Комплексные соединения

Комплексные соединения (КС) составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. К ним также относятся многие металлоорганические соединения, связывающие ранее разобщённые неорганическую и органическую химию. Многие комплексные соединения – витамин В₁₂, гемоглобин, хлорофилл и другие играют большую роль в физиологических и биохимических процессах. Наиболее удачно свойства и строение комплексных соединений объясняет координационная теория, предложенная в 1893 г. швейцарским химиком, лауреатом Нобелевской премии Альфредом Вернером.

Основные положения координационной теории

В молекуле любого комплексного соединения один из ионов, обычно положительно заряженный занимает центральное положение и называется комплексообразователем или центральным ионом. Нельзя сказать, что комплексные соединения построены всегда из ионов; в деиствительности эффективные заряды атомов и молекул, входящих в состав комплекса, обычно невелики. Более правильно, поэтому, пользоваться термином центральный атом. Вокруг него в непосредственной близости расположено, или, как говорят, координировано некоторое число противоположно заряженных ионов или электронейтральных молекул, называемых лигандами (или аддендами) и образующих внутреннюю координационную сферу. Число лигандов, окружающих центральный ион, называется координационным числом (кч.)

Внутренняя сфера комплекса в значительной степени сохраняет стабильность при растворении. Её границы обозначают квадратными скобками [ ]. Ионы, находящиеся во внешней сфере, в растворах легко отщепляются. Поэтому говорят, что во внутренней сфере ионы связаны неионогенно, а во внешней − ионогенно. Например:

КС Формула Комплексный ион Формула Центр.атом (ион) Лиганды Кч

Хлорид гексамминкобальта (III) CoCl3•6NH3 г ексамминкобальт(III) [Co(NH3)6]3+ кобальт 6 молекул NH3 6

Стрелки на схеме символически изображают координационные или донорно-акцепторные связи.

Простые лиганды, например H₂O, NH₃, CN^-, и Сl^- называются монодентантными, поскольку каждый из них способен образовывать только одну координационную связь (занимают во внутренней координационной сфере одно место). Существуют лиганды, образующие с центральным атомом 2 и более координационные связи. Такие лиганды называются би- и полидентантными. Примером бидентантных лигандов могут служить

оксалатный ион С₂О₄^2- и молекула этилендиамина C₂N₂H₈

Способностью образовывать комплексные ионы обладают, как правило, d − элементы, но и не только; Al и B также образуют комплексные ионы. Комплексные ионы, образуемые d−элементами, могут быть электронейтральными, положительно или отрицательно заряженными:

нейтральный комплекс	[Ni(CO)4]	тетракарбонилникель (0)
анионный комплекс	[Fe(CN)6]4-	гексацианоферрат (II)
катионный комплекс	[Fe(H2O)6]3+	гексаакважелезо (III)

В анионных комплексах для обозначения центрального атома металла используется его латинское название, а в катионных − русское.

Названия лигандов в комплексном соединении			Названия комплексных анионов некоторых элементов
Нейтральные лиганды	H2O NH3 CO NO	Аква Аммин Карбонил Нитрозил	B Al Si Ti V Cr Mn Fe Co Ni	Борат Алюминат Силикат Титанат Ванадат Хромат Манганат Феррат Кобальтат Никелат (никколат)	Cu Zn Ge Ag Sn Au Hg Pb Bi	Купрат Цинкат Германат аргентат Станнат Аурат Меркурат Плюмбат Висмутат
Анионные лиганды	F-,Cl- Br-, I- S2- OH- CN- NO2- S2O32-	Фторо-, хлоро- Бромо-, иодо- Сульфидо- Гидроксидо- Циано- Нитро- Тиосульфато-

Заряды, имеющиеся на комплексном ионе, делокализованы по всему иону. Для описания

химической связи в подобных ионах используется резонансная структура, представляющая собой гибрид из всевозможных распределений электронов. Различные распределения называются каноническими структурами.

Например, нитрат-ион имеет следующие канонические и резонансные структуры: