ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ12 Лабораторная работа № 3 КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Соединения сложного состава, в которых можно выделить центральный атом и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы называются комплексными или координационными соединениями. Существование комплексных соединений было установлено Альфредом Вернером, награжденным в 1913 году Нобелевской премией за разработку химии координационных соединений.
Строение комплексных соединений.
лиганды лиганды комплексообразователь комплексообразователь
Fe3+, Co3+ - комплексообразователь, всегда пишется на первом месте после квадратных скобок. Комплексообразователем, как правило, являются металлы и чаще всего d-элементы, но существует целый ряд комплексных соединений, где центральным атомом служит неметалл – Si, P, As. CN−, NH30 – лиганды, молекулы или ионы, окружающие центральный атом, представлены нейтральными молекулами или анионами. Лигандами могут быть и сложные органические соединения. [Fe3+(CN)6−]3−, [Co3+(NH3)60]3+ - комплексный ион или внутренняя сфера, в зависимости от степени окисления может быть комплексным катионом, комплексным анионом, электронейтральным комплексом. K+, Cl− - ионы составляющие внешнею сферу. Координационное число комплексообразователя – это число атомов лигандов, координированных вокруг центрального атома, обычно бывает четным числом (2,4,6,8). Координационное число центрального атома металлы не связано с его степенью окисления, но, как правило, превышает её. В зависимости от числа донорных атомов лиганда, различают моно-, би- и полидентантные лиганды. Лиганды, координирующиеся через два или более донорных атомов к одному центральному атому, называются хелатными. Комплексные соединения, в которых два или более комплексообразователя, называются би- или полиядерными комплексными соединениями – [Sn2(OH)2]2+, [Sn3(OH)4]2+, чаще всего данные комплексы образуются при гидролизе.
Написание комплексных соединений
При написании формулы внутренней сферы на первом месте после квадратных скобок пишется центральный атом, т.е. комплексообразователь. Затем лиганды с указанием их числа –n, если лиганды разные, то они записываются в следующем порядке – нейтральные лиганды с указанием их числа, потом анионы, также с указанием их числа. Например: [Co3+(NH3)50 Cl−]2+, [Pt4+(NH3)40Cl2−]2+ При составлении формулы комплексного соединения индексы следует расставить таким образом, чтобы сумма всех зарядов была равна нулю. Например: K22+[Pt4+(OH)6−]2−
Классификация комплексных соединений
В зависимости от заряда комплексного иона комплексные соединения делятся на катионные, анионные и нейтральные:
Также комплексные соединения делятся на кислоты, основания и соли.
Номенклатура комплексных соединений
Образование названий анионных и катионных комплексов отличается. Название катионного комплекса начинают записывать с названия внешней сферы, затем одним словом пишется название комплексного катиона, начало которого составляет название лигандов с указанием их числа, обозначаемого префиксами – ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-. Последним записывают комплексообразователь с указанием степени окисления римской цифрой. Например: [Cu(NH3)4](OH)2 − гидроксид тетраамминмеди(II) [Cr(H2O)5Cl]Cl2 − хлорид хлоропентааквахрома(III) [Co(NH3)4(NO2)Cl]NO3 − нитрат хлоронитротетраамминкобальта(III)
Образование названий анионных комплексов начинают с названия комплексного аниона в соответствии с теми же правилами, что и названия комплексного катиона, но с добавлением суффикса «ат» к названию комплексообразователя. Затем называют ионы внешней сферы. Например: K3[Co(CN)6] − гексацианокобальтат(III) калия K[Pt(NH3)Cl3] − трихлороамминплатинат(II) калия K[Au(CN)2] − дицианоаурат(I) калия
Образование названий нейтральных комплексов начинается с названия и числа лигандов, затем называется комплексообразователь и его степень окисления. Например: [Ni(CO)4] − тетракарбонилникеля [Pt(NH3)2Cl2] − дихлородиамминплатины(II)
Таблица 1 Названия лигандов
Пространственное строение комплексных соединений
В пространстве комплексные ионы имеют форму многогранников (в соответствии с моделью Кеперта атом металла лежит в центре многогранника, а лиганды располагаются в вершинах многогранника). Возможны следующие конфигурации: - линейное расположение – комплексы с координационным числом 2 − [CuCl2]−, [Ag(CN)2]−. - плоский равносторонний треугольник – комплексы с координационным числом 3 − [HgI3]−. - тетраэдрическая конфигурация – комплексы с координационным числом 4 − [BF4]−. - плоский квадрат – комплексы с координационным числом 4 − [Pt(NH3)2Cl2]. - тригонально-бипирамидальная конфигурация - комплексы с координационным числом 5 − [Fe(CO)5]. - октаэдрическая конфигурация − комплексы с координационным числом 6 − [PtCl6]2−.
Изомерия комплексных соединений. Рассматривают два типа изомерии комплексных соединений. Первый тип изомеров – при котором состав внутренней сферы не изменяется, это может быть пространственная или оптическая изомерия.
Например: Пространственные изомеры комплексного соединения [Pt(NH3)2Cl2]
Второй тип комплексных изомеров – при котором меняется состав внутренней сферы – ионизационная, гидратная изомерия. Например: Гидратная изомерия комплексного соединения [Cr(H2O)6]Cl3: [Cr(H2O)5Cl]Cl2 ∙ H2O, [Cr(H2O)4Cl2]Cl∙2H2O Устойчивость комплексных соединений
В водном растворе диссоциация комплексных соединений протекает полностью на внешнию сферу и комплексный ион. Диссоциация комплексного иона протекает незначительно и характеризуется так называемой константой нестойкости.
[Fe(CN)6]4− ↔ Fe2+ + 6CN−
12
|
K3+[Fe3+(CN)6−] [Co3+(NH3)60]Cl3−
