 |
Глава 8. Элементы Периодической системы Д.И. Менделеева: способность к образованию комплексов
|
|
|
|
8.1. Элементы s -секции
8.2. Элементы p -секции
8.3. Элементы d -секции
8.4. Лантаноиды и актиноиды
Способность химического элемента образовывать комплексы является одним из его важнейших свойств и определяется в основном строением электронной оболочки, т.е. положением элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Под способностью элемента к комплексообразованию можно понимать как устойчивость образуемых ими комплексов, так и разнообразие их типов.
Для качественной сравнительной характеристики комплексообразующей способности элементов целесообразнее использовать способность элементов давать наибольшее количество комплексных соединений основных типов. Элементы, образующие лишь отдельные типы комплексных соединений, будем называть нетипичными комплексообразователями.
Ниже приводится краткий обзор комплексообразующей способности элементов в соответствии с их расположением в Периодической системе.
8.1. Элементы s -секции
s -элементы не относятся к типичным комплексообразователям (за исключением бериллия и отчасти магния). Для бериллия известен широкий круг комплексных ионов, например [BeF4]2-, [Be(OH)4]2-, [Be(CO3)2]2-, и внутрикомплексных соединений, причем в большинстве комплексов бериллия во внутреннюю сферу входят кислородсодержащие лиганды.
Способность к комплексообразованию во IIА-группе резко уменьшается по ряду Be > Mg > Ca > Sr > Ba > Ra и уже кальций, как и щелочные элементы, практически не имеет устойчивых комплексных соединений.
8.2. Элементы p -секции
p -элементы могут быть, в зависимости от положения в Периодической системе, и типичными комплексообразователями, и служить лигандами.
Для галогенов более характерна роль лигандов. Однако в анионгалогенатах такие элементы VIIA-группы, как At, I, Br выполняют и функции комплексообразователей.
|
|
|
У элементов VIA-группы - халькогенов - способность к комплексообразованию увеличивается от кислорода к полонию, по мере увеличения металличности. Теллур и полоний являются комплексообразователями в различных ацидокомплексах типа Cs[TeBr6].
Среди элементов VA и IVA-групп наибольшей склонностью к комплексообразованию обладают Sb, Bi, Sn и Pb, причем эти элементы образуют и различные многоядерные комплексные соединения.
Все элементы IIIA-обладают достаточно высокой комплексообразующей способностью. Минимальная способность к комплексообразованию наблюдается у элементов VIIIA-группы.
8.3. Элементы d -секции
d -элементы, как правило, являются типичными комплексообразователям и, причем максимальная способность к комплексообразованию принадлежит элементам VIIIБ-группы. Вообще говоря, для d -элементов известны почти все типы комплексных соединений.
Характерной особенностью d -элементов является их способность образовывать прочные комплексы не только с анионными лигандами, но и с нейтральными, например, с молекулами CO, NH3, H2O, NO, ненасыщенными углеводородами и т.д.
Во многих комплексных соединениях d -элементы находятся в низшей степени окисления (часто – нулевой). Пониженная степень окисления элемента-комплексообразователя стабилизируется наличием d (p)- p (p)-связи с участием заполненных электронами орбиталей комплексообразователя и вакантных орбиталей лигандов.
Лантаноиды и актиноиды
f -элементы Периодической системы, подобно бору и алюминию, образуют различные комплексные соединения, которые, однако, более устойчивы, чем производные B и Al. Особенно характерными для f -элементов являются комплексы с кислородсодержащими лигандами. Но, в отличие от d -элементов, лантаноиды (4 f -элементы) образуют сравнительно небольшое число комплексов. Это объясняется неспособностью внутренних f -орбиталей к гибридизации, которая могла бы привести к появлению прочных ковалентных связей, а также более значительными размерами ионов 4 f -элементов по сравнению с ионами d -элементов. Увеличение размеров ионов приводит к ослаблению электростатического притяжения комплексообразователя и лигандов. В комплексах с участием 4 f -элементов связи металл-лиганд носят почти исключительно ионный характер.
|
|
|
Актиноиды (5 f -элементы) более склонны к образованию комплексов, чем лантаноиды (4 f -элементы). Это различие вызвано участием 5 f -орбиталей в гибридизации с образованием ковалентных связей с лигандами. Энергия 5 f -, 6 d -, 7 s - и 7 p -орбиталей сравнимы между собой и, следовательно, переход электронов с одной атомной орбитали на другую не требует существенной затраты энергии. Поэтому часто для 5 f -элементов невозможно точно указать, какие именно орбитали участвуют в образовании связей в комплексах, а также определить характер данной связи как ионной или ковалентной.
Литература
1. Степин Б. Д., Цветков А. А. Неорганическая химия: Учебник для хим. и химико-технол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1994. – 608 с.: ил.
2. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность. Учебник для вузов. Перевод с англ. – М.: Химия, 1987, 696 с.: ил.
3. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ: Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1996 (1еизд.), 1997 (2е изд.), 480 с.: ил.
4. Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ. Справочное пособие. – М.: Химия, 1987. – 320 с.
5. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Задачи по неорганической химии: Учебное пособие для хим.-технол. вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 319 с.; ил.
6. Лидин Р. А., Аликберова Л. Ю., Логинова Г. П. Неорганическая химия в вопросах: Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1991. – 256 с.
|
|
|
