- •Тема 1. Периодическая система и строение атомов
- •Темы 2-3. Химическая связь. Строение вещества в конденсированном состоянии
- •Метод валентных связей
- •Теория гибридизации
- •Метод молекулярных орбиталей
- •Тема 4. Скорость химических реакций, основные понятия термодинамики
- •Обратимость химических реакций.
- •Смещение химического равновесия
- •Химическая термодинамика
- •Тема 5. Растворы
- •Способы выражения концентрации растворов
- •Коллигативные свойства растворов
- •Тема 6. Растворы электролитов
- •Сильные электролиты (уравнения диссоциации)
- •Слабые электролиты (уравнения диссоциации)
- •Теория сильных электролитов
- •Теория слабых электролитов
- •Ионные уравнения реакций
- •Тема 7. Равновесия в растворах, протолитическое равновесие, гидролиз солей Диссоциация воды. Водородный и гидроксильный показатели
- •Произведение растворимости
- •0,01 Моль 0,01 моль 0,01 моль
- •Гидролиз солей
- •Описание гидролиза как обратимого процесса
- •Тема 8. Окислительно-восстановительные реакции и электрохимия
- •Метод электронного баланса
- •Метод полуреакций (электронно-ионного баланса)
- •Электрохимические процессы
- •Электродные потенциалы
- •Гальванические элементы
- •Аккумуляторы
- •Электролиз
- •Тема 9. Химическая связь в комплексных соединениях
- •Координационная теория Вернера
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Диссоциация комплексных соединений
- •Природа химической связи в комплексах
- •Тема 10. I-II группы псэ Главная подгруппа I группы
- •Соединения щелочных металлов
- •Побочная подгруппа I группы
- •Серебро
- •Главная подгруппа II группы
- •Жесткость воды и методы ее устранения
- •Побочная подгруппа II группы
- •Цинк и кадмий
- •Химические свойства
- •Тема 11. III-IV группы псэ Главная подгруппа III группы
- •Химические свойства
- •Алюминий
- •Химические свойства
- •Галлий, индий, таллий
- •Химические свойства
- •Побочная подгруппа III группы
- •Химические свойства
- •Лантаноиды
- •Химические свойства
- •Актиноиды
- •Химические свойства
- •Главная подгруппа IV группы
- •Углерод
- •Химические свойства
- •Кремний
- •Химические свойства
- •Германий, олово, свинец
- •Химические свойства
- •Побочная подгруппа IV группы
- •Химические свойства
- •Тема 12. V группа псэ Главная подгруппа V группы
- •Химические свойства
- •Азотная кислота и ее соли
- •Химические свойства
- •Мышьяк, сурьма, висмут
- •Химические свойства
- •Побочная подгруппа V группы
- •Химические свойства
- •Тема 13. VI группа псэ
- •Химические свойства
- •Селен, теллур, полоний
- •Химические свойства
- •Побочная подгруппа VI группы
- •Химические свойства
- •Молибден, вольфрам
- •Химические свойства
- •Тема 14. VII-VIII группы псэ Водород и главная подгруппа VII группы Водород
- •Физические свойства:
- •Химические свойства
- •Главная подгруппа VII группы
- •Химические свойства
- •Химические свойства
- •Кислородсодержащие соединения хлора
- •Химические свойства
- •Побочная подгруппа VII группы
- •Химические свойства марганца
- •Главная подгруппа VIII группы
- •Физические свойства инертных (благородных) газов
- •Химические свойства
- •Побочная подгруппа VIII группы
- •Общие свойства триад.
- •Химические свойства
- •Кобальт, никель
- •Химические свойства
- •18.2.3. Платиновые металлы
Номенклатура комплексных соединений
Комплексные соединения называются по Международной (Женевской) номенклатуре, исходя из следующих правил:
I. Комплексное соединение мысленно разбивается на внешнюю и внутреннюю сферы. Каждая сфера называется отдельным словом, причем вначале дается название аниона, а потом катиона:
K[Al (OH)6]-3 - гексагидроксоалюминат калия;
[Zn(NH3)4]+2(OH)- гидроксид тетраамминцинка.
II. Комплекс называется следующим образом:
а) название дается в строчку одним словом;
б) сначала перечисляются лиганды с указанием их числа в комплексе;
в) лигнады-анионы называются с добавлением окончания ”о” :
OH- - гидроксо,
F- - фторо,
Cl- - хлоро,
SO- сульфато,
г) нейтральные лиганды называются так же как молекулы: Cl2 - хлор, F2 - фтор и т.д. (исключения: H2O - аква, NH3 - аммин, CO - карбонил);
д) после перечисления лигандов дается название комплексообразователя с указанием его заряда (см. пункт III).
III. a) Если комплекс вцелом положительно заряжен, то комплексообразователь называется по-русски в родительном падеже:
[Co+2(H2O)]SO- сульфат гексааквакобальта (+2);
[Cr+3(H2O)Br]+NO- нитрат дибромотетрааквахрома (+3);
[Ni+2(NH3)]+2Cl- хлорид тетраамминникеля (+2).
