Определение комплексных соединений и их общая характеристика

Силы взаимодействия, приводящие к образованию связей, существуют не только между атомами, но могут возникать и между молекулами. Это подтверждается тем, что взаимодействие молекул часто приводит к образованию других, более сложных молекул. Кроме того, газообразные вещества при соответствующих условиях переходят в жидкое и твердое агрегатные состояния. Любое вещество хоть в какой-то мере растворимо в том или ином растворителе, что опять-таки свидетельствует о взаимодействии между ними.

Во всех этих и многочисленных других случаях наблюдается взаимная координация взаимодействующих частиц, которую можно определить как комплексообразование. Оно имеет место при взаимодействии не только молекул друг с другом, но и молекул с ионами, атомов с молекулами или ионами, противоположно заряженных ионов.

Так, кристаллы NaCl(рис. 31) представляют собой систему координированных ионов: вокруг ионаNa⁺– шести ионовCl^–, а вокруг ионаCl^–– шести ионовNa⁺– с образованием комплексовNaCl₆^5–иClNa₆⁵⁺.

Образующиеся при растворении солей в воде ионы находятся в гидратированном состоянии, т.е. вокруг них координировано определенное число молекул растворителя.

Взаимная координация молекул наблюдается при переходе газа в жидкость и твердое тело, при кристаллизации жидкости.

Причиной комплексообразования может быть как кулоновское, так и донорно-акцепторное взаимодействие, осуществляемое между ионами, между ионами и молекулами, атомами и молекулами и т.д.

В определении понятия «комплексного соединения» нет полного единства. Это обусловлено разнообразием данных соединений, большим спектром их свойств и различных характеристик.

В лабораторной, клинической практике чаще всего имеют дело с веществами, находящимися в твердом или растворенном состоянии. Для этих условий наиболее широко используется следующее определение.

Комплексными называются соединения более высокого порядка, в узлах кристаллической решетки которых находятся сложные частицы (комплексы), построенные за счет координации вокруг атома либо иона определенного числа молекул или противоположно заряженных ионов и способные к самостоятельному существованию при переходе вещества в растворенное либо расплавленное состояние.

Следует подчеркнуть, что такое определение является далеко не достаточным и применимо лишь в определенных пределах.

Альфред Вернер (1866 – 1919) – швейцарский химик, лауреат Нобелевской премии по химии (1913). В 1893 году опубликовал основополагающую работу «О строении неорганических соединений», в которой предложил координационную теорию строения комплексных соединений, основанную на нескольких постулатах (постулаты Вернера). Для обоснования своей теории синтезировал множество комплексных соединений и разработал экспериментальные методы определения их состава и строения, разработал систематику всех известных тогда комплексов. В 1899 предсказал существование оптически активных комплексных соединений, не имеющих асимметрического углеродного атома.К 1911 Вернер осуществил целенаправленный синтез более чем 40 оптически активных координационных соединений, что окончательно убедило химическое сообщество в справедливости его теории. Представления Вернера составили теоретический фундамент химии комплексных соединений и получили широкое приложение в различных областях химии.

Комплексные соединения (КС) составляют обширный и разнообразный класс веществ. К ним принадлежат также многие металлоорганические соединения, связывающие воедино неорганическую и органическую химию. Комплексные или координационные соединения жизненно необходимы для успешного протекания многих процессов в биологических системах. Достаточно сказать, что к комплексам по своей природе относятся гемоглобин и хлорофилл, некоторые витамины и многие ферменты.

Изучение комплексных соединений до конца XIXвека носило исключительно описательный характер и состояло из серии попыток объяснить существование и структуру гидратов, аммиакатов, двойных солей и других веществ данного типа.

Николай Семёнович Курнаков (1860 –1941) – выдающийся русский физико-химик, профессор (1893), заслуженный профессор (1907), доктор химических наук (1909), академик Петербургской академии наук (1913) и АН СССР, лауреат Сталинской премии, создатель физико-химического анализа.

Обобщением этих данных стала координационная теория, предложенная в 1893 году швейцарским химиком А. Вернером. Она позволила понять причину образования комплексов и установить строение многих из них. Данная теория, развитая и подкрепленная экспериментальными исследованиями других ученых, обеспечила быстрое развитие химии комплексных соединений на рубеже XIXиXXстолетий. Однако широкое признание и научное обоснование теория Вернера получила лишь после создания электронной теории химической связи и валентности.

В изучении комплексных соединений важную роль сыграли труды русских ученых Н.С. Курнакова, Л.А. Чугаева, И.Н. Черняева, А.А. Гринберга и др.