Комплексно съединение

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Цисплатинът, PtCl2(NH3)2, е комплексно съединение на платина(II) с два хлорни и два амониеви лиганда. Това е едно от най-успешните противоракови лекарства.

Комплексните съединения, наричани за краткост комплекси,или координационните съединения са съединения (неутрални молекули или йони), които се образуват в резултат на свързването към даден йон (или атом), наречен комплексообразувател, на неутрални молекули или други йони, наречени лиганди.[1][2] Много метал-съдържащи съединения, особено тези на преходните метали, са комплексни съединения.[3] Комплексите са описани за първи път от Берцелиус, който ги нарича „съединения от втори порядък“ или „молекулни съединения“. Това определение произтича от обстоятелството, че обикновената теория за валентността не може да се приложи за тях. Натрупаните резултати от изследванията на много учени от 19 век са използвани при създаване на теорията на комплексните съединения (координационна теория), предложена през 1893 г. от Алфред Вернер. Началото на 20 век е характерно с бързото натрупване на опитни факти и приноси към въпросите за комплексообразуването (Чугаев, Черняев, Ханч и др.). Правилното тълкуване на всички тези факти довежда до теориите за строежа на атома и молекулата, както и до квантовомеханичната теория.[4]

Съгласно съвременните схващания като комплексни се означават съединения, които се образуват при взаимодействието на прости валентно наситени молекули. Например:

Тази представа за свързване на отделните молекули поставя въпроса за природата и видовете химични връзки в тези съединения.

Комплексните съединения с външна сфера във воден разтвор напълно се дисоциират до сложен, слабо дисоцииращ катион или анион. Комплексните съединения без външна сфера са неразтворими във вода (например метални карбонили).

Комплексните съединения биват разнообразни и многобройни. Те се изучават от Координационната химия и имат координационни центрове или център, както и поне една координационна връзка.

Исторически сведения[редактиране | редактиране на кода]

Развитието на координационната теория и идентификацията на съединенията, наречени „координационни“ започва с исторически значимите концепции за първична и вторична валентност.[5]

Първичните валентности са установени в стехиометрията на прости съединения като NiCl2, Fe2(SO4)3 и PtCl2. Установено е, че присъединяването на стабилни молекули като H2O, NH3 и KCl към горепосочените съединения води до получаването на нови съединения, например NiCl2•4H2O, Co(SO4)3•12NH3 PtCl2•KCl. Подобни съединения са наречени комплексни поради стехиометричните затруднения, които създават, и са характерни за някои метали.[5] Броят на частиците, които се присъединяват към простите съединения, е довел до възникване на концепцията за вторична валентност[5]. Изследването на комплексните съединения води до създаването на координационната теория и за наименуване на координационните съединения при използване на адитивна номенклатура. Всяко координационно съединение е, или съдържа, координационна единица (или комплекс), състоящ се от централен атом и свързани с него групи.[5] Макар че тези концепции са били прилагани обикновено към метални съединения, било е установено, че голям брой други съединения също могат да се разглеждат като образувани от централен атом или централни атоми, с които са свързани известен брой други групи.[5]

Дефиниции[редактиране | редактиране на кода]

Координационно съединение и координационна единица[редактиране | редактиране на кода]

Координационно съединение е всяко съединение, съдържащо координационна единица. Координационната единица е йон или неутрална молекула, която е съставена от централен атом, обикновено метал, обкръжен от свързани с него други атоми или атомни групи, всеки от който се нарича лиганд. Класическо схващане е, че лигандът трябва да задоволи или вторична, или първична валентност на централния атом и сумата от тези валентности (често броят на лигандите) е наречена координационно число. Във формули координационната единица се загражда в квадратни скоби, независимо от това дали има заряд или не – [Co(NH3)6]3+, [PtCl4]2-, [Fe3(CO)12].[5]

Централен атом[редактиране | редактиране на кода]

Централният атом е атом, който е свързан с други атоми или атомни групи (лиганди) и който заема централна позиция в координационната единица. Централни атоми в [Co(NH3)6]3+, [PtCl4]2- и [Fe3(CO)12] са съответно никелът, кобалтът и платината. Най-общо, название на (сложна) координационна единица се образува по-лесно, ако се изберат повече централни атоми и свързването да се посочи чрез капа конвенция.[5]

