Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

II . Комплексные соединения и их номенклатура




 

 

До конца XIX века изучение комплексных соединений носило чисто описательный характер. 1893 год швейцарский химик Альфред Вернер создал координационную теорию. Суть ее заключается в следующем: в комплексных соединениях имеется правильное геометрическое размещение атомов или групп атомов, называемых лигандами или аддендами, вокруг центрального атома – комплексообразователя.

Таким образом, химия комплексных соединений изучает ионы и молекулы, состоящие из центральной частицы и координированных вокруг нее лигандов. Центральная частица – комплексообразователь и непосредственно связанные с ней лиганды, образуют внутреннюю сферу комплекса. Для неорганических лигандов, чаще всего, число их совпадает с координационным числом центральной частицы. Таким образом, координационное число – это общее число нейтральных молекул илиионов (лигандов), связанных с центральным атомом в комплексе.

Первоначально к комплексным (координационным) соединениям относили только те соединения, в которых была превышена стехиометрическая валентность (степень окисления элемента) центрального атома. По этим представлениям комплекс состоит из центрального атома, окруженного непосредственно связанными с ним отдельными атомами (или ионами) и электронейтральными группами (молекулами); остальные (не связанные непосредственно с центральным атомом) ионы образуют внешнюю сферу комплексного соединения. Атомы (или ионы) и группы связанные с центральным атомом называются лигандами, а их суммарное число - координационным числом центрального атома. Координационное число всегда больше числа, определяющего стехиометрическую валентность (степень окисления элемента) центрального атома.

Ионы, находящиеся за пределами внутренней сферы, образуют внешнюю сферу, комплексного соединения. В формулах внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки.

лиганды

 

K4 [Fe(CN)6]       [Fe(CN)6]4- - внутренняя сфера или комплексный ион

ион-                                         координационное число

комплексообразователь           

 

 Комплексообразователями служат:

1)  положительные ионы металлов (чаще d-элементы): Ag+, Fe2+, , Fe3+, Cu2+, Al3+, Co3+; и др. (ионы- комплексообразователи).

2)  реже - нейтральные атомы металлов, относящиеся к d-элементам: (Сo, Fe, Mn и др.)

3) некоторые атомы неметаллов с различной положительной степенью окисления - B+3, Si+4, P+5 и др.

     

Лигандами могут быть:

1)  отрицательнозаряженные ионы (OH-, Hal -, CN - -цианогруппа, SCN- - тиоцианогруппа, NH2- -аминогруппа, и др.)

2) полярные молекулы: H2O (название лиганда - «аква»), NH3 («аммин»),

CO («карбонил»).

Таблица 5.

Названия некоторых лигандов

формула название формула название
CH3COO- -ацетато CN- -циано
CO32- -карбонато H- -гидридо
SO42- -сульфато SO32- -сульфито
C2O42- -оксалато H2O -аква
SCN- -тиоцианато (роданидо) NH3   -аммин  
NO2- (-ONO) -нитро (нитрито) CO -карбонил
OH- -гидроксо Вr - -бромо
S2- -тио Cl - -хлоро
SO3S2- -тиосульфато F - -фторо

 

 

Таким образом, комплексными соединениями (координационными соединениями) называются сложные химические соединения, в составе которых имеются комплексные ионы, образованные центральным атомом в определенной степени окисления (или с определенной валентностью) и связанными с ним лигандами.

Классификация комплексных соединений:

 

I. По характеру лигандов:

1. Аквакомплексы (H2O)

2. Гидроксокомплексы (OH)

3. Амминкомплексы (NH3) - аммиакаты

4. Ацидокомплексы (с кислотными остатками - Сl-, SCN-, S2O32- и другие)

5. Карбонилкомплексы (СО)

6. Комплексы с органическими лигандами (NH2-CH2-CH2-NH2  и др.)

