Kapitel 17

17.1. Grundlegende Definitionen

In diesem Kapitel werden Sie in eine spezielle Gruppe komplexer Substanzen eingeführt, die als umfassend(oder koordinieren) Verbindungen.

Derzeit ist eine strenge Definition des Begriffs " komplexes Teilchen" Nein. Üblicherweise wird die folgende Definition verwendet.

Beispielsweise ist ein hydratisiertes Kupferion 2 ein komplexes Teilchen, da es tatsächlich in Lösungen und einigen kristallinen Hydraten existiert, es aus Cu 2 -Ionen und H 2 O-Molekülen gebildet wird, Wassermoleküle echte Moleküle sind und Cu 2 -Ionen in Kristallen existieren vieler Kupferverbindungen. Im Gegensatz dazu ist das SO 4 2 -Ion kein komplexes Teilchen, da O 2 -Ionen zwar in Kristallen vorkommen, das S 6 -Ion jedoch nicht in chemischen Systemen existiert.

Beispiele für andere komplexe Teilchen: 2 , 3 , , 2 .

Gleichzeitig werden NH 4 - und H 3 O-Ionen als komplexe Teilchen klassifiziert, obwohl H-Ionen in chemischen Systemen nicht vorkommen.

Manchmal werden komplexe Teilchen als komplexe chemische Teilchen bezeichnet, bei denen alle oder ein Teil der Bindungen gemäß dem Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet werden. Dies trifft auf die meisten Komplexpartikel zu, aber beispielsweise in Kaliumalaun SO 4 in Komplexpartikel 3 wird die Bindung zwischen Al- und O-Atomen tatsächlich nach dem Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet, während in dem Komplexpartikel nur eine elektrostatische Bindung besteht (Ion-Dipol) Wechselwirkung. Dies wird durch die Existenz eines komplexen Teilchens ähnlicher Struktur in Eisen-Ammonium-Alaun bestätigt, in dem nur eine Ionen-Dipol-Wechselwirkung zwischen Wassermolekülen und dem NH 4 -Ion möglich ist.

Durch Ladung können komplexe Teilchen Kationen, Anionen und auch neutrale Moleküle sein. Komplexe Verbindungen, die solche Partikel enthalten, können verschiedenen Klassen von Chemikalien (Säuren, Basen, Salze) angehören. Beispiele: (H 3 O) - Säure, OH - Base, NH 4 Cl und K 3 - Salze.

Typischerweise ist der Komplexbildner ein Atom eines Elements, das ein Metall bildet, aber es kann auch ein Atom von Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Iod und anderen Elementen sein, die Nichtmetalle bilden. Der Oxidationszustand des Komplexbildners kann positiv, negativ oder Null sein; wenn aus einfacheren Substanzen eine komplexe Verbindung gebildet wird, ändert sie sich nicht.

Liganden können Partikel sein, die vor der Bildung einer Komplexverbindung Moleküle (H 2 O, CO, NH 3 usw.), Anionen (OH, Cl, PO 4 3 usw.) sowie ein Wasserstoffkation waren . Unterscheiden nicht identifiziert oder einzähnige Liganden (über eines seiner Atome an das Zentralatom gebunden, also mit einer -Bindung), zweizähnig(durch zwei ihrer Atome, also durch zwei -Bindungen, mit dem Zentralatom verbunden), dreizähnig usw.

Wenn die Liganden unidentisch sind, dann ist die Koordinationszahl gleich der Anzahl solcher Liganden.

Die cn hängt von der elektronischen Struktur des Zentralatoms, seinem Oxidationsgrad, der Größe des Zentralatoms und der Liganden, den Bedingungen für die Bildung der Komplexverbindung, der Temperatur und anderen Faktoren ab. CN kann Werte von 2 bis 12 annehmen. Meistens ist es gleich sechs, etwas seltener - vier.

Es gibt auch komplexe Teilchen mit mehreren Zentralatomen.

Es werden zwei Arten von Strukturformeln komplexer Teilchen verwendet: Angabe der formalen Ladung des Zentralatoms und der Liganden oder Angabe der formalen Ladung des gesamten komplexen Teilchens. Beispiele:

Um die Form eines komplexen Teilchens zu charakterisieren, wird die Idee eines Koordinationspolyeders (Polyeders) verwendet.

Zu den Koordinationspolyedern gehören auch ein Quadrat (KN = 4), ein Dreieck (KN = 3) und eine Hantel (KN = 2), obwohl diese Figuren keine Polyeder sind. Beispiele für Koordinationspolyeder und entsprechend geformte Komplexteilchen für die gängigsten CN-Werte sind in Abb. eines.

17.2. Klassifizierung komplexer Verbindungen

Wie chemische komplexe Verbindungen in ionische Verbindungen unterteilt werden (sie werden manchmal als ionogen) und molekular ( nichtionisch) Verbindungen. Ionische Komplexverbindungen enthalten geladene Komplexteilchen – Ionen – und sind Säuren, Basen oder Salze (siehe § 1). Molekulare Komplexverbindungen bestehen aus ungeladenen Komplexteilchen (Molekülen), zB: oder - sie lassen sich nur schwer einer Hauptklasse von Chemikalien zuordnen.

Die komplexen Teilchen, aus denen komplexe Verbindungen bestehen, sind sehr unterschiedlich. Daher werden mehrere Klassifizierungsmerkmale verwendet, um sie zu klassifizieren: die Anzahl der Zentralatome, die Art des Liganden, die Koordinationszahl und andere.

