Файл: Учебнометодическое пособие Тюмень, 2018 удк 54 н 24. 1 Рецензенты.docx

7.1. Структура комплексных соединений

1. 
   Большинство комплексных соединений имеют внутреннюю и внешнюю сферы. Записывая химические формулы комплексных соединений, внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. Например, в комплексных соединениях К[Al(OH)₄] и [Ca(NH₃)₈]Cl₂, внутренней сферой являются группы атомов (комплексы) — [Al(OH)₄]^— и [Ca(NH₃)₈]²⁺, а внешней сферой — ионы К⁺ и Сl^– соответственно.
   
2. 
   Центральный атом или ион внутренней сферы называют комплексообразователем. Обычно, в качестве комплексообразователей выступают атомы или ионы металлов с достаточным количеством свободных орбиталей – это p-, d-, f- элементы: Cu²⁺, Pt²⁺, Pt⁴⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Al³⁺и др. Но это может быть и атомы элементов, образующих неметаллы. Заряд комплексообразователя обычно положительный, но также может быть отрицательным или равным нулю и равен сумме зарядов всех остальных ионов.  В приведенных выше примерах комплексообразователями являются ионы Al³⁺и Ca²⁺.
   

3. 
   Комплексообразователь окружен и связан сигма-связью с ионами противоположного знака или нейтральными молекулами, так называемыми лигандами. В качестве лигандов в комплексных соединениях могут выступать такие анионы, как F^– , OH^–, CN^–, CNS^–, NO₂^–, CO₃^2–, C₂O₄^2–и др., или нейтральные молекулы Н₂О, NН₃, СО, NО и др. В наших примерах это – ионы OH^— и молекулы NH₃. Количество лигандов в различных комплексных соединениях лежит в пределах от 2 до 12. А само число лигандов (число сигма-связей) называется координационным числом (к.ч.) комплексообразователя. В рассматриваемых примерах к.ч. равно 4 и 8.
   

4. 
   Заряд комплекса (внутренней сферы) определяется как сумма зарядов комплексообразователя и лигандов.
   
5. 
   Внешнюю сферу образуют ионы, связанные с комплексом ионной или межмолекулярной связью и имеющие заряд, знак которого противоположен знаку заряда комплексообразователя. Числовое значение заряда внешней сферы совпадает с числовым значением заряда внутренней сферы. В формуле комплексного соединения записываются они за квадратными скобками. Внешняя сфера может и вовсе отсутствовать, в случае, если внутренняя сфера нейтральна. В приведенных примерах, внешнюю сферу образуют 1 ион K⁺ и 2 иона Cl^— соответственно.
   

---

7.2. Классификация комплексных соединений

Основываясь на различных принципах, комплексные соединения можно классифицировать различными способами:

1. 
   По электрическому заряду: катионные, анионные и нейтральные комплексы.
   

• 
  Катионные комплексы имеют положительный заряд и образуются если вокруг положительного иона координированы нейтральные молекулы. Например, [Al(H₂O)₆]Cl₃, [Ca(NH₃)₈]Cl₂
  
• 
  Анионные комплексы имеют отрицательный заряд и образуются, если вокруг положительного иона координированы атомы с отрицательной степенью окисления. Например, К[Al(OH)₄], K₂[BF₄]
  
• 
  Нейтральные комплексыимеют заряд равный нулю и не имеют внешней сферы. Они могут образоваться при координации вокруг атома молекул, а также при одновременной координации вокруг центрального положительно заряженного иона отрицательных ионов и молекул.
  

2. 
   По количеству комплексообразователей:
   

• 
  Одноядерные– комплекс содержит один центральный атом, например, K₂[Be(SO₄)2]
  
• 
  Многоядерные — комплекс содержит два и более центральных атомов, например, [CrFe(NH₃)₆(CN)₆]
  

2. 
   По типу лиганда:
   

• 
  Гидраты– содержат акво-комплексы, т.е. в качестве лигандов выступают молекулы воды. Например, [Cr(H₂O)₆]Br₃, [Co(H₂O)₆]Br₂
  
• 
  Аммиакаты – содержат аммин-комплексы, в которых в качестве лигандов выступают молекулы аммиака (NН_3­). Например, [Zn(NH₃)₄]Cl₂, [Ag(NH₃)₂]Cl
  
• 
  Карбонилы– в таких комплексных соединениях, в качестве лигандов выступают молекулы монооксида углерода. Например, [Ni(CO)₄], .
  
• 
  Ацидокомплексы – комплексные соединения, содержащие в качестве лигандов кислотные остатки как кислородсодержащих, так и бескислородных кислот (F^–, Cl^–, Br^–, I^–, CN^–, NO₂^–, SO₄^2–, PO₄^3–и др., а также ОН^–). Например, K₄[Ni(CN)₆], Na₂[FeCl₄]
  
• 
  Гидроксокомплексы— комплексные соединения, в которых в качестве лигандов выступают гидроксид-ионы: K₂[Zn(OH)₄], Cs₂[Sn(OH)₆]
  

---

Комплексные соединения могут содержать лиганды, относящиеся к различным классам приведенной классификации. Например: К[Pt(H₂O)­₃Br₃], [Cr(NH₃)₄Br₂]Br