7. Анионгалогенаты (Na [I Cl4])

          8.  Аминокомплексы (NH2)

 

II. По заряду комплексного иона:

     1. Катионного типа - заряд комплексного иона - положительный

     2. Анионного типа - заряд комплексного иона - отрицательный.

 

Для правильного написания комплексного соединения необходимо знать степень окисления центрального атома, его координациооное число, природу лигандов и заряд комплексного иона.

Координационное число можно определить как число σ - связей между нейтральными молекулами или ионами (лигандами) и центральным атомом в комплексе.

Величина координационного числа определяется, главным образом, размерами, зарядом и строением электронной оболочки комплексообразователя.

Наиболее часто встречается координационное число 6. Оно характерно для следующих ионов: Fe2+, Fe3+, Co3+, Ni3+, Pt4+, Al3+, Cr3+, Mn2+ , Sn4+.

K3[Fe(CN)6] калия гексацианоферрат (III) 

Na3[Co(NO2)6] натрия гексанитрокобальтат (  III)    

[Cr(H2O)6] Cl3    гексааквахрома (III) хлорид                                                       

Координационное число 4 встречается у 2-х-зарядных ионов и у алюминия или золота: Hg2+, Cu2+, Pb2+, Pt 2+, Au3+ , Al3+.

[Cu(NH3)4] (OH)2 - тетрааммин меди(II) гидроксид;

Na2[Cu(OH)4 ] – тетрагидроксокупрат (II) натрия

K2 [HgI4] – тетраиодомеркурат (II) калия;

H[AuCl4] – тетрахлороаурат(III) водорода.

Часто координациооное число определяется как удвоенная степень окисления иона-комплексообразователя: у Hg2+, Cu2+, Pb2+ - координационное число равно 4; у Ag+, Cu+ - координационное число равно 2.

 

 

 Определение заряда комплексообразователя и комплексного иона:

1.Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы с обратным знаком; он также равен сумме заряда комплексообразователя и всех лигандов.

+2     х -1   

K2[HgI4]      +2+ (- 1) ·4 =х х = -2

 

2. Заряд комплексообразователя равен алгебраической сумме зарядов лигандов и внешней сферы (с обратным знаком).

х     0        -1

[Ag(NH3)2] Cl       х +0·2 +(–1)·2 = 0; х=2-1= +1  

х       0              2-

[Cu(NH3)4] SO4        х+ 4· 0 -2 = 0 х = +2

3.Чем больше заряд центрального атома и меньше заряд лиганда, тем больше координационное число.

 

Существует несколько способов названий комплексных соединений.

 

1.Традиционные специфические вненоменнклатурные названия.

Например:

K4 [Fe(CN)6] – желтая кровяная соль, ферр о цианид калия;

K3 [Fe(CN)6]  - красная кровяная соль, ферр и цианид калия.

2. Номенклатура, предложенная Альфредом Вернером, которую усовершенствовали его последователи:

а) комплексные катионы называли так: вначале отрицательнозаряженные лиганды внутренней сферы с окончанием «О» (хлоро-, родано- и т.д.); для обозначения их количества добавляли греческие числительные: 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса (моно - не принято указывать). Затем называли нейтральные лиганды, причем молекулу воды «аква», молекулу аммиака – «аммин». Затем называли атом металла – комплексообразователя и внешнесферные анионы. Атом металла - на латинском языке с окончанием, зависящем от степени окисления металла.

 

 

Таблица 6

Окончания металла – комплексообразователя в зависимости от степени окисления

степень окисления I II III IV V VI VII VIII
окончание а о и е ан он ин ен

 

Например:

[Pt (NH3)4] CI2 – тетраамминплатинохлорид;

[Co(NH3)5CI] SO4 – хлоропентаамминкобальтисульфат.

б) комплексные анионы называли следующим образом: также называли лиганды, как и в катионном комплексе, после чего следует название металла с соответствующим окончанием, характеризующим его степень окисления, к которому добавляется суффикс «ат». В заключение в родительном падеже называют внешнесферные катионы.

