 |
Лабораторная работа № 6. Комплексные соединения. Пример комплексного соединения приведен на рис. 2.
|
|
|
|
Лабораторная работа № 6
Комплексные соединения
Комплексные соединения – это частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к центральному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами.
Лигандами могут быть частицы, представлявшие собой молекулы (H2O, CO, NH3 и др. ) или анионы (OH-, Cl-, PO43- и др. ). Различают унидентатные или монодентатные лиганды (связанные с центральным атомом через один из своих атомов, то есть одной связью), бидентатные (связанные с центральным атомом через два своих атома, то есть двумя связями), тридентатные и т. д.
По заряду комплексные частицы могут быть катионами, анионами, а также нейтральными молекулами. Комплексные соединения, включающие такие частицы, могут относиться к различным классам химических веществ (кислотам, основаниям, солям). Примеры: H[AuCl4] – кислота, [Ag(NH3)2]OH – основание и K3[Fe(CN)6] – соли.
Обычно комплексообразователь – ион или атом металла. Степень окис-ления комплексообразователя может быть положительной или равной нулю.
Координационное число (КЧ) определяется количеством лигандов и зависит от электронного строения центрального атома, от его степени окисле-ния, размеров центрального атома и лигандов, условий образования комплекс-ного соединения, температуры и других факторов. КЧ может принимать значения от 2 до 12. Чаще всего оно равно шести, несколько реже – четырем.
Пример комплексного соединения приведен на рис. 2.
Рис. 2. Строение комплексного соединения CuSO4·5Н2О
или [Cu(H2O)4]SO4·Н2О
Под действием создаваемого ионом электрического поля молекулы воды определенным образом ориентируются и затем притягиваются к иону противоположно заряженным концом диполя. За счет такого притяжения в растворе образуется гидратированный ион. Если впоследствии раствор будет концентрироваться, то из него станут выделяться кристаллы растворенного вещества, заключающие в своем составе данный ион. Если при этом непосредственно окружающие его в молекулы воды связаны с ним непрочно, то вода не войдет в состав кристалла. Если связь иона с молекулами воды достаточно прочна, то в состав кристалла он войдет с некоторым числом молекул связанной «кристаллизационной» воды. В результате получится кристаллогидрат данного вещества, представляющий собой комплексное соединение. Например, фиолетовый кристаллогидрат СrСl3·6Н2О является в действительности комплексным соединением [Сr(Н2О)6]Сl3, в котором комплексообразующий ион (Сr3+) удерживает во внутренней сфере шесть молекул воды. Подобным же образом, как комплексные соединения, следует рассматривать и многие другие кристаллогидраты солей.
|
|
|
Образование комплексного соединения может происходить при взаимо-действии иона не только с водой в водной среде, но и с другими нейтральны-
ми молекулами. Например, при действии аммиака на водный раствор СuСl2 образуется комплекс состава [Cu(NH3)4]Cl2, диссоциирующий на ионы
[Cu(NH3)4]2+ и 2Сl–.
Комплексообразование не обязательно должно протекать в водном растворе. Комплексные соединения часто образуются и при взаимодействии твердых веществ с газообразными (например, безводный СаСl2 в атмосфере газообразного аммиака дает комплекс состава [Ca(NH3)8]Cl2). При этом сущность самого процесса остается при этом той же самой и заключается в присоединении нейтральных молекул к тому или иному иону соли за счет возникающего между ними взаимного притяжения.
Используются два вида структурных формул комплексных частиц: с указанием формального заряда центрального атома и лигандов либо с ука-занием формального заряда всей комплексной частицы (рис. 3).
|
|
|
Рис. 3. Структурные формулы комплексных частиц
Для характеристики формы комплексной частицы используется пред-ставление о координационном полиэдре (многограннике) (рис. 4).
Рис. 4. Наиболее распространенные полиэдры с различными координационными числами
Входящие в состав комплексных соединений комплексные частицы довольно разнообразны. Поэтому для их классификации используется несколько классификационных признаков: число центральных атомов, тип лиганда, координационное число и другие.
По числу центральных атомов комплексные частицы делятся на одноядерные и многоядерные. Центральные атомы многоядерных комплексных частиц могут быть связаны между собой либо непосредственно, либо через лиганды. И в том, и в другом случае центральные атомы с лигандами образуют единую внутреннюю сферу комплексного соединения (рис. 5).
|
|
|
