Комплексные соединения. Структура. Классификация. Номенклатура

КОМПЛЕКСНЫМИ называются соединения, в узлах которых находятся комплексы, способные к самостоятельному существованию в растворе. Основополагающие понятия ввёл в химию А.Вернер. Внутри квадратных скобок - внутренняя сфера, она состоит из центарльного атома или иона комплексообразователя и лигандов, а за квадратными скобками - внешняя сфера. В зависимости от заряда комплексной частицы комплексные соединения делятся на: 1) катионные, 2) анионные, 3) нейтральные комплексы - внутримолекулярные соединения. Роль комплексообразователя может играть практически любой элемент периодической системы. Типичные металлические элементы мало способны к образованию комплексных соединений с неорганическими лигандами, как правило, их комплексы катионные. Неметаллы чаще образуют анионные комплексы. Амфотерные элементы способны образовывать и анионные, и катионные комплексы. Другое название комплексных соединений - координационные соединения - характеризует их СТРУКТУРНУЮ ОСОБЕННОСТЬ - наличие у них координационной (внутренней) сферы. В состав координационной сферы входят комплексообразователь (центральный атом или ион) и лиганды (молекулы или ионы, непосредственно связанные с комплексообразователем). При написании формул внутреннюю или координационную сферу заключают в квадратные скобки. Заряд координационной сферы равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов и может быть положительным, отрицательным или нулевым. Частицы, находящиеся за пределами внутренней сферы, образуют внешнюю сферу комплексного соединения. Координационное число - количество мест во внутренней сфере комплекса, которые могут занять лиганды (заряд комплексообразвателя 1;2;3;4 – координационное число 2; 4,6; 6,4; 8). В роли комплексообразователя чаще всего выступают ионы переходных металлов, реже нейтральные атомы и ионы.

НОМЕНКЛАТУРА: В соответствии с правилами ИЮПАК (МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ) наименования комплексных соединений образуются следующим образом. Сначала называют анион в именительном падеже, а затем катион в родительном падеже. В названии координационной сферы (независимо от заряда) перечисляют её части справа налево, при этом сначала называют количество лигандов, а затем сам лиганд, последним называют комплексообразователь с указанием его степени окисления. Если внутренняя сфера содержит разные лиганды, то сначала перечисляют отрицательно заряженные лиганды, потом - электронейтральные молекулы. Для обозначения количества лигандов используются греческие числительные: моно, ди, три, тетра, пента. Гекса, гепта, окта и тд. Если комплексная частица заряжена положительно, то комплексообразователь называют по-русски в родительном падеже. Если комплексная частица не имеет заряда, то комплексообразователь называют тоже по-русски, но в иминительном падеже. При отрицательном заряде комплексной частицы комплексообразователю дают латинское название с окнчанием –ат, степень окисления его указывают в скобках римскими цифрами.

K4[Fe(CN)6] - гекса(6)циано(CN)феррат(Fe)(III)калия(K)

[Cr(OH2)6]Cl3 - хлорид гексааквахрома(III)

[Fe(CO)5] - пентакарбонилжелезо

46. Степень окисления элементов и правила её определения. Примеры определения степени окисления в соединениях, содержащих более двух различных элементов.

Степень окисления – это заряд, который приобрел бы атом в соединении, если бы все электронные пары его химических связей полностью сместились в сторону более электроотрицательных атомов, или иначе – это условный заряд атома в соединении, вычисляемый исходя из предположения, что вещество состоит только из ионов.

Количественно степень окисления определяется, как правило, числом валентных электронов, частично или полностью смещенных от данного элемента в химическом соединении (положительная степень окисления) или к нему (отрицательная степень окисления).

Правила: 1) Степень окисления кислорода принимается равной -2. Исключение составляют перекись водорода (H2O2) и её производные, например: BaO2, в которых кислород имеет степень окисления -1; надпероксиды (KO2) и озониды (KO3), в которых степень окисления составляет -1/2 и -1/3 соответственно; а также фторид кислорода OF2, степень окисления кислорода в котором равна +2.