Например:

K[Ag(CN)2] – дицианоаргенат калия;

К2 [PtCI6]           - гексахлороплатинат калия.

в) нейтральные комплексы: названия строят аналогично, но к наименованию металла – комплексообразователя не прибавляют никаких окончаний. Например:

[Cr(NH3)3(NO2)3]  - тринитротриамминкобальт.

 

3. Номенклатура, рекомендованная Международным союзом по чистой и прикладной химии. Ее можно рассматривать как усовершенствованную и модернизированную номенклатуру Вернера. Лиганды называют аналогично и в том же порядке. После этого называют металл – комплексообразователь, указывая степень окисления римскими цифрами в скобках. Если комплекс - анион, то к названию атома добавляют суффикс «ат». Если лиганды – сложные молекулы, то числительные изменяют на бис-, трис-, тетракис-, пентакис-, гексакис-.

Катион можно называть вместе с анионом в именительном падеже и слитно, если катион в родительном падеже, то наименования катиона и аниона – отдельно.

Например:

[Co(NH3)5CI]SO4 – хлоропентаамминкобальт (III) сульфат,

                            или хлоропентаамминкобальта (III) сульфат.

Возможна перемена местами названия аниона и катиона: сульфат хлоропентаамминкобальта (III).

[UCI2{(CH3)2SO}6] [UCI6]  - гексакис(диметилсульфоксид)дихлоруран (IV) гексахлороуранат (IV).

В последнем случае и катион, и анион – координационные частицы. Как видно, порядок расстановки скобок иной, чем в математике: квадратные, фигурные, круглые.

В русском названии комплексных соединений однозначно в катионных комплексах металл – комплексообразователь называют русским названием элемента, а в анионных – латинским.

Например:

[Cu(NH3)4] SO4   тетраамминмеди (II) сульфат

[Ag(NH3)2] Cl диамминсеребра (I) хлорид

[CoI6] Cl3 – гексаиодокобальта (Ш) хлорид

[Al(C2O4)(H2O)5] Cl – оксалатопентаакваалюминия (Ш) хлорид

                           (окалат - двухзарядный анион щавелевой кислоты)

[Fe(H2O)6]Cl3 –гексаакважелеза (Ш) хлорид

[Zn(H2O)4](NO3)2 - тетрааквацинка (II) нитрат

[Pt(NH3)4Cl2]Cl2 - дихлоротетраамминплатины (IV) хлорид

K3[FeF6] – калия гексафтороферрат (Ш);       

Na3[Co(NO2)6] – натрия гексанитрокобальтат (III);

NH4 [Hg(CO)2 (SCN)2] –аммония дитиоцианодикарбонилмеркурат (I)

K3[Fe(CN)6] – калия гексацианоферрат (III)  

                  (или трикалий гексацианоферрат)

K2[Zn(CNS)4] – калия тетрароданоцинкат (II)

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

                  (или тетракалий гексацианоферрат)

K[Au(OH)4] – калия тетрагидроксоаурат (III)

Na2[Fe(CN)5NO] – натрия нитрозилпентацианоферрат (III)

K3[Fe(CN)5CO] – калия карбонилпентацианоферрат (II)

K[Fe(NH3)2(CN)4] – калия тетрацианодиамминферрат (III)

(NH4)2[Рt(OH)2Cl4] – аммония дигидроксотетрахлороплатинат (IV)

 Нейтральные комплексы:

 [Fe(CO)5] – пентакарбонилжелезо

 [Co(NH3)3(NO2)3] - тринитротриамминкобальт (III)

[Pt(P(C6H5)3)2Cl2] - дихлорбистрифенилфосфинплатина (III)

[Сг(Н2О)3 Fe3] - трифторотриаквахром

[Со(NН3)3(NО2)2C1] – динитритохлоротриамминкобальт.

В некоторой литературе даны и другие модификации названий комплексных соединений.

 

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...