Материал по химии "Комплексные соединения"

Комплексные соединения.

Комплексные соединения – большой класс неорганических веществ. В составе комплексных соединений выделяют центральный атом –комплексообразователь, роль которого выполняет ион или нейтральный атом металла побочной подгруппы. С комплексообразователем связаны донорно-акцепторной связью различные ионы или нейтральные молекулы, которые называются лигандами (или аддендами). Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю среду комплексного соединения, устойчивую как в кристаллическом веществе, так и в растворе.

Строение комплексных соединений.

Представления о координационном строении комплексных соединений дает теория Вернера А. (1891г. швейцарский химик). По этой теории в комплексных соединениях имеется правильное геометрическое расположение лигандов вокруг центрального атома или иона.

Лиганды могут образовать квадрат, тетраэдр, куб, пирамиду и т.д. Комплексные соединения состоят из внутренней и внешней среды. Во внутреннюю среду входят комплексообразователь и лиганды, образуя комплексную частицу. Заряд ее определяется как алгебраическая сумма зарядов составных частей. Комплексная частица в формуле заключена в квадратные скобки:

Например, [Pt(NH₃) ₄]²⁺ [Fe(CO) ₅]⁰

Здесь Pt²⁺ и Fe⁰ – комплексообразователи, а NH₃ и CO – лиганды. Число лигандов, связанное с комплексообразователем, называется координационным числом (к.ч.). Чаще всего к.ч. равно 4 или 6, но может быть меньше 6 (2), и больше (max=12).

Внутренняя среда комплекса Pt имеет заряд +2, а комплекс железа – нейтрален. Заряд внутренней сферы комплекса нейтрализуется противоположно заряженной внешней сферой [Pt(NH₃) ₄]SO₄;  K₃[Fe(CN) ₆]

В первом случае во внешней сфере катионы SO₄^2-, а во втором – катионы калия К⁺, связаны с комплексом ионной связью. Если комплексная частица нейтральна, внешняя среда отсутствует.

Классификация комплексных соединений.

1. Комплексные электролиты и неэлектролиты.

Комплексные соединения, имеющие внутренние и внешние сферы, являются электролитами и диссоциируют на ионы:

K₃[Fe(CN) ₆]D [Fe(CN) ₆]^3-

Нейтральные комплексы – неэлектролиты.

Классификация комплексов по заряду комплексного иона.

катионные

[Ag⁺¹(NH₃) ₂]Cl

анионные

K₃[Al³⁺(OH) ₆]

Нейтральные

[Pt²⁺(NH₃) ₂Cl₂]

3. Классификация комплексов по природе лигандов.

а) аммиачные комплексы

[Cu(NH₃)₄]SO₄

б) аквакомплексы

[Cu(H₂O)₄]SO₄

В) смешанные комплексы

K₂[PtCl₂Br₂]

Г) комплексные кислоты, основания, соли.

H₄[Fe(CN)₆] – кислота

[Pt(NH₃)₄](OH)₂ – основания

K₄[Fe(CN)₆] – соль

Номенклатура комплексных соединений.

Для составления названия комплексного соединения существуют следующие правила:

1. В названии комплексной частицы сначала лиганды, потом комплексообразователь.

2. Количество лигандов обозначается греческими числительными: моно(1), ди (2), три (3), тетра (4), пета (5), гекса (6), Гента (7), окта (8). Моно – обычно опускается.

3. Названия лигандов – нейтральных молекул – берут без изменения, за исключением NH₃ – амин; Н₂О – аква; СО – карбонил. К названиям анионов добавляют букву «О» (хлоро, нитрато и т. д.).

Весь материал - в документе.

2

Комплексные соединения

Комплексные соединения – большой класс неорганических веществ. В составе комплексных соединений выделяют центральный атом –комплексообразователь, роль которого выполняет ион или нейтральный атом металла побочной подгруппы. С комплексообразователем связаны донорно-акцепторной связью различные ионы или нейтральные молекулы, которые называются лигандами (или аддендами). Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю среду комплексного соединения, устойчивую как в кристаллическом веществе, так и в растворе.