2) Водород в соединениях имеет, как правило, степень окисления +1. Исключением являются гидриды активных металлов (NaH, CaH2), в которых водород имеет степень окисления -1.

3) Степень окисления щелочных металлов равна +1

4) Степень окисления атомов, входящих в состав простых веществ, равна нулю.

5) В молекуле алгебраическая сумма степеней окисления входящих в нее атомов равна нулю, а в сложном ионе – его заряду.

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ - формальный заряд атома, исходя из предположения ионного строения вещества (полной передачи валентных электронов от одного атома к другому). В простых соединениях степень окисления элемента равна 0. Алгебраическая сумма всех атомов нейтрального соединения равна 0, а в ионе – заряду иона. В отличие от зарядов иона, который указывают сверху справа, степень окисления принято обозначать арабской цифрой сверху символа элемента со знаком «+» или «-». При этом абсолютная величина заряда указывается в любом случае, а не опускается (например, единичный положительный заряд обозначается символом «+», а единичную степень окисления «-1»). Как правило, при указании степеней окисления сначала следует знак «+» или «-», а затем абсолютная величина, например, (S⁺⁶, Mn⁺², Cl^-1) ПРАВИЛА: 1) Степень окисления кислорода принимается равной -2. Исключение составляют перекись водорода (H₂O₂) и ее производные (BaO₂ ) в которых кислород имеет степень окисления -1; надпироксиды (KO₂) и озониды (KO₃), в которых степень окисления -1/2 и -1/3 соответственно; а также фторид кислорода (OF₂) степень окисления кислорода в котором равна +2. 2) Водород в соединениях имеет, как правило, степень окисления +1 (H₂O, HCl, HClO₃, NH₄NO₃). Исключением являются гидриды активных металлов (NaH, CaH₂), в которых водород имеет степень окисления -1. 3) Степень окисления щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) равна +1. 4) Степень окисления атомов, входящих в состав простых веществ, равна нулю. 5) В молекуле алгебраическая степеней окисления, входящих в нее атомов равна нулю, а в сложном ионе – его заряду. Например в соединении P₂O₃ степень окисления фосфора +3 в соединении PH₃ степень окисления фосфора -3, в соединении HBO₂ степень окисления бора составляет +3. Нельзя отождествлять степень окисления с валентностью. Даже если абсолютные их значения совпадают. Валентность атома, определяемая как число химических связей. Которыми данный атом соединен с другими атомами. Не может иметь знака и равняться нулю. У элементов 1-3 групп существуют единственные степени окисления - положительные и равные по величине номерам групп. У элементов 4-6 групп, кроме положительной степени окисления, соответствующей номеру группы и отрицательной, соответствующей разности между номером группы и числом 2. Для 4,5,6 групп промежуточные степени окисления соответственно равны +2, +3 и +4. Элемент 5 группы - висмут - встречается почти исключительно в трехвалентном состоянии, т.е в степени окисления +3. У галогенов существуют степени окисления +7, +5, +3, +1, -1. Фтор не имеет положительных степеней окисления и в соединениях с другими элементами существует только в одной степени окисления -1.

У некоторых элементов побочных подгрупп устойчивые степени окисления следует просто запомнить - Cr (+6 и -3); Mn (+7,+6,+4,+2); Fe Co Ni (+3 и +2); Cu (+2 и +1); Ag (+1); Au (+3 и +1); Zn Cd (+2); Hg (+2 и +1); ртуть со степенью окисления +1 встречается в соединениях, содержащих всегда два атома ртути (Hg₂Cl₂).

As ₂⁺³ S ₃^-2 + 28H ⁺¹ N ⁺⁵ O ₃^-2 (к) = 2H ₃⁺¹ As ⁺⁵ O ₄^-2 + 3H ₂⁺¹ S ⁺⁶ O ₄^-2 + 28N ⁺⁴ O ₂^-2 + 8H ₂⁺¹ O ^-2

27. Кислоты. Их классификация. Общие химические свойства кислот на основе представлений, об электролитической диссоциации. Специфические свойства азотной кислоты.