Nach der Anzahl der Zentralatome Komplexe Teilchen werden unterteilt in Einzelprozessor und mehrkernig. Die Zentralatome mehrkerniger Komplexteilchen können entweder direkt oder über Liganden miteinander verknüpft sein. In beiden Fällen bilden die Zentralatome mit Liganden eine einzige innere Sphäre der Komplexverbindung:

Komplexe Partikel werden nach Art der Liganden unterteilt

1) Aquakomplexe, also komplexe Teilchen, in denen Wassermoleküle als Liganden vorhanden sind. Kationische Aquakomplexe m sind mehr oder weniger stabil, anionische Aquakomplexe sind instabil. Alle kristallinen Hydrate sind Verbindungen, die Aquakomplexe enthalten, zum Beispiel:

Mg(ClO4) 2. 6H 2 O ist eigentlich (ClO 4 ) 2 ;
BeSO4. 4H 2 O ist eigentlich SO 4 ;
Zn(BrO 3 ) 2 . 6H 2 O ist eigentlich (BrO 3 ) 2 ;
CuSO4. 5H 2 O ist eigentlich SO 4 . H2O.

2) Hydroxokomplexe, dh Komplexpartikel, in denen Hydroxylgruppen als Liganden vorhanden sind, die vor Eintritt in das Komplexpartikel Hydroxidionen waren, z. B.: 2 , 3 , .

Hydroxo-Komplexe werden aus Aqua-Komplexen gebildet, die die Eigenschaften von kationischen Säuren aufweisen:

2 + 4OH = 2 + 4H 2 O

3) Ammoniak, dh komplexe Partikel, in denen NH 3 -Gruppen als Liganden vorhanden sind (vor der Bildung eines komplexen Partikels - Ammoniakmoleküle), zum Beispiel: 2 , , 3 .

Ammoniak kann auch aus Wasserkomplexen gewonnen werden, zum Beispiel:

2 + 4NH 3 \u003d 2 + 4 H 2 O

Die Farbe der Lösung ändert sich dabei von Blau nach Ultramarin.

4) Säurekomplexe, dh komplexe Partikel, in denen Säurereste sowohl sauerstofffreier als auch sauerstoffhaltiger Säuren als Liganden vorhanden sind (vor der Bildung eines komplexen Partikels - Anionen, zum Beispiel: Cl, Br, I, CN, S 2, NO 2, S 2 O 3 2 , CO 3 2 , C 2 O 4 2 usw.).

Beispiele für die Bildung von Säurekomplexen:

Hg2 + 4I = 2
AgBr + 2S 2 O 3 2 = 3 + Br

Die letztere Reaktion wird in der Fotografie verwendet, um nicht umgesetztes Silberbromid aus fotografischen Materialien zu entfernen.
(Bei der Entwicklung von Fotofilmen und Fotopapieren wird der unbelichtete Teil des in der Fotoemulsion enthaltenen Silberbromids nicht vom Entwickler wiederhergestellt. Um es zu entfernen, wird diese Reaktion verwendet (der Vorgang wird "Fixieren" genannt, da das nicht entfernte Silberbromid zersetzt sich allmählich im Licht und zerstört das Bild)

5) Komplexe, in denen Wasserstoffatome Liganden sind, werden in zwei völlig unterschiedliche Gruppen eingeteilt: Hydrid Komplexe und Komplexe, die in der Zusammensetzung enthalten sind Onium Verbindungen.

Bei der Bildung von Hydridkomplexen - , , - ist das Zentralatom ein Elektronenakzeptor und das Hydridion ein Donor. Die Oxidationsstufe der Wasserstoffatome in diesen Komplexen ist –1.

In Oniumkomplexen ist das Zentralatom ein Elektronendonor und der Akzeptor ein Wasserstoffatom in der Oxidationsstufe +1. Beispiele: H 3 O oder - Oxoniumion, NH 4 oder - Ammoniumion. Darüber hinaus gibt es substituierte Derivate solcher Ionen: - Tetramethylammonium-Ion, - Tetraphenylarsonium-Ion, - Diethyloxonium-Ion usw.

6) Carbonyl Komplexe - Komplexe, in denen CO-Gruppen als Liganden vorhanden sind (vor der Komplexbildung - Kohlenmonoxidmoleküle), zum Beispiel: usw.

7) Anion Halogenid Komplexe sind Komplexe vom Typ .

Auch andere Klassen von Komplexpartikeln werden nach der Art der Liganden unterschieden. Darüber hinaus gibt es komplexe Partikel mit Liganden verschiedener Art; Das einfachste Beispiel ist Aqua Hydroxocomplex.

17.3. Grundlagen der Nomenklatur komplexer Verbindungen

Die Formel einer komplexen Verbindung wird auf die gleiche Weise zusammengestellt wie die Formel einer ionischen Substanz: An erster Stelle steht die Formel des Kations und an zweiter Stelle die des Anions.

Die Formel eines Komplexteilchens wird in eckige Klammern in folgender Reihenfolge geschrieben: Zuerst wird das Symbol des komplexbildenden Elements gesetzt, dann die Formeln der Liganden, die vor der Komplexbildung Kationen waren, dann die Formeln der Liganden, die es waren neutrale Moleküle vor der Komplexbildung und danach die Formeln der Liganden, ehemals vor der Komplexbildung durch Anionen.

Der Name einer komplexen Verbindung wird genauso aufgebaut wie der Name eines beliebigen Salzes oder einer Base (komplexe Säuren werden als Wasserstoff- oder Oxoniumsalze bezeichnet). Der Name der Verbindung umfasst den Namen des Kations und den Namen des Anions.

Der Name des Komplexpartikels enthält den Namen des Komplexbildners und die Namen der Liganden (der Name wird gemäß der Formel geschrieben, jedoch von rechts nach links. Für Komplexbildner in Kationen werden russische Elementnamen verwendet, und in Anionen, lateinische.

Namen der häufigsten Liganden:

H 2 O - Wasser	Cl - Chlor	SO 4 2 - Sulfat	OH - hydroxo
CO - Carbonyl	Br - Brom	CO 3 2 - Karbonat	H - Hydrido
NH 3 - Ammin	NO 2 - Nitro	CN - Cyano	NEIN - Nitroso
NO - Nitrosyl	O 2 - Oxo	NCS - Thiocyanato	H + I - hydro

Beispiele für Namen komplexer Kationen:

Beispiele für Namen komplexer Anionen:

2 - Tetrahydroxozinkation
3 – Di(thiosulfato)argentat(I)-ion
3 – Hexacyanochromat(III)-Ion
– Tetrahydroxodiquaaluminat-Ion
– Tetranitrodiamincobaltat(III)-ion
3 – Pentacyanoaquaferrat(II)-ion

Beispiele für die Namen neutraler Komplexteilchen:

Ausführlichere Nomenklaturregeln sind in Nachschlagewerken und speziellen Handbüchern angegeben.