Строение комплексных соединений

Представления о координационном строении комплексных соединений дает теория Вернера А. (1891г. швейцарский химик). По этой теории в комплексных соединениях имеется правильное геометрическое расположение лигандов вокруг центрального атома или иона. Лиганды могут образовать квадрат, тетраэдр, куб, пирамиду и т.д. Комплексные соединения состоят из внутренней и внешней среды. Во внутреннюю среду входят комплексообразователь и лиганды, образуя комплексную частицу. Заряд ее определяется как алгебраическая сумма зарядов составных частей. Комплексная частица в формуле заключена в квадратные скобки:

Например, [Pt(NH₃)₄]²⁺ [Fe(CO)₅]⁰

Здесь Pt²⁺ и Fe⁰ – комплексообразователи, а NH₃ и CO – лиганды. Число лигандов, связанное с комплексообразователем, называется координационным числом (к.ч.). Чаще всего к.ч. равно 4 или 6, но может быть меньше 6 (2), и больше (max=12).

Внутренняя среда комплекса Pt имеет заряд +2, а комплекс железа – нейтрален. Заряд внутренней сферы комплекса нейтрализуется противоположно заряженной внешней сферой [Pt(NH₃)₄]SO₄ ; K₃[Fe(CN)₆]

В первом случае во внешней сфере катионы SO₄^2-, а во втором – катионы калия К⁺, связаны с комплексом ионной связью. Если комплексная частица нейтральна, внешняя среда отсутствует.

Классификация комплексных соединений

1. Комплексные электролиты и неэлектролиты.

Комплексные соединения, имеющие внутренние и внешние сферы, являются электролитами и диссоциируют на ионы:

K₃[Fe(CN)₆] [Fe(CN)₆]^3-

Нейтральные комплексы – неэлектролиты.

1. Классификация комплексов по заряду комплексного иона.

1. Классификация комплексов по природе лигандов.

а) аммиачные комплексы

[Cu(NH₃)₄]SO₄

б) аквакомплексы

[Cu(H₂O)₄]SO₄

В) смешанные комплексы

K₂[PtCl₂Br₂]

Г) комплексные кислоты, основания, соли.

H₄[Fe(CN)₆] – кислота

[Pt(NH₃)₄](OH)₂ – основания

K₄[Fe(CN)₆] – соль

Номенклатура комплексных соединений

Для составления названия комплексного соединения существуют следующие правила:

1. В названии комплексной частицы сначала лиганды, потом комплексообразователь.

2. Количество лигандов обозначается греческими числительными: моно(1), ди (2), три (3), тетра (4), пета (5), гекса (6), Гента (7), окта (8). Моно – обычно опускается.

3. Названия лигандов – нейтральных молекул – берут без изменения, за исключением NH₃ – амин; Н₂О – аква; СО – карбонил. К названиям анионов добавляют букву «О» (хлоро, нитрато и т. д.).

4. Комплексообразователь называют латинским названием элементов.

5. К названиям комплексообразователя в анионных комплексах добавляют окончание – ат: [Fe(CN)₆]^{4 –} гексацианоферрат.

6. Степень окисления комплексообразователя обозначают римской цифрой в скобках после названия.

7. Если имеется несколько лигандов, то сначала называют заряженные лиганды, потом нейтральные.

[CO(NH₃)₃(NO₂)₃] – тринитротриамминкобальт (III)

K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия

[Zn(H₂O)₄](NO₃)₂ – нитрат тетрааквацинка (III)

Природа химической связи в комплексных соединениях

Образование комплексных соединений происходит по донорно-акцепторному механизму, где ион комплексообразователя акцептор, а лиганды – доноры.

Например: С_О³⁺



С_О27 – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁷

3d⁷ 4s² 4p













3d⁶ 4s⁰ 4p











C_O³⁺

При возбуждении электроны способны к спариванию.

3d 4s 4p







С_О³⁺

Остается 6 свободных орбиталей, которые способны образовывать связи с молекулами или ионами, имеющими свободные электронные пары.

3d 4s 4p







     

NH₃ NH₃ NH₃ NH₃ NH₃ NH₃

Происходит гибридизация d²sp³, образуя 6 гибридных орбиталей, образующих октаэдр.

Диссоциация комплексных соединений

1. Первичная диссоциация – на внешнюю и внутреннюю сферы.

K₃[Fe(CN)₆]  3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-

[Cu(NH₃)₄]SO₄  [Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^{2 –}

1. Вторичная (частичная) диссоциация комплексных ионов. Характеризуется константой нестойкости комплексных соединений.

[Fe(CN)₆]³⁺  Fe³⁺ + 6KN^-

C _Fe ³⁺  C⁶ _KN ^-

= 10 ^-31

K =

C _[Fe(CN)6] ^3-

Чем меньше К нестойкости, тем устойчивее комплексный ион.