26.Типи комплексних сполук.Комплексоутворювачі , ліганди

Комплексні сполуки (лат. complexus - поєднання, обхват) або, іншими словами, координаційні сполуки - це частинки (нейтральні молекули або іони), які утворюються в результаті приєднання до даного іону (або атому), званому комплексоутворювачем (центральним атомом або металоцентром; в сучасній науковій літературі домінує термін «металоцентр»), нейтральних молекул або інших іонів, званих лімандамі. 

Комплексні сполуки відіграють велику роль у життєдіяльності організмів; наприклад, гемоглобін, хлорофіл є комплексними сполуками.  Комплексні (координаційні) сполуки надзвичайно широко поширені в живій і неживій природі, застосовуються в промисловості, сільському господарстві, науці, медицині. Так, хлорофіл - це комплексне з'єднання магнію з порфірітами, гемоглобін містить комплекс заліза (II) з порфірітовимі циклами. Численні мінерали, як правило, представляють собою координаційні сполуки металів. Значна кількість лікарських препаратів містить комплекси металів як фармакологічно активних речовин, наприклад інсулін (комплекс цинку), вітамін B12 (комплекс кобальту), платінол (комплекс платини) і т.д. У широкому сенсі слова майже всі з'єднання металів можна вважати комплексними сполуками. 

Комплексні сполуки утворюють як метали, так і неметали. Надалі ми будемо розглядати в основному комплексні (координаційні) з'єднання металів. Комплексне з'єднання (скорочено - комплекс) складається з центрального атома металу-комплексообразователя M (тут не вказано його заряд), з яким пов'язані ліманди L (стараназва - адденди). Атом M і ліманди L утворюють внутрішню сферу комплексу (або внутрішню координаційну сферу). Внутрішня координаційна сфера зазвичай при написанні формули з'єднання полягає у квадратні дужки. Лімандамі можуть бути нейтральні молекули (звичайно основного характеру), негативно заряджені аніони (ацідогруппи). Прості позитивно заряджені катіони в ролі лімандов не виступають. Якщо внутрішня сфера комплексу несе негативний або позитивний заряд, то для компенсації цього заряду (оскільки всі індивідуальні сполуки електронейтральна) необхідні іони, що утворюють зовнішню сферу. У зовнішній сфері можуть перебувати не тільки іони, а й нейтральні молекули, дуже часто - молекули води.  Приклади  1. Розглянемо комплекс складу K4 [Fe (CN) 6] "  "3H2O - тригідрат гексаціаноферрата (II) калію (ферроцианид калію, жовта кров'яна сіль). Тут в ролі центрального атома металу-комплексообразователя виступаєзалізо (II), в ролі лімандов - шість однакових нітрильну CN-. Разом атом заліза (II) і шість нітрильну утворюють внутрішню координаційну сферу комплексу, що в написаній вище хімічною формулою сполуки позначено квадратними дужками. У зовнішній сфері в даному випадку знаходяться чотири катіона калію K + (вони компенсують негативний заряд внутрішньої сфери [Fe (CN) 6] 4 -) і три молекули води .  2. Розглянемо тепер комплекси платини (II) складу транс-[Pt (NH3) 2Cl2], [Pt (NH3) 4] Cl2 та K2 [PtCl4]. У першому комплексі зовнішня сфера відсутня, оскільки внутрішня координаційна сфера електронейтральна. У другого комплексу у зовнішній сфері є два хлорид-іона Cl-, так як внутрішня сфера комплексу [Pt (NH3) 4] 2 + несе позитивний заряд, рівний + 2. У третьому комплексі у зовнішній сфері знаходяться два катіона калію K +, оскільки внутрішня сфера [PtCl4] 2 - несе негативний заряд.  Іноді в ролі зовнішньої сфери одного комплексу виступає внутрішня сфера іншого комплексу, наприклад, у з'єднаннях складу  [Pt (NH3) 4] [PtCl4],  [Co (NH3) 6] [Cr (CN) 6],  [Co (NH3) 5NO2] [Co (NH3) 2 (NO2) 4] 2 і т.д.  Нейтральні молекули (але не іони!), Що знаходяться у зовнішній сфері, називають (за винятком молекул води або іншого розчинника) клатратное молекулами, а самі такі сполуки - клатратное сполуками (сполуками-включеннями). 

25. у книжці 55-57

26 у книжці 61-65

27. Дисперсійна взаємодія між неполярними молекулами ,сили Ван дер вальса

Сили Ван дер Ваальса^[1] - сили міжмолекулярної взаємодії з енергією 0,8 — 8,16 кДж/моль, загальний термін для позначення сил взаємодії між нейтральними атомами на далекій у порівнянні з розмірами атомів віддалі.