17.4. Chemische Bindung in komplexen Verbindungen und ihre Struktur

Bei kristallinen Komplexverbindungen mit geladenen Komplexen ist die Bindung zwischen dem Komplex und den Ionen der äußeren Sphäre ionisch, während die Bindungen zwischen den übrigen Teilchen der äußeren Sphäre intermolekular (einschließlich Wasserstoffbrückenbindungen) sind. Bei molekularen Komplexverbindungen ist die Bindung zwischen den Komplexen intermolekular.

In den meisten komplexen Partikeln sind die Bindungen zwischen dem Zentralatom und den Liganden kovalent. Alle oder ein Teil von ihnen werden nach dem Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet (als Ergebnis mit einer Änderung der formalen Ladungen). In den am wenigsten stabilen Komplexen (z. B. in den Aquakomplexen von Alkali- und Erdalkalielementen sowie Ammonium) werden Liganden durch elektrostatische Anziehung gehalten. Die Bindung in komplexen Partikeln wird oft als Donor-Akzeptor- oder Koordinationsbindung bezeichnet.

Betrachten wir seine Entstehung am Beispiel der Eisen(II)-Aquakation. Dieses Ion wird durch die Reaktion gebildet:

FeCl2cr + 6H20 = 2 + 2Cl

Die elektronische Formel des Eisenatoms ist 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6. Lassen Sie uns ein Schema der Valenz-Unterebenen dieses Atoms erstellen:

Wenn ein doppelt geladenes Ion entsteht, verliert das Eisenatom zwei 4 s-Elektron:

Das Eisenion nimmt sechs Elektronenpaare von Sauerstoffatomen von sechs Wassermolekülen in freie Valenzorbitale auf:

Es entsteht ein komplexes Kation, dessen chemische Struktur durch eine der folgenden Formeln ausgedrückt werden kann:

Die räumliche Struktur dieses Teilchens wird durch eine der räumlichen Formeln ausgedrückt:

Die Form des Koordinationspolyeders ist ein Oktaeder. Alle Fe-O-Bindungen sind gleich. Soll sp 3 d 2 - Hybridisierung des Eisenatoms AO. Die magnetischen Eigenschaften des Komplexes weisen auf das Vorhandensein ungepaarter Elektronen hin.

Löst man FeCl 2 in einer Cyanidionen enthaltenden Lösung, so läuft die Reaktion ab

FeCl2cr + 6CN = 4 + 2Cl.

Derselbe Komplex wird auch durch Zugabe einer Lösung von Kaliumcyanid KCN zu einer FeCl 2 -Lösung erhalten:

2 + 6CN \u003d 4 + 6H 2 O.

Dies deutet darauf hin, dass der Cyanidkomplex stärker als der Aquakomplex ist. Darüber hinaus weisen die magnetischen Eigenschaften des Cyanidkomplexes auf das Fehlen ungepaarter Elektronen vom Eisenatom hin. All dies ist auf eine etwas andere elektronische Struktur dieses Komplexes zurückzuführen:

Die "stärkeren" CN-Liganden bilden stärkere Bindungen mit dem Eisenatom, der Energiegewinn reicht aus, um die Hundsche Regel zu "brechen" und 3 freizusetzen d-Orbitale für freie Ligandenpaare. Die räumliche Struktur des Cyanidkomplexes ist die gleiche wie die des Aquakomplexes, aber die Art der Hybridisierung ist anders - d 2 sp 3 .

Die "Stärke" des Liganden hängt in erster Linie von der Elektronendichte der Wolke des freien Elektronenpaares ab, das heißt, sie nimmt mit abnehmender Atomgröße zu, mit abnehmender Hauptquantenzahl, hängt davon ab Art der EO-Hybridisierung und einigen anderen Faktoren. Die wichtigsten Liganden können aneinandergereiht werden, um ihre "Stärke" zu erhöhen (eine Art "Aktivitätsreihe" von Liganden), diese Reihe wird genannt spektrochemische Reihe von Liganden:

ICH; Br; : SCN, Cl, F, OH, H 2 O; : NCS, NH3; SO 3 S : 2 ; : CN, CO

Für die Komplexe 3 und 3 sehen die Bildungsschemata wie folgt aus:

Für Komplexe mit CN = 4 sind zwei Strukturen möglich: ein Tetraeder (in dem Fall sp 3-Hybridisierung), zum Beispiel 2 , und ein flaches Quadrat (im Fall von dsp 2-Hybridisierung), zum Beispiel 2 .

17.5. Chemische Eigenschaften komplexer Verbindungen

Für komplexe Verbindungen sind zunächst dieselben Eigenschaften charakteristisch wie für gewöhnliche Verbindungen derselben Klassen (Salze, Säuren, Basen).

Wenn die Verbindung eine Säure ist, dann ist es eine starke Säure, wenn es eine Base ist, dann ist die Base stark. Diese Eigenschaften von Komplexverbindungen werden nur durch die Anwesenheit von H 3 O- oder OH-Ionen bestimmt. Außerdem gehen komplexe Säuren, Basen und Salze die üblichen Austauschreaktionen ein, zum Beispiel:

SO 4 + BaCl 2 \u003d BaSO 4 + Cl 2
FeCl 3 + K 4 = Fe 4 3 + 3KCl

Die letzte dieser Reaktionen wird als qualitative Reaktion für Fe 3 -Ionen verwendet. Die resultierende ultramarin-unlösliche Substanz wird "Preußischblau" genannt [der systematische Name ist Eisen(III)-Kaliumhexacyanoferrat(II)].

