Вопрос 13 Комплексные соединения: классификация, строение, номенклатура, получение

Соединения сложного состава, у которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы (лиганды), называются комплексными соединениями.

Первые комплексные соединения были синтезированы в сере­дине прошлого века, однако теоретические представления о них стали развиваться после опубликования в 1893 г. швейцарским химиком А. Вернером координационной теории. Большой вклад в химию комплексных соединений внесли русские ученые Л. А. Чугаев, И. И. Черняев и их ученики.

По координационной теории Вернера в каждом комплексном соединении различают внутреннюю и внешнюю сферы. Внутрен­нюю сферу называют комплексом. При написании химических формул комплексных соединений внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки.

Центральный атом внутренней сферы комплексного соедине­ния, вокруг которого группируются ионы или молекулы, назы­вается комплексообразователем. Частицы, непосредственно связанные с комплексо­образователем, называются лигандами. Число лигандов в комплексе называется координа­ционным числом комплексообразователя. Координационное число показывает число мест во внутренней сфере комплексного соеди­нения или число мест вокруг комплексообразователя, на кото­рых могут разместиться лиганды. Координационные числа разных комплексообразователей имеют значения от 2 до 12. Чаще Других встречаются комплексные соединения с координационным числом, равным 4 или 6, затем 8 или 2.

Заряд комплекса численно равен суммарному заряду внеш­ней сферы и противоположен ему по знаку. Различают катионные, анионные и нейтральные комплексы. Комплекс с положительным зарядом называют катионным, с отрицательным зарядом — анионным, с нулевым зарядом — нейтральным.

Заряд комплексообразователя равен и противоположен по знаку алгебраической сумме зарядов всех остальных ионов.

Координационная емкость лиганда — число мест, занимаемых каждым лигандом во внутренней сфере комплекса. Лиганды, ко­торые занимают одно координационное место у центрального атома, называют монодентатными. Однако лиганды могут зани­мать два и более (до восьми) координационных мест за счет образования с комплексообразователем соответствующего числа химических связей. Такие лиганды называются полидентатными.

Комплексообразователи. Способность элемента к образова­нию комплексных соединений относится к важнейшим его химиче­ским свойствам. Она зависит от строения внешнего электронного уровня атома элемента и определяется его положением в перио­дической системе Д. И. Менделеева. Как правило, комплексо­образователями являются атомы или чаще ионы металлов, имею­щие достаточное число свободных орбиталей. При образовании химических связей с лигандами комплексообразователи выпол­няют роль акцепторов. Возможность участия тех или иных орбиталей центрального атома в комплексообразовании меняется от перио­да к периоду.

Способность элементов к комплексообразованию от периода к периоду растет. При после­довательном переходе от одного периода к другому растет коор­динационное число элементов.

Лиганды. Лигандами в комплексных соединениях могут слу­жить анионы F^-, ОН", CN^_, SCN^-, N0^, С0²₃ ", С₂ОтГ и др.; нейтральные молекулы Н₂0, NH₃, CO, NO, F₂, N₂H₄, NH₂—СН₂— —СН₂—NH₂ (этилендиамин) и т. д. Почти все лиганды обладают одной или несколькими неподеленными парами электронов (NH3, Н₂0, F~, ОН"). Иногда роль лигандов играют молекулы, не содержащие неподеленных пар электронов, но имеющие электро­ны, участвующие в образовании л-связи. Донорные свойства лигандов реализуются за счет s- и р-атомных орбиталей, а акцеп­торные— за счет вакантных р- и d-орбиталей.