Сили Ван дер Ваальса задаються сферично симетричним потенціалом, обернено пропорційним віддалі у шостому степені:

,

де a - характерна для конкретних атомів стала, r - віддаль між атомами. Знак мінус свідчить про те, що сили ван дер Ваальса зумовлюють притягання між атомами.

Існують три типи ван дер Ваальсових сил, причому всі вони мають електростатичну природу:

• орієнтаційні сили,

• дисперсійні (лондоновські) сили,

• індукційні сили.

У випадку нейтральних атомів без власного дипольного моменту, сили ван дер Ваальса зумовлені взаємодією наведених дипольних моментів атомів. Заряджене ядро й електрони одного атома поляризують інший атом. Як наслідок, обидва атоми отримують наведений дипольний момент. Взаємодія цих моментів (її часто називають наведеною диполь-дипольною взаємодією, Лондонівською взаємодією^[2] або дисперсійною взаємодією) зумовлює притягання між атомами, тобто ван дер Ваальсові сили. Вона залежить від поляризовності атомів.

У випадку атомів, які мають власний дипольний момент, у ван дер Ваальсові сили вносять вклад два додаткові ефекти: орієнтаційна взаємодія й поляризаційна взаємодія.

Сили ван дер Ваальса слабкі в порівнянні з іншими видами електромагнітної взаємодії (енергія ван-дер-ваальсових зв'язків становить 0,1-2,4 ккал/моль, водневих зв'язків – 5-6 ккал/моль, хімічних зв'язків – 50-100 ккал/моль). Проте вони зумовлюють утворення молекулярних кристалів.

взаємодія, дисперсійне інакше поляризаційна взаємодія; сили Лондона (англ. dispersion interaction) - взаємодія між двома наведеними дипольними (або мультипольних) моментами, варіант ван-дер-Ваальсових взаємодії. Опис Дисперсійне взаємодія - це один з типів міжмолекулярної взаємодії, що виникає між двома будь-якими молекулами, незалежно від наявності у них власного дипольного моменту. Модельні уявлення про дисперсійному взаємодії засновані на флуктуаціях розподіл електронної щільності, завдяки яким навіть у неполярних молекул виникають ненульові миттєві дипольні (або вищі мультипольні) моменти. Ці моменти додатково поляризують розподілу електронної щільності сусідніх молекул, і молекули взаємодіють виникли таким чином миттєвими деформаціями зарядових розподілів на додаток до взаємодій, обумовленим постійними моментами (якщо такі є). Величина взаємодії між молекулами визначається їх поляризуемостью. В молекулах подібною природи поляризованість зростає в міру зростання числа електронів, особливо, в поверхневих атомах. Таким чином вона збільшується в міру збільшення розміру молекули, що проявляється, наприклад, в зростанні температури кипіння благородних газів при русі вниз по таблиці Менделєєва (для випаровування потрібно подолати більшу дисперсійне взаємодія). Ослаблення дисперсійних взаємодій може бути досягнуто за рахунок фторування поверхні молекули, оскільки атоми фтору погано поляризованим; навпаки, присутність добре поляризованим багатоелектронних атомів або, наприклад, пов'язаних-систем обумовлює їх посилення. Для більшості молекул (за винятком випадків малих полярних молекул, таких, як молекули води або фтороводорода), дисперсійне взаємодія перевищує інші сили, пов'язані з ван-дер-ваальсових, і виявляється приблизно в 1000 разів слабкіше ковалентного зв'язку. Іноді, внаслідок високої симетрії і валентної насиченості молекул, дисперсійні взаємодії залишаються єдиними міжмолекулярними силами.Наприклад, вони відповідальні за наявність конденсованої фази у інертних газів, незважаючи на виключно погану поляризованість гелію і неону. Коректне опис дисперсійних взаємодій вимагає квантово-механічного підходу. Тут може бути застосована, зокрема, теорія збурень, оскільки дисперсійні взаємодії призводять до малого обуренню хвильових функцій розглянутих окремо молекул.При цьому взаємна поляризація молекул може бути описана із залученням електронно-збуджених станів, тобто основний стан взаємодіючої системи молекул описується через переважаючий вклад основних і малі вклади збуджених станів ізольованих молекул. Сам термін «дисперсійні взаємодії» обумовлений тим, що механізм та підходи до опису поляризації електронних оболонок подібні з випадком поляризації електромагнітним полем, тобто дисперсії світла. Залежність потенціалу дисперсійного взаємодії від відстані може бути представлена ​​у вигляді ряду за ступенями зворотного відстані, причому визначальний внесок обумовлений молодшої, шостий, ступенем. Таким чином, дисперсійні сили залежать від відстані так само, як диполь-дипольні і поляризаційні, але є набагато більше близкодействии в порівнянні з кулонівською взаємодією зарядів.