Лекция : Комплексные соединения Состав комплексных соединений.

Комплексными соединениями называются химические соединения, образованные сочетанием отдельных компонентов и представляющие собой сложные ионы или молекулы, способные к существованию, как в кристаллическом, так и в растворенном состоянии.

Комплексные соединения состоят из центрального атома-комплексообравователя и лигандов, координированных вокруг него.

Комплексообразователь вместе с координированными вокруг него лигандами образует внутреннюю сферу комплексного соединения. Внутреннюю сферу комплексного соединения принято заключать в квадратные скобки. Ионы, находящиеся за пределами внутренней сферы, образуют внешнюю сферу комплекса.

Комплексообразователями могут быть любые элементы периодической системы:

1. положительно заряженные ионы металлов ( и др.);

2. нейтрально заряженные ионы металлов ( и др.);

3. атомы неметаллов с положительными степенями окисления B (III), Si (IV), S (IV), S (VI) и др.;

4. атомы неметаллов с отрицательной степенью окисления N (III), S (II), J (I) и др.

Лиганды – это ионы или молекулы, которые координируются вокруг комплексообразователя.

Лиганды могут быть связаны с комплексообразователем одним или несколькими атомами, т.е. могут занимать различное число координационных мест. Это число характеризует координационную емкость (дентатность) лиганда. Различают моно-, ди-, три- и более дентатные лиганды. Среди лигандов большое место занимают монодентатные лиганды.

Монодентатные лиганды связаны с комплексообразователем одним атомом. К таким лигандам относятся:

1. простые отрицательно заряженные ионы ( и др.);

2. сложные однозарядные ионы ( и др.)

3. нейтральные молекулы, имеющие один донорный атом с неподеленной парой электронов (( и др.) R – органический радикал).

К дидентатным лигандам относятся лиганды, связанные с комплексообразователем двумя атомами. Дидентатными лигандами могут быть:

1. анионы двухосновных кислот ( и др.)

2. нейтральные молекулы, имеющие два донорных атома с неподеленной парой электронов (этилендиамин , органические дисульфиды и др.)

Лиганды, обладающие более высокой дентатностью (три и более), относятся к полидентатным лигандам. Полидентатными лигандами являются сложные (чаще органические) соединения. Например, тетрадентатным лигандом является триаминотриэтиламин.

Комплексообразователь может координировать вокруг себя определенное количество лигандов. Число атомов лигандов непосредственно связанных с комплексообразователем называют координационным числом (к.ч.).

Если все лиганды монодентатные, то координационное число комплексообразователя равно количеству лигандов, координированных вокруг него.

ПРИМЕР 1. Назвать дентатность лигандов и определить координационное число комплексообразователя в следующих соединениях:

Если вокруг комплексообразователя координируются лиганды с различной дентатностью, то координационное число комплексообразователя не равно количеству лигандов. Оно равно общей дентатности всех лигандов, входящих во внутреннюю сферу комплекса.

ПРИМЕР 2. Назвать дентатность лигандов и определить координационное число комплексообразователя в следующих соединениях:

Решение:

Координационное число комплексообразователя зависит от ряда факторов: степени окисления комплексообразователя, размеров комплексообразователя и лигандов, степени поляризации комплексообразователя и лигандов и др.

Наиболее важным и определяющим фактором является степень окисления комплексообразователя. Чем выше степень окисления комплексообразователя, тем больше координационное число.

В скобках указаны редко встречающиеся координационные числа.

Эта зависимость не является законом и имеет большое число исключений, однако позволяет в какой-то степени ориентироваться в многообразии комплексных соединений.

Для вычисления заряда комплексного иона можно руководствоваться правилом: заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов, составляющих его ионов.

По характеру электрического заряда комплексы делят на три группы:

Внешняя сфера комплексного соединения может состоять из положительно заряженных ионов, если комплексный ион заряжен отрицательно, или из отрицательно заряженных ионов, если комплексный ион заряжен положительно.

Если внешняя сфера имеет положительный заряд, то при написании формулы комплексного соединения она ставится на первое место.

Если внешняя сфера имеет отрицательный заряд, то она становиться после положительного заряженного комплексного иона.

Заряды комплексного иона и внешней сферы равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Поэтому, зная заряд внешней сферы, можно легко определить заряд комплексного иона.

Внешняя сфера отсутствует, если заряд комплекса равен нулю. Например:

ПРИМЕР 3. Определить величину и знак заряда комплексных ионов

если комплексообразователями являются и .

Решение:

ПРИМЕР 4. Определить величину и знак заряда комплексных ионов в следующих соединениях:

Решение:

В этом примере для определения заряда комплексных ионов нет необходимости находить сумму зарядов простых ионов, входящих в комплексный ион. Заряды комплексных ионов находим по внешней сфере

В свою очередь, зная заряд комплексного иона, можно вычислить заряд комплексообразователя или заряд какого-либо лиганда.

ПРИМЕР 5. Железо может проявлять степень окисления II и III. Определить степень окисления железа в комплексном соединении

Решение:

По внешней сфере определяем заряд комплексного иона

Зная заряд комплексного иона, определяем заряд комплексообразователя

ПРИМЕР 6. Определить заряд лиганда SCN в нейтральном комплексе , если степень окисления комплексообразователя равна двум.

Решение:

Зная, что заряд нейтрального комплекса равен нулю, находим

ПРИМЕР 7. Определить степень окисления олова в комплексном соединении двухвалентной платины .

Решение:

Определяем заряд комплексного иона во внешней сфере

Затем находим заряд лиганда

Лигандом является ион

Теперь легко можно определить степень окисления олова

Степень окисления олова равна двум.