Тема: Комплексные соединения. Краткая теоретическая часть

Лигандообменные процессы и равновесия

Краткая теоретическая часть

Основные понятия, определения

Все вещества в природе делятся на соединения:

1) I-го порядка – соединения, образование которых можно объяснить с позиций классической теории валентности.

Например: KCl, CuCl₂, Na₂O, CuO и т.д.

2) Высшего порядка, которые делятся на:

а) двойные соли (KAl(SO₄)₂ и др.);

б) комплексные соединения (K₄[Fe(CN)₆] и др.).

Основные представления о комплексных соединениях введены в химию А. Вернером (1893 г., швейцарский ученый). В России большой вклад в химию координационных (комплексных) соединений внесли Л.А. Чугаев, К.В. Яцимирский, А.А. Гринберг, И.И. Черняев и др.

 

Комплексные соединения (к.с.) – соединения высшего порядка, в состав которых входят сложные ионы, состоящие из центральных атомов и лигандов, которые способны самостоятельно существовать как в кристаллах, так и в растворе.

 

Комплексообразователь (к.о.) – центральный атом (ион), вокруг которого координированы (сгруппированы) другие ионы или атомы (лиганды или адденды).

 

Различают 2 группы комплексообразователей:

1. Катионы d - и f -элементов (Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Co³⁺, Ni²⁺, La³⁺, Nd³⁺ и др.); некоторые р-элементы в положительной степени окисления (Р⁵⁺, S⁶⁺, N⁵⁺, Cl⁷⁺ и др., [PF₆]^-, [BF₄]^-), а также s-элементы (Na⁺, K⁺, Be²⁺ и др., [Be(OH)₄]^-, [Mg(H₂O)₆]²⁺.

2. Нейтральные атомы d -элементов (Fe, Co, Ni, Cr и т.д.), а также элементы благородных газов, например: [Co(CO)₄]^o; [Xe(H₂О)₆]^o.

Наибольшей комплексообразующей способностью обладают
d -элементы (в виде ионов или атомов).

Наименьшей комплексообразующей способностью обладают
s -элементы.

 

Лиганды – координированные вокруг комплексообразователя ионы или молекулы.

 

Лигандами могут быть:

1. Анионы (Cl^–, OH^–, F^–, CN^–, NO , CNS^– и др.).

2. Полярные молекулы (Н₂О, NH₃, CO, NO и др.).

3. Неполярные, но хорошо поляризующиеся молекулы органических соединений, например, (Н₂N–CH₂–CH₂–NH₂ – этилендиаммин, CO(NH₂)₂ – мочевина и др.).

По числу электронных пар, которые идут на образование связей с комплексообразователем различают лиганды:

1) монодентатные – одна электронная пара (:CN^-,:OH^–,:Cl^–, H₂O: и др.);

2) бидентатные – две электронных пары: Н₂ –СН₂–СН₂– Н₂,

,

 

3) полидентатные – несколько электронных пар

Этилендиаминтетраацетат (ЭДТА)

 

Координационное число (к.ч.) – число, показывающее сколько связей образует комплексообразователь с лигандами.

 

Координационное число может совпадать с числом лигандов (если лиганд монодентатный) и может не совпадать с числом лигандов (если лиганд би- или полидентатный).

Например: К₃[Fe(CN)₆] – к.ч. = 6, число лигандов шесть;

[Co(CH₂)₂–(NH₂)₂)₃]Cl₃ – к.ч. = 6, число лигандов три.

Величина координационного числа зависит от:

1) химической природы комплексообразователя и лиганда; их заряда и радиуса;

2) поляризующей способности комплексообразователя и поляризуемости лигандов;

3) условий комплексообразования: концентрации лигандов и температуры.

Внутренняя сфера комплексного соединения – совокупность центрального атома и лигандов.

Внешняя сфера – ионы, не входящие во внутреннюю сферу и связанные с комплексным ионом ионной связью.

Молекула комплексного соединения всегда электронейтральна, поэтому суммарный заряд ионов внешней сферы равен по значению и противоположен по знаку заряду внутренней сферы.