Комплексные соединения. Комплексные соединения – устойчивые сложные химические соединения, в которых обязательно имеются связи

Комплексные соединения – устойчивые сложные химические соединения, в которых обязательно имеются связи, возникшие по донорно-акцепторному механизму.

Центральное место в комплексном соединении занимает комплексообразователь - обычно положительно заряженный ион. Комплексообразователь - компонент комплексного соединения, предоставляющий вакантные атомные орбитали, являясь акцептором электронных пар лигандов.

В качестве комплексообразователя обычно выступают катион водорода Н⁺ или катионы р- и d -металлов, так как они имеют много вакантных (свободных) атомных орбиталей на валентных уровнях и достаточно большой положительный заряд ядра, за счет которого они способны притягивать электронные пары лигандов.

Вокруг комплексообразователя расположены лиганды, т. е. ионы противоположного знака или нейтральные молекулы. Лиганды - молекулы или анионы, которые являются донорами электронных пар и непосредственно связаны с комплексообразователем ковалентной связью, образовавшейся по донорно-акцепторному механизму.

Лигандами обычно являются анионы или молекулы, содержащие свободные электронные пары. Например: ОН⁻, CN⁻, CNS⁻ и другие, а также молекулы NH₃, Н₂О.

Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения. В ионе аммония [NH₄]⁺ роль комплексообразователя играет катион Н⁺, а лигандом является молекула аммиака.

Число, показывающее, сколько лигандов удерживает комплексообразователь, называется координационным числом.

У катиона водорода (Н⁺) одна вакантная орбиталь, поэтому к. ч. = 1. Значения к. ч. катионов р- и d -металлов зависят от многих факторов, но обычно они равны удвоенному заряду катиона комплексообразователя.

Таким образом, характеристиками комплексообразователя в комплексных соединениях являются его заряд, а также координационное число, или валентность.

В химических формулах комплексных соединений внутреннюю сферу выделяют квадратными скобками. Например, в соединении Na₂[Zn(OH)₄] внутренняя сфера включает в себя комплексообразователь (Zn²⁺) и четыре лиганда (ионы ОН⁻).

Комплексообразователь

[Pt(NH₃)₃NO₂CI]SO₄ ® [Pt(NH₃)₃NO₂CI]²⁺ + SO₄^2-

лиганды внутренняя внешняя

сфера сфера

Внутренняя сфера чаще всего имеет электрический заряд (z), который является алгебраической суммой зарядов комплексообразователя и всех лигандов. Внутренняя сфера может быть:

а) заряжена положительно, т. е. является катионом:

[Cu²⁺(NH₃)₄]²⁺ z = +2 + 4 - 0 = +2

б) заряжена отрицательно, т. е. является анионом:

[Zn²⁺(OH)₄⁻]⁻ z = +2 + 4 ∙ (-1) = -2

Заряд внутренней сферы, т.е. комплексного катиона или аниона, компенсируется ионами противоположного знака, условно называемыми внешней сферой комплексного соединения.

Остальные ионы составляют внешнюю сферу комплексного соединения. Внешняя сфера комплексного соединения - это катионы или анионы, нейтрализующие заряд комплексного иона, связанные с ним ионной связью.

Если внутренняя сфера комплекса имеет положительный заряд, например [Cu(NH₃)₄]²⁺, то во внешней сфере соединения должны быть анионы – СI⁻, SO₄²⁻ и т.п. В соответствии с принципом электронейтральности соединения в целом химические формулы аммиачных комплексов меди (II) будут иметь следующий вид: [Cu(NH₃)₄]Cl₂; [Cu(NH₃)₄]SO₄. Напротив, если внутренняя сфера имеет отрицательный заряд, например [Cu(CN)₄]²⁻, [AI(OH)₆]³⁻, то внешнюю сферу будут составлять катионы – К⁺, Na⁺ и т. п. Химические формулы соответствующих соединений будут иметь вид: K₂[Cu(CN)₄], Na₃[Al(OH)₆].