Außerdem kann das komplexe Teilchen selbst in die Reaktion eintreten, und je aktiver, desto weniger stabil ist es. Normalerweise sind dies Ligandensubstitutionsreaktionen, die in Lösung stattfinden, zum Beispiel:

2 + 4NH 3 \u003d 2 + 4H 2 O,

sowie Säure-Base-Reaktionen wie z

2 + 2H 3 O = + 2H 2 O
2 + 2OH = + 2H 2 O

In diesen Reaktionen gebildet, wird es nach Isolierung und Trocknung zu Zinkhydroxid:

Zn(OH) 2 + 2H 2 O

Die letzte Reaktion ist das einfachste Beispiel für die Zersetzung einer komplexen Verbindung. In diesem Fall läuft es bei Raumtemperatur. Andere komplexe Verbindungen zersetzen sich beim Erhitzen, zum Beispiel:

SO4. H 2 O \u003d CuSO 4 + 4NH 3 + H 2 O (über 300 ° C)
4K 3 \u003d 12KNO 2 + 4CoO + 4NO + 8NO 2 (über 200 ° C)
K 2 \u003d K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O (über 100 ° C)

Um die Möglichkeit einer Ligandensubstitutionsreaktion abzuschätzen, kann man die spektrochemische Reihe verwenden, wobei man sich an der Tatsache orientiert, dass stärkere Liganden schwächere aus der inneren Sphäre verdrängen.

17.6. Isomerie komplexer Verbindungen

Die Isomerie komplexer Verbindungen ist verwandt
1) mit möglicher unterschiedlicher Anordnung von Liganden und Partikeln der äußeren Sphäre,
2) mit einer anderen Struktur des komplexesten Teilchens.

Zur ersten Gruppe gehören hydratisiert(Im Algemeinen lösen) und Ionisation Isomerie, zum zweiten - räumlich und optisch.

Hydratisomerie ist mit der Möglichkeit einer unterschiedlichen Verteilung von Wassermolekülen in den äußeren und inneren Sphären der Komplexverbindung verbunden, zum Beispiel: (rotbraune Farbe) und Br 2 (blaue Farbe).

Ionisationsisomerie ist mit der Möglichkeit einer unterschiedlichen Verteilung von Ionen in den äußeren und inneren Sphären verbunden, zum Beispiel: SO 4 (lila) und Br (rot). Die erste dieser Verbindungen bildet einen Niederschlag, der mit einer Lösung von Bariumchlorid reagiert, und die zweite - mit einer Lösung von Silbernitrat.

Räumliche (geometrische) Isomerie, auch cis-trans-Isomerie genannt, ist charakteristisch für quadratische und oktaedrische Komplexe (für tetraedrische Komplexe ist dies unmöglich). Beispiel: cis-trans-Quadratkomplex-Isomerie

Die optische (Spiegel-)Isomerie unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von der optischen Isomerie in der organischen Chemie und ist charakteristisch für tetraedrische und oktaedrische Komplexe (unmöglich für quadratische).

Die Struktur komplexer Verbindungen

Anziehungskräfte wirken nicht nur zwischen Atomen, sondern auch zwischen Molekülen. Die Wechselwirkung von Molekülen führt oft zur Bildung anderer, komplexerer Moleküle. Beispielsweise gehen gasförmige Stoffe unter geeigneten Bedingungen in einen flüssigen und festen Aggregatzustand über, jeder Stoff ist in einem anderen Stoff bis zu einem gewissen Grad löslich. In all diesen Fällen wird eine gegenseitige Koordination der wechselwirkenden Teilchen beobachtet, die als definiert werden kann Komplexierung. Der Grund für die Komplexbildung kann sowohl eine elektrostatische als auch eine Donor-Akzeptor-Wechselwirkung zwischen Ionen und Molekülen, zwischen Molekülen sein.

Die Grundlagen moderner Vorstellungen über die Struktur komplexer Verbindungen wurden 1893 vom Schweizer Chemiker Alfred Werner gelegt.

Komplexe Verbindungen - dies sind Verbindungen, die durch das Vorhandensein mindestens einer kovalenten Bindung gekennzeichnet sind, die nach dem Donor-Akzeptor-Mechanismus entstanden ist.

Im Zentrum jedes Komplexes befindet sich ein Atom, das als zentrales Oder bezeichnet wird Komplexbildner. Atome oder Ionen, die direkt an das Zentralatom gebunden sind, werden genannt Liganden. Man nennt die Zahl, die angibt, wie viele Liganden der Komplexbildner trägt Koordinationsnummer. Es bilden sich Komplexbildner und Liganden innere Sphäre . Die innere Kugel wird durch eckige Klammern von der äußeren getrennt. Außerhalb des Komplexes befinden sich Ionen, die im Vergleich zur Ladung des Komplexes selbst eine Ladung mit entgegengesetztem Vorzeichen haben - diese Ionen bilden sich äußere Sphäre.

Zum Beispiel: K3

äusserlich innerlich

Kugel

Fe 3+ - Komplexbildner; CN-Ligand; 6 - Koordinationsnummer;

3- - komplexes Ion.

Nomenklatur komplexer Verbindungen

Für die Benennung komplexer Verbindungen wird ein komplexes System von Nomenklaturregeln verwendet.

1. Die Namen komplexer Verbindungen bestehen aus zwei Wörtern, die die innere und die äußere Sphäre bezeichnen.

2. Geben Sie für die innere Kugel an:

Anzahl der Liganden;

Der Name des Liganden;

Zentralatom mit Wertigkeit.

3. Nach der internationalen Nomenklatur wird zuerst das Kation genannt, dann das Anion.

4. Wenn die Verbindung beinhaltet komplexes Kation, dann gegeben Russischer Name des Komplexbildner-Elements.

5. Wenn die Verbindung beinhaltet Komplexes Anion, dann der Komplexbildner der lateinische Name des Elements wird mit der Endung angegeben "-bei".

