям Льюиса. Наиболее типичными донорами электронов являются электроотрицательные атомы: N, Р, As, Sb, О, S, Se, Те, F, Cl, Br, I, которые выступают в качестве лигандов в форме анионов и реже - в форме нейтральных молекул.
Образование комплекса можно представить как взаимодействие кислоты и основания Льюиса:
VT + :L ? -> MV1+
Кислота Льюиса Основание Льюиса Комплекс
(акцептор электронов) (донор электронов)
6
В.В. Вольхин. Общая химия
Число, показывающее, сколько лигандов присоединено к данному комплексооб-разователю, называется координационным числом. В рассматриваемом примере, K3[Fe(CN)6], координационное число равно шести.
В комплекс могут входить лиганды разных видов. Например [CoCl(NH3)5]Cl2. В качестве лигандов выступают один ион С Г и пять нейтральных молекул NH3. Общее координационное число равно шести.
Составляя формулу комплексного иона, содержащего несколько видов лигандов, придерживаются следующего порядка их включения в формулу: анионные лиганды, нейтральные лиганды и катионные лиганды. В каждой группе порядок лигандов соответствует алфавиту по первой букве (или последующим буквам) их названий.
Примеры:
[COCI(NHJ)5]CI2. Na2[PtCb(CN)J, [Cu(H2O)2(NHOJSO4. Названия лигандов приведены в табл. 1.2.
Иногда относительное положение лигандов в формуле изменяют, чтобы сделать более наглядными какие-либо процессы, например замещение лигандов:
[Fe(OH2),]3'(р) + NCS-(P) Fe(OH2)5(NCS)]2VH20(p).
В определенных случаях записывают в иной форме формулы лигандов. Так, в рассматриваемом примере формула воды, как лиганда, записана в форме OH2, что указывает на связь комплексообразователя с данным лигаидом через атом О.
Лиганды, координированные вокруг комплексообразователя, составляют его первую, или внутреннюю, координационную сферу или, просто, внутреннюю сферу. Кроме внутренней сферы в комплексных соединениях обычно существует внешняя сфера. В комплексном соединении K3[Fe(CN)6] внешнюю сферу составляют ионы K+. В другом примере [Cu(NH3)4(H20)2]S04 во внешней сфере находятся ионы SO42".
Ионы, находящиеся во внешней среде, слабее связаны в комплексном соединении, чем ионы или молекулы, составляющие внутреннюю сферу. Ионный характер связи частиц внешней сферы в комплексных соединениях предопределяет характер их диссоциации в водных растворах на ионы внешней сферы и комплексные ионы.
Заряд комплексного иона представляет собой алгебраическую сумму зарядов комплексообразователя и лигандов. Так, заряд комплексного иона [Fe3+(CN*)б]3 определяется как сумма +3 + (-1)-6 = --3. Если лигандами являются нейтральные молекулы, то они не изменяют величину и знак заряда комплексного иона.
Рассмотрим комплексный ион [Cu(H2O)2(NHb)4]21. Заряд комплексообразователя можно определить с помощью соотношения: Zcn • qcu + «ZH2Q • <7н2о +?? ? #NM3 ™ +2,
