Классификация лигандов по дентантности

(1) монодентантные лиганды:

а) анионы: OH‾, H‾, F‾, Cl‾, Br‾, I‾, CN‾, CNS‾, NO₂‾, NO₃‾;

б) молекулы: NH₃, H₂O, CO;

в) катионы: NH₂NH₃⁺.

(2) бидентантные лиганды:

а) анионы: SO₄²‾, C₂O₄²‾, CO₃²‾;

б) молекулы: NH₂ – CH₂ – CH₂ – NH₂ (этилендиамин)

NH₂ – CH₂ – COOH (глицин)

(3) полидентантные лиганды. Важнейшими из них являются комплексоны – аминополикарбоновые кислоты и их соли. К широко используемым комплексонам относится этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА),

 

а также ее динатриевая соль(Na₂H₂Y),известная как Трилон Б:

 

 

Комплексоны находят применение в медицине для лечения мочекаменной болезни. Они способны растворять камни, образующиеся в почках и мочевом пузыре. Процесс растворения оксалатного камня описывается уравнением:

CaC₂O₄ + Na₂H₂Y [CaY]²‾ + Na₂C₂O₄ + 2 H⁺.

Комплексоны широко используются в аналитической химии. Например, метод комплексонометрии является одним из методов объемного анализа, в основе которого лежит реакция комплексообразования:

Me²⁺ + Na₂H₂Y ⇄MeY²‾ + 2 Na⁺ + 2 H⁺

Метод комплексонометрии позволяет определять содержание катионов металлов Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ и др. в растворах и биологических жидкостях.

 

Классификация комплексных соединений

1) по природе лигандов

а) Комплексы с монодентантными лигандами:

• аммиакаты [Cu(NH₃)₄]Cl₂

• аквакомплексы [Cu(H₂O)₄]SO₄

• гидроксокомплексы Na[Al(OH)₄]

• ацидокомплексы Na[Ag(CN)₂]

• со смешанными лигандами [Pt(NH₃)₂Cl₂]

б) Комплексы с би- и полидентантными лигадами. Особую группу составляют хелатные (клешневидные) комплексы, содержащие полидентантные лиганды, образующие замкнутые циклы.

Например, комплекс меди с этилендиамином:

Наиболее устойчивыми являются внутрикомплексные соединения, в которых часть связей металл - лиганд образованы по обменному, а часть ― по донорно-акцепторному механизму. Примером такого соединения является комплекс кальция с Трилоном Б, известный в медицине как тетацин:

 

Тетацин применяется в медицине как лекарственный препарат для детоксификации организма при отравлении тяжелыми металлами. Приведенное ниже уравнение описывает связывание токсичных катионов ртути в прочный комплекс, легко выводящийся из организма с мочой:

Hg²⁺ + [CaY]²‾ ® Ca²⁺ + [HgY]²‾_.

2) По скорости образования комплексов:

(а) лабильные, образующиеся с высокой скоростью;

(б) инертные, образующиеся с низкой скоростью.

 

Номенклатура комплексных соединений

1) Вначале называют катионы, а затем анионы. Названия комплексных анионов заканчиваются суффиксом – ат.

2) В комплексном ионе сначала называют лиганды-анионы, затем лиганды-молекулы, затем лиганды-катионы: Лиганды - молекулы имеют специфические названия. Например, NH₃ – аммин, H₂O – аква, СО – карбонил.

Названия лигандов-анионов заканчиваются на – о:

OH‾ ― гидроксо NO₂‾ ― нитро

NO₃‾ ― нитрато CN‾ ― циано

СNS‾ ― родано SO₄²‾ ― сульфато

Катион-лиганд NH₂NH₃⁺ имеет название гидразиниум.

Названия некоторых комплексообразователей зависит от того, в состав катиона или аниона они входят (таблица 13).

 

Таблица 13 ― Название некоторых комплексообразователей

 

Металл	Название комплексообразователя
В комплексном катионе	В комплексном анионе
Fe Hg Au Ag Cu Sn Pb	Железо Ртуть Золото Серебро Медь Олово Свинец	Феррат Меркурат Аурат Аргентат Купрат Станат Плюмбат

 

3) Степень окисления комплексообразователя указывают, если у металла их несколько.

Ниже приведены названия некоторых комплексных соединений:

Na[Al(OH)₄] ―- натрий тетрагидроксоалюминат

[Cu(NH₃)₄]SO₄ ― тетраамминмедь(II) сульфат

NH₄[Co(NH₃)₂(NO₂)₄] ― аммоний тетранитродиамминкобальтат(III)

[Pt(NH₃)₂Cl₂] ― дихлородиамминплатина

 

Строение КС

 

Строение комплексных соединений описывается либо в рамках метода валентных связей (метод ВС), либо с позиции теории кристаллического поля.С позиций метода ВС связи металл — лиганд являются ковалентными полярными, образованными по донорно-акцепторному механизму. Лиганды выступают в роли доноров электронных пар, а комплексообразователи — в роли их акцепторов. Схема взаимодействия металлов и лигандов представлена на рисунок 54.

 

 

Рисунок 54 — Схема взаимодействия металлов и лигандов

 

Конфигурация комплексного иона определяется типом гибридизации атомных орбиталей комплексообразователя (таблица 14).

 

Таблица 14 — Конфигурация комплексных ионов.

 

Координа-ционное число комплексообразо-вателя	Тип гибриди-зации	Конфигурация комплексных ионов	Примеры
	sp	линейная	[Ag(NH3)2]+
	sp3   dsp2	тетраэдрическая       Квадратно-плоскостная	[Zn(NH3)4]2+     [AuCl4]-
	sp3d2	Октаэдрическая	[FeF6]3-   [Fe(CN)6]3-

 

Теория кристаллического поля исходит из того, что металлы и лиганды связаны между собой силами электростатического притяжения. Эта теория рассматривает воздействие лигандов на d-орбитали иона-комплексообразова-теля. Если катион металла находится в симметричном магнитном поле, его d-орбитали имеют одинаковый запас энергии (являются вырожденными). Если ион находится в октаэдрическом, тетраэдрическом или другом несимметричном поле лигандов, то происходит расщепление его d-подуровня (рисунки 55-56).

Рисунок 55 — Расщепление d-подуровня в октаэдрическом поле

Рисунок 56 — Расщепление d-подуровня в тетраэдрическом поле

 

Величина энергии расщепления (∆) зависит от конфигурации комплекса и природы лиганда.