Соединения, в состав которых входят сложные ионы, существующие как в кристалле, так и в растворе, называются комплексными, или координационными

Координационная теория А.Вернера

Комплексные соединения

Формулы молекул или ионов комплексных соединений обычно заключают в квадратные скобки. Комплексные соединения получают из обычных (некомплексных) соединений.

Примеры получения комплексных соединений

Реагирующие вещества Kомплексные соединения Kомплексные ионы

CuSO4 + 4NH3 [Cu(NH3)4] SO4 [Cu(NH3)4]2+

Fe(CN)2 + 4KCN K4[Fe(CN)6] [Fe(CN)6]4–

PtCl2 + 2NH3 [Pt(NH3)2Cl2] –

В 1893 г. швейцарским химиком-неоргаником Альфредом Вернером (1866–1919) была сформулирована теория, позволившая понять строение и некоторые свойства комплексных соединений и названная координационной теорией *. Поэтому комплексные соединения часто называют координационными соединениями.

В соответствии с этой теорией в комплексных соединениях различают комплексообразователь, внешнюю и внутреннюю сферы. Комплексообразователем обычно является катион или нейтральный атом. Внутреннюю сферу составляет определенное число ионов или нейтральных молекул, которые прочно связаны с комплексообразователем. Их называют лигандами. Число лигандов определяет координационное число (КЧ) комплексообразователя. Координационное число – это число химических связей, которые комплексообразователь образует с лигандами.

Пример комплексного соединения

Рассмотренное в примере соединение [Cu(H2O)4)]SO4•H2O или CuSO4•5Н2О – это кристаллогидрат сульфата меди(II).

Определим составные части других комплексных соединений, например K4[Fe(CN)6].

(Справка. Вещество с формулой HCN – это синильная кислота. Соли синильной кислоты называют цианидами.)

Комплексообразователь – ион железа Fe2+, лиганды – цианид-ионы СN–, координационное число равно шести. Все, что записано в квадратных скобках, – внутренняя сфера. Ионы калия образуют внешнюю сферу комплексного соединения.

Комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, являются сильными электролитами и в водных растворах диссоциируют практически нацело на комплексный ион и ионы внешней сферы. Например:

[Cu(NH3)4]SO4 [Cu(NH3)4]2+ +.

При обменных реакциях комплексные ионы переходят из одних соединений в другие, не изменяя своего состава:

[Cu(NH3)4]SO4 + BaCl2 = [Cu(NH3)4]Cl2 + BaSO4.

Внутренняя сфера может иметь положительный, отрицательный или нулевой заряд.

Если заряд лигандов компенсирует заряд комплексообразователя, то такие комплексные соединения называют нейтральными или комплексами-неэлектролитами: они состоят только из комплексообразователя и лигандов внутренней сферы.

Таким нейтральным комплексом является, например, [Pt(NH3)2Cl2].

Наиболее типичными комплексообразователями являются катионы d-элементов.

Лигандами могут быть:

а) полярные молекулы – NH3, Н2О, CO, NO;

б) простые ионы – F–, Cl–, Br–, I–, H–, H+;

в) сложные ионы – CN–, SCN–, NO2–, OH–.

Pассмотрим таблицу, в которой приведены координационные числа некоторых комплексообразователей.

Таблица

Kоординационное число	Ионы
	Cu+, Ag+, Au+
	Cu2+, Hg2+, Sn2+, Pt2+, Pb2+, Ni2+, Co2+, Zn2+, Au3+, Al3+
	Fe2+, Fe3+, Co2+, Co3+, Ni2+, Cr3+, Sn4+, Pt4+