Номенклатура комплексных соединений

 

Номенклатура комплексных соединений является составной частью номенклатуры неорганических веществ. Правила составления названий комплексных соединений являются систематическими (однозначными). В соответствии с рекомендациями ИЮПАК эти правила универсальны, так как при необходимости могут быть применены и к простым неорганическим соединениям, если для последних отсутствуют традиционные и специальные названия. Названия, построенные по систематическим правилам, адекватны химическим формулам. Формула комплексного соединения составляется по общим правилам: сначала пишется катион - комплексный или обычный, затем анион - комплексный или обычный. Во внутренней сфере комплексного соединения сначала пишут центральный атом-комплексообразователь, затем незаряженные лиганды (молекулы), затем отрицательно заряженные лиганды-анионы.

Одноядерные комплексы

В названиях катионных, нейтральных и большинства анионных комплексов центральные атомы имеют русские наименования соответствующих элементов. В некоторых случаях для анионных комплексов используют корни латинских наименований элементов центрального атома-комплексообразователя. Например, [Pt(NH₃)₂Cl₂] – дихлордиамминплатина, [PtCl₄]^2- - тетрахлороплатинат(II) –ион, [Ag(NH₃)₂]⁺ - катион диамминсеребра(I), [Ag(CN)₂]^- - дицианоаргенат(I)-ион.

Название комплексного иона начинают с указания состава внутренней сферы. Прежде всего, в алфавитном порядке перечисляют находящиеся во внутренней сфере анионы, прибавляя к их латинскому названию окончание «о». Например, ОН^-– гидроксо, Cl^- - хлоро, CN ^-- циано,CH₃COO^- - ацетато,CO₃^2- - карбонато,C₂O₄^2- -оксалато,NCS^- -тиоцианато,NO₂^- -нитро, O₂^2- - оксо, S^2- - тио,SO₃^2- - сульфито, SO₃S^2- - тиосульфато,C₅H₅ – циклопентадиенил и т.д. Затем в алфавитном порядке указывают внутрисферные нейтральные молекулы. Для нейтральных лигандов используются однословные названия веществ без изменений, например N₂ -диазот,N₂H₄ -гидразин, С₂Н₄ - этилен. Внутрисферные NH₃ называют аммино-, H₂O – аква, CO- карбонил, NO- нитрозил. Число лигандов указывают греческими числительными: ди, три, тетра, пента, гекса и т.д. Если названия лигандов более сложные, например, этилендиамин, перед ними ставят префиксы «бис», «трис», «тетракис» и т.д.

Названия комплексных соединений с внешней сферой состоят из двух слов (в общем виде «анион катиона»). Название комплексного аниона заканчивается суффиксом–ат. Степень окисления комплексообразователя указывают римскими цифрами в скобках после названия аниона. Например:

K₂[PtCl₄] – тетрахлороплатинат(II) калия,

Na₃[ Fe(NH₃)(CN)₅] – пентацианомоноамминферрат(II) натрия,

H₃O[AuCl₄] – тетрахлороаурат(III) оксония,

K[I(I)₂] – дииодоиодат(I) калия,

Na₂[Sn(OH)₆] – гексагидроксостаннат(IV) натрия.

В соединениях с комплесным катионом степень окисления комплексообразователя указывают после его названия римскими цифрами в скобках. Например:

[Ag(NH₃)₂]Cl – хлорид диамминсеребра (I),

[Pt(NH₃)₃Cl₃]Br – бромид трихлоротриамминплатины(IV),

[Co(NH₃)₄(NO₂)Cl]NO₃ -

Нитрат хлоронитротетраамминкобальта(III).

Названия комплексных соединений – неэлектролитов без внешней сферы состоят из одного слова, степень окисления комплексообразователя не указывается. Например:

[Co(H₂O)₃ F₃] – трифторотриаквокобальт,

[Pt(NH₃)₂Cl₄]- тетрахлородиаммин платина,

[Fe(C₅H₅)₂] – бис (циклопентадиенил)железо.

Название соединений с комплексными катионом и анионом складывается из названий катиона и аниона, например:

[Co(NH₃)₆][Co(NO₂)₆] -

гексанитрокобальтат(III) гексаамминкобальта(III),

[Pt(NH₃)₃Cl][PtNH₃Cl₃] –

трихлороамминплатинат (II) хлоротриаммин платины(II).

Для комплексов с амбидентатными лигандами в названии указывается символ атома, с которым этот лиганд связан с центральным атомом-комплексообразователем:

[Co(-NCS)₄]^2- - тетракис(тицианато-N) кобальтат(II) –ион,

[Hg(-SCN)₄]^2- - тетракис(тиоцианато-S) меркурат(II) – ион.

По традиции амбидентатный лиганд NO₂^- называют нитро-лигандом, если донорным атомом является азот, и нитрито-лигандом, если донорным атомом является кислород (–ONO^-):

[Co(-NO₂)₆]^3- - гексанитрокобальтат(III)-ион,

[Co(-ONO)₆]^3- - гексанитритокобальтат(III)-ион.