6. Bei neutralen Komplexen ist die Oxidationsstufe des Zentralatoms nicht angegeben.

7. Die Namen der Liganden stimmen in den meisten Fällen mit den üblichen Stoffnamen überein. Anionischen Liganden wird das Suffix „-o“ hinzugefügt.

Zum Beispiel: CN - - Cyano, NO2 - - Nitro, CI - - Chlor, OH - - Hydroxo, H + -Hydro, O 2- - Oxo, S 2- - Thio, CNS - - Rhodano oder Ticyanato, C2O4 2- - Oxalato usw.

8. Liganden – neutrale Moleküle haben spezifische Namen:

Wasser - Aqua, Ammoniak - Amin, Kohlenmonoxid (II) - Carbonyl.

9. Die Anzahl der Liganden wird durch lateinische oder griechische Ziffern angegeben:

	Mono
	Di
	Drei
	Tetra
	Penta
	Hexa
	Hepta
	Okt

10. In Komplexen aus gemischten Liganden Anionische Liganden werden zuerst aufgeführt, gefolgt von molekularen. Wenn es mehrere verschiedene anionische oder molekulare Liganden gibt, werden diese alphabetisch aufgelistet.

Beispiele

CI - Diamminsilber(I)chlorid

K - Kaliumdicyanoargenat (I)

CI3 - Chlorpentaamminplatin(IV)chlorid oder Chlorpentaamminplatintrichlorid

K - Kaliumpentachloramminplatinat (IV)

SO4 - Chlornitrotriaminplatin(II)sulfat.

K3- Hexacyanoferrat (III) Kalium,

- Trinitrotriamincobalt.

3. Klassifizierung von Komplexen.

Je nach Art der elektrischen Ladung werden kationische, anionische und neutrale Komplexe unterschieden. Die Ladung eines Komplexes ist die algebraische Summe der Ladungen seiner konstituierenden Teilchen.

kationisch Der Komplex entsteht durch Koordination um das positive Ion neutraler Moleküle (Н2О, NH3 usw.)

Verbindungen, die Aminokomplexe (NH3) enthalten, werden genannt Ammoniak, enthält Wasserkomplexe (H2O) - Hydrate.

als Komplexbildner in anionisch der Komplex ist ein Atom mit einem positiven Oxidationszustand (positives Ion), und die Liganden sind Atome mit einem negativen Oxidationszustand (Anionen). Zum Beispiel: K2 - Kaliumtetrafluoroberyllat (II).

Neutral Komplexe werden bei Koordination um ein Atom von Molekülen sowie bei gleichzeitiger Koordination um ein positives Ionen komplexierendes Mittel von negativen Ionen und Molekülen gebildet. Zum Beispiel: - Dichlordiaminplatin (II). Elektrisch neutrale Komplexe sind komplexe Verbindungen ohne äußere Sphäre.

Die Rolle eines Komplexbildners kann jedes Element des Periodensystems spielen. Nichtmetallische Elemente ergeben normalerweise anionische Komplexe. Metallische Elemente bilden Komplexe vom kationischen Typ.

Liganden. Verschiedene Komplexbildner können drei Arten von Liganden um sich koordinieren:

1. Liganden vom anionischen Typ - elementare und komplexe negativ geladene Ionen, zum Beispiel Hylid-, Oxid-, Hydroxid-, Nitrat-, Carbonationen usw.

2. Neutrale Liganden können polare Moleküle von Wasser, Ammoniak usw. sein.

3. Liganden des kationischen Typs sind selten und koordinieren nur um negativ polarisierte Atome. Beispiel: ein positiv polarisiertes Wasserstoffatom.

Liganden, die eine Bindung mit dem Zentralatom eingehen, werden genannt zweizähnig. Als Liganden werden Liganden bezeichnet, die in der Lage sind, drei oder mehr Bindungen mit einem Zentralatom zu bilden mehrzähnig. Komplexe Verbindungen mit zwei- und mehrzähnigen Liganden werden genannt Chelatkomplexe.

Gewöhnliche Liganden, die eine Bindung mit einem Metall eingehen, werden genannt einzähnig.

4. Dissoziation komplexer Verbindungen. Instabilität konstant.

Komplexe Verbindungen - Elektrolyte bilden bei Dissoziation in wässrigen Lösungen komplexe Ionen, zum Beispiel:

CI = + + CI -

Diese Dissoziation ist vollständig. Komplexe Ionen unterliegen wiederum einer sekundären Dissoziation.

Komplexe Verbindungen

Unterrichtsvortrag Klasse 11

Die zum Wettbewerb „Ich gehe in den Unterricht“ eingereichte Unterrichtsstunde verbringe ich in der 11. biologisch-chemischen Klasse, wo 4 Stunden pro Woche für das Studium der Chemie vorgesehen sind.

Ich habe das Thema „Komplexe Verbindungen“ gewählt, erstens, weil diese Stoffgruppe in der Natur von außerordentlich großer Bedeutung ist; zweitens umfassen viele USE-Aufgaben das Konzept komplexer Verbindungen; Drittens wählen die Schüler dieser Klasse Berufe mit Bezug zur Chemie und treffen in Zukunft auf eine Gruppe komplexer Verbindungen.

Ziel. Bilden Sie das Konzept der Zusammensetzung, Klassifizierung, Struktur und grundlegenden Nomenklatur komplexer Verbindungen; betrachten ihre chemischen Eigenschaften und zeigen die Bedeutung; erweitern das Verständnis der Schüler für die Vielfalt der Substanzen.

Ausrüstung. Proben komplexer Verbindungen.

Unterrichtsplan

I. Organisatorischer Moment.

II. Neues lernen (Vortrag).

III. Zusammenfassen und Hausaufgaben machen.

Vorlesungsplan

1. Stoffvielfalt.

2. Koordinationstheorie von A. Werner.

3. Struktur komplexer Verbindungen.

4. Klassifizierung komplexer Verbindungen.

5. Die Natur der chemischen Bindung in komplexen Verbindungen.

6. Nomenklatur komplexer Verbindungen.

7. Chemische Eigenschaften komplexer Verbindungen.

8. Der Wert komplexer Verbindungen.

WÄHREND DER KLASSEN

I. Organisatorischer Moment

II. Neues Material lernen

Vielzahl von Substanzen

Die Welt der Substanzen ist vielfältig, und wir kennen bereits die Gruppe der Substanzen, die zu komplexen Verbindungen gehören. Diese Substanzen wurden seit dem 19. Jahrhundert untersucht, aber es war schwierig, ihre Struktur vom Standpunkt der bestehenden Wertigkeitsvorstellungen aus zu verstehen.