4. 
   По химическим свойствам: кислоты, основания, соли, неэлектролиты:
   

• 
  Кислоты — H[AuBr₄], H₂[PtCl₆]
  
• 
  Основания — [Cu(NH₃)₄](OH)₂,[Ag(NH₃)₂]OH
  
• 
  Соли — Cs₃[Al(OH)₆], [Ni(H2O)₄]Cl₂
  
• 
  Неэлектролиты— [Pt(NH₃)₂Cl₂]
  

5. 
   По количеству мест, занимаемых лигандом в координационной сфере
   

В координационной сфере лиганды могут занимать одно или несколько мест, т.е. образовывать с центральным атомом одну или несколько связей. По этому признаку различают:

• 
  Монодентатные лиганды – это такие лиганды как молекулы Н₂О, NH₃, CO, NO и др. и ноны CN⁻, F⁻, Cl⁻, OH⁻, SCN⁻, и др.
  
• 
  Бидентатные лиганды. К такому типу лигандов относятся ионы H₂N—CH₂—COO⁻, СО₃²⁻, SO₄²⁻, S₂O₃²⁻, молекула этилендиамина H₂N—CH₂—CH₂—H₂N (сокращенно en).
  
• 
  Полидентатные лиганды. Это, например, органические лиганды, содержащие несколько групп — CN или  -COOH (ЭДТА). Некоторые полидентантные лиганды способны образовать циклические комплексы, называемые хелатными (например, гемоглобин, хлорофилл и др.)
  

---

7.3. Номенклатура комплексных соединений

Чтобы записать  формулу комплексного соединения, необходимо помнить, что, как и любое ионное соединение, вначале записывается формула катиона, а после – формула аниона. При этом, формулу комплекса записывают в квадратных скобках, где вначале записывают комплексообразователь, затем лиганды.

А вот несколько правил, следуя которым составить название комплексного соединения не составит никакого труда:

1. 
   В названиях комплексных соединений, как и ионных солей, первым указывают анион, а затем – катион.
   
2. 
   В названии комплекса сначала указывают лиганды, а после – комплексообразователь. Лиганды перечисляют в алфавитном порядке.
   
3. 
   Нейтральные лиганды называются также, как молекулы, к анионным лигандам прибавляют окончание –о. 
   

Названия самых распространенных лиганд:

(F^- - фторо, Cl^- -хлоро, ОН^- - гидроксо, CN^- - циано и т.д). Аммиак обозначают термином “аммин”, СО – карбонил, NO – нитрозил, H₂O – аква.

4. 
   Если количество лигандов больше единицы, то их число указывают греческими приставками:
   

2-ди-, 3-три-, 4-тетра-, 5-пента-, 6-гекса-, 7-гепта-, 8-окта-, 9-нона-, 10-дека-.

5. 
   Названия комплексных анионов оканчиваются суффиксом – ат
   
6. 
   После названия металла в скобках указывают римскими цифрами его степень окисления.
   

Например, назовем следующие соединения:

• 
  [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl
  

Начнем с лигандов: 4 молекулы воды обозначаются как тетрааква, а 2 хлорид-иона – как дихлоро.

Далее указываем комплексообразователь – это хром и его степень окисления равна III.

Наконец, анионом в данном соединении является хлорид-ион.

Итак, полное название таково – хлорид тетрааквадихлорохрома(III)

• 
  K₄[Ni(CN)₄]
  

Начнем с лигандов: в комплексном анионе содержится 4 лиганда CN

---

^—, которые называются тетрациано.

Далее указываем комплексообразователь – это никель и его степень окисления равна нулю.

Так как металл входит в состав комплексного аниона, то он называется никелат(0).

Итак, полное название таково – тетрацианоникелат(0) калия
7.4. Вопросы для самоконтроля

1. Что называется комплексными соединениями?

2. Состав комплексного соединения.

3. Классификация комплексных соединений.

4. Номенклатура комплексных соединений.
7.5.Контрольные задания

91-100. Заполните таблицу 10 в соответствии с вашим вариантом, указав комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю среду по формуле комплексного соединения, или составив соответствующую формулу по указанному комплексообразователю, лигандам, и координационному числу. Дайте названия этим веществам.
Таблица 10

№ задания	Комплексообразова-тель	Лиганда	Координационное число	Внутренняя сфера комплекса	Ионы внешней среды	Формула комплексно-го соединения	Выражение для общей константы устойчивости комплексного иона
1	2	3	4	5	6	7	8
91						K2[PtCl6]
	Zn2+	OH–	4		Na+
92						K4[Fe(CN)6]
	Al3+	OH–	6		K+
93						K3[Fe(CN)6]
	Cr3+	OH–	6		K+
94				[Cu(H20)5]2+
	Pt4+	NH3	4		Cl–
95						[Cu(NH3)]4SO4
				[Co(NO2)4]3+	Na+
96						Fe4[Fe(CN)6]3
				[PtBr6]2–	Na+
97						[Cr(H20)6]Cl3
	Co3+		6		K+
98						[Ca(NH3)8]Cl2
				[SiF6]2–	Na+
99	Ag+	CN–	2		Na+
						K2[PtCl4]
100						[Ag(NH3)2]Cl
	Co2+	CNS–	4

---