б) если комплекс заряжен отрицательно, то название комплексообразователя дается по-латыни с оканчанием “ат”:
Na[Cu(OH)]-2 - тетрагидроксокупрат (+2) натрия;
K[Fe(CN)] - гексацианоферрат (+3) калия;
Ba[Sn+4F]-4 - октафторостаннат (+4) бария.
в) если комплекс не заряжен, то комплексообразователь называется по-русски в именительном падеже:
[Fe0(CO)] - пентакарбонилжелезо (0);
[Pt+2(NH3)Cl] - дихлордиамминплатина (+2).
Диссоциация комплексных соединений
Многие комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, хорошо растворимы в воде. Все они являются сильными электролитами при диссоциации по первой ступени (так называемая первичная диссоциация).
Первичная диссоциация - это распад комплексного соединения на комплексный ион и ионы внешней сферы. Именно первая ступень диссоциации комплексного соединения определяет его принадлежность к тому или иному классу неорганических соединений:
[Ag(NH3)2]OH = [Ag(NH3)2]+ + OH- - основание;
K3[Al(OH)6] = 3K+ + [Al(OH)6]-3 - соль;
H2[SiF6] = 2H+ + [SiF6]-2 - кислота.
Комплексные ионы так же подвергаются диссоциации (вторичная диссоциация), но все они являются слабыми электролитами:
[Ag (NH3)2]+ [Ag(NH3)]+ + NH3 ,
[Ag(NH3)]+ Ag+ + NH3 .
Суммарное уравнение: [Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3 .
Константа диссоциации, найденная для суммарного уравнения, называется константой нестойкости комплекса:
Kн ([Ag(NH3)2])+ = .
Чем меньше значение Кн , тем менее данный комплекс подвержен электролитической диссоциации, тем более он устойчив в растворе.
Природа химической связи в комплексах
В комплексных соединениях химическая связь между ионами внешней сферы и комплексом является ионной.
Внутри комплекса характер связей иной: комплексообразователь и лиганды образуют между собой ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. Причем, в подавляющем большинстве случаев, лиганды являются донорами электронных пар, а комплексообразователь представляет свободные орбитали (т.е. является акцептором). Такой механизм хорошо описывается с позиций метода валентных связей (МВС).
Но перед тем как перейти к рассмотрению химической связи с точки зрения МВС, полезно познакомиться с электростатической моделью.
Электростатические представления были разработаны Косселем и Магнусом с 1916 - 1922 гг, т.е. до появления квантовой химии как науки. В основу этих представлений положена следующая модель: положительно заряженный ион комплексообразователя находится в центре комплекса. Комплексообразователь является шаром, который окружен лигандами (отрицательно заряженными или незаряженными) то же шарообразной формы. Далее рассчитывается энергия притяжения между лигандами и комплексообразователем и энергия отталкивания между лигандами. Расчет приводит к следующим результатам (правилам):
1. Комплексообразователи, имеющие заряд +1 должны образовывать устойчивые комплексы с КЧ=2 или 3, заряд +2 с КЧ=4, заряд +3 с КЧ=4 или 6.
2. Чем больше заряд комплексообразователя, тем более устойчивы его комплексы с данными лигандами.
3. Чем больше по размеру лиганды, тем меньшее по величине КЧ склонен иметь комплексообразователь.
4. В комплексах с нейтральными лигандами комплексообразователь склонен к проявлению больших КЧ, по сравнению с КЧ в случае лигандов - анионов.
Перечисленные выше правила в ряде случаев не срабатывают, причем наибольшее число исключений известно для правила № 1. Так, например, ион Fe+2 должен иметь характерное КЧ=4, но почти во всех устойчивых комплексах КЧ (Fe+2)=6 ( [Fe(CN)6]-4 и т.д.)
Электростатические представления абсолютно неприменимы для комплексных частиц, в которых комплексообразователем является незаряженная частица (атом) - [Fe(CO)5]; [Ni(CO)4] и т.д. Электростатическая модель не объясняет пространственное строение многих комплексов, а так же их магнитные и оптические свойства.
Химическое строение комплексных частиц достаточно хорошо описывается с позиций валентных связей (МВС). По МВС комплексообразование является следствием перекрывания атомных орбиталей лигандов с гибридными атомными орбиталями комплексообразователя. Взаимодействие носит донорно-акцепторный характер (лиганды-доноры электронных пар, а комплексообразователь - акцептор). Геометрия комплекса (пространственное строение) определяется типом гибридизации атома или иона комплексообразователя. Тип гибридизации определяет так же КЧ комплексообразователя.
Тип гибридизации |
Фигура, образованная частицами лигандов |
КЧ |
Примеры комплексов |
sp |
Прямая линия
|
2 |
[Ag(NH3)2]+; [Ag(S2O3)-]-3 |
sp2 |
Треугольник
|
3 |
[Sn(OH)3]- |
sp3 |
Тетраэдр
|
4 |
[Cu(NH3)4]+2; [Zn(OH)4]-2 |
sp2d |
Квадрат
|
4 |
[Pt(NH3)4]+2; [AuCl4]- |
sp3d |
Треугольная бипирамида
|
5 |
[Fe(CO)5] |
sp3d2 |
Октаэдр
|
6 |
[Fe(CN)6]-3; [Al(OH)6]-3 |