A. Werners Koordinationstheorie

1893 formulierte der Schweizer anorganische Chemiker Alfred Werner (1866–1919) eine Theorie, die es ermöglichte, die Struktur und einige Eigenschaften komplexer Verbindungen zu verstehen, und nannte sie Koordinationstheorie*. Daher werden Komplexverbindungen oft als Koordinationsverbindungen bezeichnet.

Verbindungen, zu denen komplexe Ionen gehören, die sowohl in einem Kristall als auch in Lösung existieren, werden als Komplex oder Koordination bezeichnet.

Die Struktur komplexer Verbindungen

Die zentrale Position in Komplexverbindungen nimmt nach Werners Theorie meist ein Metallion ein, das Zentralion oder Komplexbildner genannt wird.

Komplexbildner - ein Teilchen (Atom, Ion oder Molekül), das andere Ionen oder Moleküle um sich herum koordiniert (situiert).

Der Komplexbildner hat in der Regel eine positive Ladung, ist d-Element, weist amphotere Eigenschaften auf, hat eine Koordinationszahl von 4 oder 6. Moleküle oder Säurereste - Liganden (Addenden) sind um den Komplexbildner angeordnet (koordiniert).

Liganden - Teilchen (Moleküle und Ionen), die vom Komplexbildner koordiniert werden und mit ihm in direkter chemischer Bindung stehen (zum Beispiel Ionen: Cl – , I – , NO 3 – , OH – ; neutrale Moleküle: NH 3 , H 2 O, CO ).

Die Liganden sind nicht aneinander gebunden, da zwischen ihnen abstoßende Kräfte wirken. Wenn Moleküle Liganden sind, ist eine molekulare Wechselwirkung zwischen ihnen möglich. Die Koordination von Liganden um den Komplexbildner herum ist ein charakteristisches Merkmal von Komplexverbindungen (Abb. 1).

Koordinierungsnummer - ist die Anzahl der chemischen Bindungen, die der Komplexbildner mit den Liganden eingeht.

Reis. 2. Tetraederstruktur des Ions -

Der Wert der Koordinationszahl des Komplexbildners hängt von seiner Art, dem Oxidationsgrad, der Art der Liganden und den Bedingungen (Temperatur, Konzentration) ab, unter denen die Komplexierungsreaktion abläuft. Die Koordinationszahl kann Werte von 2 bis 12 annehmen. Am häufigsten sind die Koordinationszahlen 4 und 6. Für die Koordinationszahl 4 kann die Struktur komplexer Teilchen tetraedrisch (Abb. 2) und in Form einer Ebene sein quadratisch (Abb. 3). Komplexverbindungen mit der Koordinationszahl 6 haben eine oktaedrische Struktur von 3– (Abb. 4).

Reis. 4. Ion 3 - oktaedrische Struktur

Der Komplexbildner und seine umgebenden Liganden bilden das Innere des Komplexes. Ein Teilchen, das aus einem Komplexbildner und umgebenden Liganden besteht, wird als Komplexion bezeichnet. Bei der Darstellung komplexer Verbindungen wird die innere Sphäre (Komplexion) durch eckige Klammern begrenzt. Die restlichen Bestandteile der Komplexverbindung befinden sich in äußere Sphäre(Abb. 5).

Die Gesamtladung der Ionen der äußeren Sphäre muss gleich groß und mit entgegengesetztem Vorzeichen zur Ladung des komplexen Ions sein:

Klassifizierung komplexer Verbindungen

Eine große Vielfalt an komplexen Verbindungen und deren Eigenschaften lässt keine einheitliche Klassifizierung zu. Stoffe können jedoch nach einigen individuellen Merkmalen gruppiert werden.

1) Durch Zusammensetzung.

2) Je nach Art der koordinierten Liganden.

a) Aquakomplexe- Dies sind komplexe Kationen, in denen H 2 O-Moleküle Liganden sind. Sie werden von Metallkationen mit einer Oxidationsstufe von +2 oder mehr gebildet, und die Fähigkeit, Aquakomplexe in Metallen einer Gruppe des Periodensystems zu bilden, nimmt von oben nach unten ab Unterseite.

Beispiele für Aquakomplexe:

Cl 3 , (NO 3 ) 3 .

b) Hydroxokomplexe sind komplexe Anionen, in denen die Liganden Hydroxidionen OH – sind. Komplexbildner sind Metalle, die zur Manifestation amphoterer Eigenschaften neigen - Be, Zn, Al, Cr.

Zum Beispiel: Na, Ba.

in) Ammoniak sind komplexe Kationen, bei denen NH 3 -Moleküle Liganden sind. Komplexbildner sind d-Elemente.

Zum Beispiel: SO 4 , Cl.

G) Säurekomplexe sind komplexe Anionen, bei denen die Liganden Anionen von anorganischen und organischen Säuren sind.

Zum Beispiel: K 3 , Na 2 , K 4 .

3) Durch die Ladung der inneren Sphäre.

Die Natur der chemischen Bindung in komplexen Verbindungen

In der inneren Sphäre bestehen kovalente Bindungen zwischen Komplexbildner und Liganden, die ebenfalls durch den Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet werden. Für die Bildung solcher Bindungen ist das Vorhandensein freier Orbitale in einigen Partikeln (verfügbar im Komplexbildner) und freier Elektronenpaare in anderen Partikeln (Liganden) notwendig. Die Rolle des Donors (Lieferant von Elektronen) übernimmt der Ligand, der Akzeptor, der Elektronen aufnimmt, ist der Komplexbildner. Die Donor-Akzeptor-Bindung entsteht durch die Überlappung der freien Valenzorbitale des Komplexbildners mit den gefüllten Donatororbitalen.

