Строение комплексных соединений

Комплексными называются соединения более высокого порядка, в узлах кристаллической решетки которых находятся сложные частицы (комплексы), построенные за счет координации вокруг атома либо иона определенного числа молекул или противоположно заряженных ионов и способные к самостоятельному существованию при переходе вещества в растворенное либо расплавленное состояние.

Следует подчеркнуть, что такое определение является далеко не достаточным и применимо лишь в определенных пределах.

Альфред Вернер (1866 – 1919) – швейцарский химик, лауреат Нобелевской премии по химии (1913). В 1893 году опубликовал основополагающую работу «О строении неорганических соединений», в которой предложил координационную теорию строения комплексных соединений, основанную на нескольких постулатах (постулаты Вернера). Для обоснования своей теории синтезировал множество комплексных соединений и разработал экспериментальные методы определения их состава и строения, разработал систематику всех известных тогда комплексов. В 1899 предсказал существование оптически активных комплексных соединений, не имеющих асимметрического углеродного атома.К 1911 Вернер осуществил целенаправленный синтез более чем 40 оптически активных координационных соединений, что окончательно убедило химическое сообщество в справедливости его теории. Представления Вернера составили теоретический фундамент химии комплексных соединений и получили широкое приложение в различных областях химии.

Комплексные соединения (КС) составляют обширный и разнообразный класс веществ. К ним принадлежат также многие металлоорганические соединения, связывающие воедино неорганическую и органическую химию. Комплексные или координационные соединения жизненно необходимы для успешного протекания многих процессов в биологических системах. Достаточно сказать, что к комплексам по своей природе относятся гемоглобин и хлорофилл, некоторые витамины и многие ферменты.

Изучение комплексных соединений до конца XIX века носило исключительно описательный характер и состояло из серии попыток объяснить существование и структуру гидратов, аммиакатов, двойных солей и других веществ данного типа.

Николай Семёнович Курнаков (1860 –1941) – выдающийся русский физико-химик, профессор (1893), заслуженный профессор (1907), доктор химических наук (1909), академик Петербургской академии наук (1913) и АН СССР, лауреат Сталинской премии, создатель физико-химического анализа.

Обобщением этих данных стала координационная теория, предложенная в 1893 году швейцарским химиком А. Вернером. Она позволила понять причину образования комплексов и установить строение многих из них. Данная теория, развитая и подкрепленная экспериментальными исследованиями других ученых, обеспечила быстрое развитие химии комплексных соединений на рубеже XIX и XX столетий. Однако широкое признание и научное обоснование теория Вернера получила лишь после создания электронной теории химической связи и валентности.

В изучении комплексных соединений важную роль сыграли труды русских ученых Н.С. Курнакова, Л.А. Чугаева, И.Н. Черняева, А.А. Гринберга и др.

Центральное место любого комплексного соединения занимает комплексообразователь (М), называемый иначе центральным атомом (или ядром) комплекса. В его роли чаще всего выступают положительно заряженные ионы металлов (Fe³⁺, Fe²⁺, Cr³⁺, Ag⁺, Co³⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ и др.) или их электронейтральные атомы (Fe, Zn, Co и др.). В некоторых случаях комплексообразователем может быть и атом неметалла, находящийся (чаще всего) в своей высшей степени окисленности (Si⁺⁴, P⁺⁵, S⁺⁶), и даже простой анион, образованный атомом неметалла (I^–, Br^–).

В принципе, в качестве комплексообразователя могут выступать атомы любого элемента (начиная с третьего периода), находящиеся как в нулевой, так и в положительной либо отрицательной степени окисления. Но наиболее ярко эта способность выражена у переходных металлов, т.е. у d- и f-элементов.