Определения, составные части и классификация

Комплексными называются соединения, которые можно рассматривать как образованные из более простых:

3KCN + Fe(CN)₃ = K₃[Fe(CN)₆]

4NH₃ + CuSO₄ = [Cu(NH₃)₄]SO₄

В квадратные скобки ставят собственно комплекс. Внутри скобок - внутренняя координационная сфера, а за скобками - внешняя.

Комплексы (комплексные, координационные соединения) - это молекулы или ионы, обладающие высокой симметрией, имеющие атом в центре симметрии - центральный атом, комплексообразователь, электронная валентность которого больше стехиометрической. Вокруг центрального атома располагаются атомы или группы атомов - лиганды, которые и образуют симметричную фигуру.

Например, [Pt(NH₃)₂Cl₂] - квадрат с атомом Pt в центре (V _стх. = 2,
V _ē = 4) и лигандами Cl^– и NH₃; [CoF₆]^3- - октаэдр с атомом Co (V _стх = 3,
V _ē = 6) в центре и лигандами F^– .

В качестве лигандов выступают обычно анионы (F^-, Cl^-, CO₃^2-), нейтральные молекулы (H₂O, NH₃) и, очень редко, - катионы (например, NO⁺).

-3

F F F

Cl NH₃ \ ½ /

Pt Со

H₃N Cl / ½ \

F F F

Лиганды могут занимать одно, два, три и более мест вокруг центрального атома. Число мест, занимаемых лигандом, называется дентатностью. Например, все приведенные выше лиганды занимают одно координационное место - они монодентатны. У этилендиамина (NH₂CH₂CH₂NH₂) два координационных места (у атомов N), он - бидентатен; анион этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) - гексадентатен и т. д.

Число координационных мест вокруг центрального атома называется его координационным числом (4 и 6 в приведенных примерах).

В качестве центрального атома в комплексах обычно выступают катионы, иногда - атомы и редко - отрицательные ионы. Например, в приведенных выше комплексах - это катионы Fe²⁺, Cu²⁺, Pt²⁺ и Co³⁺, в комплексе [Ni(CО)₄]^o - нейтральный атом Ni; в комплексе H[Co(CO)₄] - отрицательный ион Co^-.

Комплексные соединения классифицируются по составу и заряду комплексов:

- катионные - [Ni(NH₃)₄]²⁺, анионные - [Co(CN)₆ ]^3-, нейтральные - [Co(NH₃)₄Сl₂]⁰;

- по кислотно-основным свойствам: кислоты - H[AuCl₄]; основания - [Ag(NH₃)₂]OH; соли - [Ni(NH₃)₆]SO₄;

- по типу (составу) лигандов: гидроксокомплексы - K₂[Zn(OH)₄]; аквакомплексы - [Fe(H₂O)₆]Cl₃; ацидокомплексы (лиганды - анионы кислот) - K₄[Fe(CN)₆]; комплексы смешанного типа - K[Co(NH₃)₂Cl₄], [Pt(NH₃)₄(H₂O)₂]Cl₄.

Пример 12. Определите заряд комплексного иона, координационное число (к.ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях:

а) K₄[Fe(CN)₆]; б) K₂[MoF₈]; в) [Cr(H₂O)₂(NH₃)₄]Cl₃.

Решение. Координационное число комплексообразователя равно числу связей c лигандами, координированных вокруг него. Степень окисления комплексообразователя определяется так же, как степень окисления атома в любом соединении, исходя из того, что сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Заряды нейтральных молекул (H₂O, NH₃) равны нулю. Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот. Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположен по знаку. Отсюда:

Названия комплексов строятся по общим правилам IUPAC: справа налево, лиганды - с окончанием -о, анионы - с окончанием -ат. Лишь некоторые молекулы-лиганды имеют особые названия, например Н₂О и NH₃ называют «аква» и «амин» соответственно.

Пример 13. Дать названия следующим комплексным соединениям: K₃[Fe(CN)₆], [Cu(NH₃)₆]SO₄, [CoF₃(H₂O)₃].

Решение. K₃⁺[Fe⁺³(CN)₆]^-3 - комплекс анионного типа, поэтому название заканчивается суффиксом -ат. Степень окисления центрального атома указывают римскими цифрами в скобках - гексационоферрат (III) калия;

[Cu⁺²(NH₃)₆]⁺²SO₄ - комплекс катионного типа - сульфат гексааммин меди (II);

[Co⁺³F₃^-(H₂O)₃]^o - нейтральный комплекс (неэлектролит) - центральный ион называют без указания его степени окисления - триакватрифторокобальт, так как фтор в соединениях всегда F^-.