Zwischen der äußeren und der inneren Sphäre besteht eine ionische Bindung. Nehmen wir ein Beispiel.

Die elektronische Struktur des Berylliumatoms:

Die elektronische Struktur des Berylliumatoms im angeregten Zustand:

Die elektronische Struktur des Berylliumatoms im 2–-Komplexion:

Gepunktete Pfeile zeigen Fluorelektronen; zwei der vier Bindungen werden durch den Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet. In diesem Fall ist das Be-Atom ein Akzeptor und Fluorionen sind Donatoren, ihre freien Elektronenpaare füllen hybridisierte Orbitale ( sp 3 - Hybridisierung).

Nomenklatur komplexer Verbindungen

Am weitesten verbreitet ist die von der IUPAC empfohlene Nomenklatur. Name Komplexes Anion beginnt mit der Bezeichnung der Zusammensetzung der inneren Sphäre: Die Anzahl der Liganden wird durch griechische Ziffern angegeben: 2-di, 3-drei, 4-tetra, 5-penta, 6-hexa usw., gefolgt von den Namen von die Liganden, an die der verbindende Vokal „o“ angehängt ist »: Cl - - Chloro-, CN - - Cyano-, OH - - Hydroxo- usw. Weist der Komplexbildner eine variable Oxidationsstufe auf, so ist seine Oxidationsstufe in Klammern in römischen Zahlen und sein Name mit dem Suffix -at: Zn - Zink angegeben bei, Fe – ferr bei(III), Au-au bei(III). Der Nachname ist das Kation der äußeren Sphäre im Genitiv.

K 3 - Kaliumhexacyanoferrat (III),

K 4 - Kaliumhexacyanoferrat (II),

K 2 - Kaliumtetrahydroxozinkat.

Namen von Verbindungen enthalten Komplexes Kation, werden aus den Namen der Anionen der äußeren Umgebung gebildet, wonach die Anzahl der Liganden angegeben ist, der lateinische Name des Liganden angegeben ist (Ammoniakmolekül NH 3 - Ammin, Wassermolekül H 2 O - Aqua aus dem lateinischen Namen Wasser) und der russische Name des komplexbildenden Elements; die römische Zahl in Klammern gibt den Oxidationsgrad des komplexbildenden Elements an, falls er variabel ist. Zum Beispiel:

SO 4 - Tetraaminkupfer (II) -sulfat,

Cl 3 - Hexaaqua-Aluminiumchlorid.

Chemische Eigenschaften komplexer Verbindungen

1. Komplexe Verbindungen verhalten sich in Lösung wie starke Elektrolyte; vollständig in Kationen und Anionen dissoziieren:

Cl 2 \u003d Pt (NH 3) 4] 2+ + 2Cl -,

K2 \u003d 2K + + 2–.

Eine Dissoziation dieser Art wird als primär bezeichnet.

Die sekundäre Dissoziation ist mit der Entfernung von Liganden aus der inneren Sphäre des komplexen Ions verbunden:

2– PtCl 3 – + Cl – .

Die sekundäre Dissoziation erfolgt schrittweise: Komplexionen ( 2–) sind schwache Elektrolyte.

2. Unter Einwirkung starker Säuren werden Hydroxokomplexe zerstört, zum Beispiel:

a) mit Säuremangel

Na 3 + 3HCl \u003d 3NaCl + Al (OH) 3 + 3H 2 O;

b) mit einem Säureüberschuss

Na 3 + 6 HCl \u003d 3 NaCl + AlCl 3 + 6 H 2 O.

3. Das Erhitzen (Thermolyse) aller Ammoniakate führt zu deren Zersetzung, zum Beispiel:

SO 4 CuSO 4 + 4NH 3.

Der Wert komplexer Verbindungen

Koordinationsverbindungen sind in der Natur äußerst wichtig. Es genügt zu sagen, dass fast alle Enzyme, viele Hormone, Medikamente, biologisch aktive Substanzen komplexe Verbindungen sind. Zum Beispiel ist Bluthämoglobin, durch das Sauerstoff von der Lunge zu Gewebezellen übertragen wird, eine komplexe Verbindung, die Eisen enthält (Abb. 6), und Chlorophyll, das für die Photosynthese in Pflanzen verantwortlich ist, ist eine komplexe Magnesiumverbindung (Abb. 7). .

Ein erheblicher Teil natürlicher Mineralien, einschließlich polymetallischer Erze und Silikate, besteht ebenfalls aus Koordinationsverbindungen. Darüber hinaus sind auch chemische Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Erzen, insbesondere Kupfer, Wolfram, Silber, Aluminium, Platin, Eisen, Gold und andere mit der Bildung leicht löslicher, niedrigschmelzender oder flüchtiger Komplexe verbunden. Zum Beispiel: Na 3 - Kryolith, KNa 3 4 - Nephelin (Mineralien, Aluminium enthaltende Komplexverbindungen).

Die moderne chemische Industrie verwendet weithin Koordinationsverbindungen als Katalysatoren bei der Synthese makromolekularer Verbindungen, bei der chemischen Verarbeitung von Öl und bei der Herstellung von Säuren.

III. Zusammenfassen und Hausaufgaben machen

Hausaufgaben.

1) Bereiten Sie sich auf eine Vorlesung für ein Praktikum zum Thema: „Komplexe Verbindungen“ vor.

2) Beschreiben Sie schriftlich die folgenden Komplexverbindungen nach ihrer Struktur und klassifizieren Sie sie nach ihren Eigenschaften:

K 3, (NO 3) 3, Na 2, OH.

3) Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf, mit denen Sie Umformungen durchführen können:

* Für die Entdeckung dieses neuen Wissenschaftsgebiets wurde A. Werner 1913 der Nobelpreis verliehen.