Классификация комплексных соединений

 

Комплексные ионы могут входить в состав молекул различных классов химических соединений: кислот, оснований, солей и др. В зависимости от заряда комплексного иона различают катионные, анионные и нейтральные комплексы.

Катионные комплексы

В катионных комплексах центральным атомом-комплексо-образователем являются катионы или положительно поляризованные атомы комплексообразователя, а лигандами - нейтральные молекулы, чаще всего воды и аммиака. Комплексные соединения, в которых лигандом выступает вода, называются аквакомплексами. К таким соединениям относятся кристаллогидраты. Например: MgCl₂ ×6H₂O

или [Mg(H₂O)₆]Cl₂,

CuSO₄ ×5H₂O или [Cu(H₂O)₄]∙SO₄ ∙ Н₂O, FeSO₄ ×7H₂O или [Fe(H₂O)₆]SO₄ ×H₂O

В кристаллическом состоянии некоторые аквакомплексы (например, медный купорос) удерживают и кристаллизационную воду, не входящую в состав внутренней сферы, которая связана менее прочно и легко отщепляется при нагревании.

Один из наиболее многочисленных классов комплексных соединений - амминокомплексы (аммиакаты) и аминаты. Лигандами в этих комплексах являются молекулы аммиака или амина. Например: [Cu(NH₃)₄]SO₄, [Pt(NH₃)₆]Cl_4,

[Cd(NH₂CH₂CH₂NH₂)₃]Cl₂.

Анионные комплексы

Лигандами в таких соединениях являются анионы или отрицательно поляризованные атомы и их группировки.

К анионным комплексам относятся:

а) комплексные кислоты H[BF₄], H₂[SiF₆], H[Ag(CN)₂].

б) двойные и комплексные соли PtCl₄ ×2KCl или K₂[PtCl₆],

HgI₂·_×2KI или K₂[HgI₄].

в) кислородсодержащие кислоты и их соли H₂SO₄, K₂SO₄, H₅IO₆, K₂CrO₄.

г) гидроксосоли K[Al(OH)₄], Na₂[Sn(OH)₆].

д) полигалогениды: K[I(I)₂], Cs[I(I₂)₄].

Нейтральные комплексы

К подобным соединениям относятся комплексные соединения, не имеющие внешней сферы и не дающие в водных растворах комплексных ионов: [Pt(NH₃)₂Cl₄], [Co(NH₃)₃(NO₂)₃], карбонилкомплексы [Fe(CO)₅], [W(CO)₆].

Катионно-анионные комплексы

Соединения одновременно содержат как комплексный катион, так и комплексный анион:

[Pt(NH₃)₄][PtCl₄], [Ni(NH₃)₆][Fe(CN)₆].

Циклические комплексы (хелаты)

Координационные соединения, в которых центральный атом (или ион) связан одновременно с двумя или более донорными атомами лиганда, в результате чего замыкается один или несколько гетероциклов, называются хелатами. Лиганды, образующие хелатные циклы, называются хелатирующими (хелатообразующими) реагентами. Замыкание хелатного цикла такими лигандами называется хелатированием (хелатообразованием). Наиболее обширный и важный класс хелатов – хелатные комплексы металлов. Способность координировать лиганды присуща металлам всех степеней окисления. У элементов основных подгрупп центральный атом-комплексообразователь обычно находится в высшей степени окисления.

Хелатирующие реагенты содержат два основных типа электродонорных центров: а)группы, содержащие подвижный протон, например, -COOH, -OH, -SO₃H; при их координации к центральному иону возможно замещение протона и б)нейтральные электронодонорные группы, например R₂CO, R₃N. Бидентатные лиганды занимают во внутренней координационной сфере хелата два места, как, например, этилендиамин (рис.3).

Согласно правилу циклов Чугаева, наиболее устойчивые хелатные комплексы образуются в том случае, когда в состав цикла входит пять или шесть атомов. Например, среди диаминов состава H₂N-(CH₂)n-NH₂ наиболее устойчивые комплексы образуются для n=2 (пятичленный цикл) и n=3 (шестичленный цикл).

 

Рис.3. Катион бисэтилендиамин меди(II).

 

Хелаты, в которых при замыкании хелатного цикла лиганд использует протон-содержащую и нейтральную электронодонорные группы и формально связан с центральным атомом ковалентной и донорно-акцепторной связью, называ ются внутрикомплексными соединениями. Так, полидентатные лиганды с кислотными функциональными группами могут образовывать внутрикомплексные соединения. Внутрикомплексные соединения – это хелат, в котором замыкание цикла сопровождается вытеснением из кислотных функциональных групп одного или нескольких протонов ионом металла, в частности, внутрикомплексным соединением является глицинат меди(II):

Рис.4. Внутрикомплексное соединение 8-оксихинолина с цинком.

 

Гемоглобин и хлорофилл также являются внутрикомплексными соединениями.

Важнейшая особенность хелатов – их повышенная устойчивость по сравнению с аналогично построенными нециклическими комплексами.