Лиганди[редактиране | редактиране на кода]

Лигандите са атоми или група от атоми, свързани с централния атом. В английски език коренът на думата често дава началото на други форми, например to ligate, което означава да се координира като лиганд и производните прилагателни ligating (координиращ) и ligated (координиран). Термините „координиращ се атом“ и „донорен атом“ са взаимно заменяеми.[5]

Координационен център[редактиране | редактиране на кода]

Стандартна практика е да се приема, че лигандните атоми са свързани директно с централния атом, като образуват координационен център (или полигон). Така, [Co(NH3)6]3+ е октаедричен йон, а [PtCl4]2- – квадратен йон. В такива случаи координационното число е равно на броя на върховете на координационния полиедър.[5]

Координационно число[редактиране | редактиране на кода]

За типичните координационни съединения, координационното число е равно на броя на σ-връзките между лигандите и централния атом. Следва да се отбележи, че когато връзките между координиращия се атом на лиганда и централния атом са както σ, така и π-връзки, например за лиганди като CN-, CO, N2 и PMe3, π-връзките не се взимат предвид при определяне на координационното число.[5]

Координационното число е цяло число от 1 до 16, като по-често срещани са 4,6 и 8. За всички координационни числа, по-големи от единица, са възможни различни геометрични подреждания на атомите, свързани с централния атом.

Хелатообразуване[редактиране | редактиране на кода]

Хелатообразуването включва координиране на повече от един несъседен донорен атом на определен лиганд към централен атом (атомите притежават σ-електронна двойка). Броят на такива координиращи се атомив даден хелатен лиганд се посочва с прилагателните бидентатен, тридентатен, тетрадентатен и т.н. Броят на донорираните атоми от един лиганд, присъединени към един и същ централен атом, се нарича дентантност.[5]

Степен на окисление[редактиране | редактиране на кода]

Степента на окисление на централен атом в координационна единица се дефинира като заряд, който той би имал, ако всички лиганди са отстранени заедно с електронните двойки, които споделят с този централен атом. Тя се означава с римска цифра. Тогава, степента на окисление е индекс, получен при използването на проста и формална група правила, и това не е директен индикатор за електронното разпределение.[5]

Мостови лиганди[редактиране | редактиране на кода]

ди-μ-хлоридо-тетрахлоридо-1k2Cl,2k2Cl-диалуминий

В полиядрени частици даден лиганд може да бъде мостова група, тъй като едновременно образува връзка с два или повече централни атома. Мостовото свръзване се посочва в имената и формулите чрез прибавяне на символ „μ“ като представка към името или формулата на лиганда.

Мостовите лиганди свързват централни атоми, които образуват координационни единици с повече от един централен атом. Броят на централните атоми, свързани в една координационна единица чрез мостови лиганди или директни връзки между тях, се посочва като полиядрен комплекс.

Мостовият индекс се определя от броя на централните атоми, свързани посредством мостов лиганд. Свързването може да бъде осъществено от един или повече атоми.[5]

Капа конвенция[редактиране | редактиране на кода]

Единичен донорен атом се посочва чрез курсивен символ на елемента, прешестван от гръцката буква капа, „κ“. Тези символи се представят след частта от лигандното име, представлявьщь прйстен, верига или заместваща група, в която се намира донорният атом:[5]

[NiBr2(Me2PCH2CH2PMe2)] – дибромидо[етан-1,2-диилбис(диметилфосфан-κP)]никел(II).

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Lawrance, Geoffrey A.. Introduction to Coordination Chemistry. Wiley, 2010. ISBN 9780470687123. DOI:10.1002/9780470687123.
  2. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the „Gold Book“) (1997). Online corrected version: (2006–) „complex“. doi:10.1351/goldbook.C01203
  3. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. Chemistry of the Elements. 2. Butterworth-Heinemann, 1997. ISBN 978-0-08-037941-8.
  4. Неорганична химия. Земиздат-София, 1974. с. 82.
  5. а б в г д е ж з и к л м н о G. Connelly, Neil, Damhus, Ture, M. Hartshorn, Richard. IUPAC Nomenclature of inorganic chemistry 2005 recomendations, преведено българско издание. Издателство на БАН „Проф. Марин Дринов“, 2009. ISBN 978-954-322-330-5. с. 137 – 186.