Тема 1. Основные понятия химии комплексных соединений

1.1. Предмет химии комплексных соединений, ее место в системе наук. Задачи химии комплексных соединений.

1.2. Предварительные сведения о комплексных соединениях. Роль комплексных соединений в жизни растений и животных.

1.3. Создание учения о комплексных соединениях. Краткий исторический обзор основных этапов развития химии комплексных соединений. Ранние гипотезы и теории развития учения о комплексных соединениях. Довернеровские учения (Т.Грей, А.В.Гофман, С.М.Йоргенсен, К.В.Бломстранд, Д.И.Менделеев).

1.4. Основные положения теории А.Вернера: понятие о главных и побочных валентностях, центральном атоме и лигандах, координационном числе комплексообразователя и дентатности лигандов, внешней и внутренней сфере комплексного соединения. Формулировка понятия комплексного соединения.

1.5. Классификация лигандов и комплексов. Типы комплексных соединений (моно-и полиядерные комплексы, хелаты и внутрикомплексные соединения, изо-и гетерополисоединения, аммиакаты и аминаты, ацидосоединения, полигалогениды, гидраты и др). Особые отличия и свойства внутрикомплексных соединений: устойчивость, гидрофобность, окраска, преимущественная сольватируемость органическими растворителями. Хелатный эффект. Роль внутрикомплексных соединений в системе химико-аналитических операций.

1.6. Номенклатура комплексных соединений.

1.7. Изомерия комплексных соединений: геометрическая изомерия (цис-, транс-), координационная изомерия, координационная полимерия, оптическая изомерия, сольватная изомерия, ионизационная изомерия. Зависимость свойств комплексных соединений от взаимного расположения лигандов (значение геометрической изомерии, теория транс-влияния Черняева при изучении реакционной способности соединений).

Тема 2. Химическая связь в координационных соединениях.

2.1. Доквантовые представления о природе химической связи в комплексных соединениях: электростатические, поляризационные, ковалентные. Значение данных представлений в понимании причин образования комплексных соединений и их свойств.

2.2. Квантово-механические представления о природе химической связи в комплексных соединениях: метод валентных связей МВС, теория кристаллического поля (ТКП), метод молекулярных орбиталей (ММО). Взаимосвязь между методами, их возможности и ограничения в интерпретации и предсказании свойств комплексных соединений.

Тема 3. Процессы комплексообразования в растворах.

 3.1. Общая схема построения эксперимента при исследовании равновесий в растворах комплексных соединений. Типы химических равновесий в растворах комплексных соединений.

3.2. Взаимное  влияние природы растворителя и реагентов  на свойства друг друга. Влияние других компонентов раствора (буферных смесей, сорастворителей, кислот, оснований, солей, ионной силы раствора и др.) на процесс  комплексообразования.

3.3. Понятия аналитической формы комплекса, выхода аналитической комплексной формы. Математические функции, используемые для оценки аналитических форм комплексного соединения: функция протонирования, функция закомплексованности. Понятие об условных константах устойчивости, связь этих констант с термодинамическими. Значение условных констант устойчивости комплексных соединений для решения химико-аналитических задач. Понятие об эффективной константе устойчивости. Значение эффективной константы устойчивости для различных случаев комплексообразования: лиганд - анион слабой кислоты; наличие конкурирующих взаимодействий сопутствующих катионов, маскирующих агентов. Роль эффективной константы при выборе реагентов в целях маскирования мешающих ионов.

3.4. Наиболее распространенные методы изучения равновесий комплексообразования в растворах: метод непрерывных изменений, метод молярных отношений, ограниченно-логарифмический метод, метод прямой линии, метод отношения наклонов, метод относительного выхода Старика и Барбанеля. Исследование ступенчатого комплексообразования: методы Яцимирского, Бьеррума, Фронеуса, Ледена. Возможности и ограничения каждого метода.

Тема 4. Комплексообразование в неводных средах

4.1. Неводные растворители. Химические и физические свойства сольватов, образованных неводными растворителями. Направление химических реакции в среде неводных растворителей.

4.2. Учет специфических взаимодействий частиц растворенного вещества с неводными растворителями. Значение и перспективы использования комплексообразования в неводных средах при решении химико-аналитических задач.

Тема 5. Физико-химические методы исследования строения и свойств комплексных соединений

Криоскопия и эбуллиоскопия, термография, рентгеноструктурные исследования, рефрактометрия, полярометрия, магнитные свойства комплексных соединений, исследование спектров поглощения комплексных соединений.

Тема 6. Практическое значение комплексных соединений

Роль комплексных соединений в аналитической химии: в гравиметрии, спектрофотометрии, экстракции, сорбции. Применение комплексных соединений в биологии, медицине, сельском хозяйстве, экологии.

Вопросы для самостоятельной работы

Создание учения о комплексных соединениях. Краткий исторический обзор основных этапов развития химии комплексных соединений. Ранние гипотезы и теории развития учения о комплексных соединениях. Довернеровские учения (Т.Грей, А.В.Гофман, С.М.Йоргенсен, К.В.Бломстранд).

Классификация комплексов и лигандов. Типы комплексных соединений (моно-и полиядерные комплексы: хелаты и внутрикомплексные соединения, изо-и гетерополисоединения, аммиакаты и аминаты, ацидосоединения, полигалогениды, гидраты, кластеры и др). Особые свойства внутрикомплексных соединений: устойчивость, гидрофобность, окраска, преимущественная сольватируемость органическими растворителями. Хелатный эффект. Роль внутрикомплексных соединений в системе химико-аналитических операций. Номенклатура комплексных соединений. Изомерия комплексных соединений: геометрическая изомерия (цис-, транс-), координационная изомерия, координационная полимерия, оптическая изомерия, сольватная изомерия, ионизационная изомерия. Зависимость свойств комплексных соединений от взаимного расположения лигандов

Значение геометрической изомерии, теории транс-влияния Черняева и реакционная способность соединения. Хелатный эффект.

Химическая связь в координационных соединениях. Доквантовые представления: электростатические, поляризационные, ковалентные. Значение этих представлений в понимании причин образование комплексных соединений и их свойств.

Общая схема построения эксперимента при исследовании равновесий в растворах комплексных соединений. Типы химических равновесий комплексных соединений в растворах.

Взаимное влияние растворителя и растворенных частиц на свойства друг друга. Влияние других компонентов раствора (буферных смесей, сорастворителей, кислот, оснований, солей, ионной силы раствора и др.) на равновесие комплексообразования.

Математические функции, используемые для оценки процессов образования аналитических форм определяемых комплексов: функция протонирования, функция закомплексованности. Понятия аналитической формы комплекса, выхода комплекса. Понятие об условных константах устойчивости, связь этих констант с термодинамическими. Значение условных констант устойчивости комплексных соединений для решения химико-аналитических задач. Понятие об эффективной константе устойчивости. Значение эффективной константы устойчивости для различных случаев комплексообразования: лиганд - анион слабой кислоты; наличие конкурирующих взаимодействий сопутствующих катионов и др. Роль эффективной константы при выборе лигандов в целях маскирования мешающих ионов.

Неводные растворители. Химические и физические свойства сольватов, образованных неводными растворителями. Направление химических реакции в среде неводных растворителей. Комплексообразование в неводных средах. Учет специфических взаимодействий частиц растворенного вещества с неводными растворителями. Значение и перспективы использования комплексообразования в неводных средах при решении химико-аналитических задач.

Роль комплексных соединений в аналитической химии: в гравиметрии, спектрофотометрии, экстракции, сорбции. Применение комплексных соединений в биологии, медицине, сельском хозяйстве, экологии.