Um eine mehr oder weniger genaue Definition dessen zu geben, was komplexe Verbindungen sind, muss sich die moderne Chemie auf die Hauptbestimmungen der Koordinationstheorie stützen, die bereits 1893 von A. Werner vorgeschlagen wurde. Die Komplexität dieses Themas liegt in der Vielfalt und Vielzahl verschiedenster chemischer Verbindungen, die unter den Komplexbegriff fallen.

Komplexe Verbindungen sind im Allgemeinen solche, die eine Anzahl komplexer Teilchen enthalten. Bisher hat die Wissenschaft keine strenge Definition des Begriffs "komplexes Teilchen". Häufig wird folgende Definition verwendet: Unter einem komplexen Teilchen versteht man ein komplexes Teilchen, das sowohl in einem Kristall als auch in Lösung eigenständig existieren kann. Es besteht aus anderen einfachen Teilchen, die wiederum die Fähigkeit haben, unabhängig zu existieren. Unter die Definition komplexer Teilchen fallen auch häufig komplexe chemische Teilchen, bei denen alle Bindungen oder ein Teil davon nach dem Donor-Akzeptor-Prinzip gebildet werden.

Allen Komplexverbindungen gemeinsam ist das Vorhandensein eines Zentralatoms in ihrer Struktur, das den Namen "Komplexbildner" erhalten hat. Angesichts der Vielfalt dieser Verbindungen ist es nicht notwendig, über gemeinsame Merkmale dieses Elements zu sprechen. Häufig ist der Komplexbildner ein Atom, das ein Metall bildet. Dies ist jedoch kein strenges Zeichen: Es sind komplexe Verbindungen bekannt, bei denen das Zentralatom ein Atom aus Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff, Jod und anderen Elementen ist, die helle Nichtmetalle sind. Wenn wir über die Ladung des Komplexbildners sprechen, können wir sagen, dass es meistens positiv ist, und in der wissenschaftlichen Literatur wurde es als Metallzentrum bezeichnet, aber es sind Beispiele bekannt, bei denen das Zentralatom eine negative Ladung und sogar Null hatte.

Dementsprechend werden isolierte Atomgruppen oder einzelne Atome, die sich um den Komplexbildner herum befinden, als Liganden bezeichnet. Dies können auch Teilchen sein, die vor dem Eintritt in die Zusammensetzung der Komplexverbindung Moleküle waren, z. B. Wasser (H2O), (CO), Stickstoff (NH3) und viele andere, es können auch Anionen OH–, PO43– sein, Cl– oder das Wasserstoffkation H+.

Ein Versuch, Komplexverbindungen nach der Ladungsart des Komplexes zu klassifizieren, unterteilt diese chemischen Verbindungen in kationische Komplexe, die um ein positiv geladenes Ion neutraler Moleküle gebildet werden. Es gibt auch anionische Komplexe, bei denen der Komplexbildner ein Atom mit positivem Vorzeichen ist.Einfache und komplexe Anionen sind Liganden. Neutrale Komplexe können als separate Gruppe unterschieden werden. Ihre Bildung erfolgt durch Koordination um das neutrale Atom der Moleküle. Diese Kategorie komplexer Substanzen umfasst auch Verbindungen, die durch gleichzeitige Koordination um ein positiv geladenes Ion und Moleküle und negativ geladene Ionen gebildet werden.

Berücksichtigt man die Anzahl der von Liganden besetzten Plätze in der sogenannten Koordinationssphäre, so werden einzähnige, zweizähnige und mehrzähnige Liganden bestimmt.

Die Herstellung von Komplexverbindungen nach verschiedenen Verfahren erlaubt eine Einteilung nach der Natur des Liganden. Unter ihnen werden Ammoniakate unterschieden, bei denen die Liganden durch Ammoniakmoleküle dargestellt werden, Aquakomplexe, bei denen die Liganden Wasser sind, Carbonyle - Kohlenmonoxid spielt die Rolle eines Liganden. Daneben gibt es Säurekomplexe, bei denen das Zentralatom von Säureresten umgeben ist. Wenn es von Hydroxidionen umgeben ist, werden die Verbindungen als Hydroxokomplexe klassifiziert.

Komplexe Verbindungen spielen in der Natur eine wichtige Rolle. Ohne sie ist das Leben lebender Organismen unmöglich. Auch die Verwendung komplexer Verbindungen in der menschlichen Aktivität ermöglicht die Durchführung komplexer technologischer Operationen.

Analytische Chemie, Gewinnung von Metallen aus Erzen, Galvanoformung, Herstellung von Lacken und Farben – dies ist nur eine kurze Liste von Branchen, in denen komplexe Chemikalien eingesetzt wurden.

Verbindungen des Typs BF 3 , CH 4 , NH 3 , H 2 O, CO 2 usw., in denen das Element seine übliche maximale Wertigkeit aufweist, werden als valenzgesättigte Verbindungen oder bezeichnet Verbindungen erster Ordnung. Wenn Verbindungen erster Ordnung miteinander interagieren, entstehen Verbindungen höherer Ordnung. Zu Verbindungen höherer Ordnung B. Hydrate, Ammoniakate, Additionsprodukte von Säuren, organische Moleküle, Doppelsalze ua Beispiele für die Bildung von Komplexverbindungen:

PtCl 4 + 2KCl \u003d PtCl 4 ∙ 2KCl oder K 2

CoCl 3 + 6NH 3 \u003d CoCl 3 ∙ 6NH 3 oder Cl 3.

A. Werner führte in die Chemie Ideen über Verbindungen höherer Ordnung ein und gab die erste Definition des Begriffs einer komplexen Verbindung. Elemente nach Sättigung von gewöhnlichen Valenzen können zusätzliche Valenz zeigen - koordinieren. Aufgrund der Koordinationsvalenz werden Verbindungen höherer Ordnung gebildet.

Komplexe Verbindungen – Komplexe Substanzen, die isoliert werden können Zentralatom(Komplexbildner) und verwandte Moleküle und Ionen - Liganden.

Es bilden sich das Zentralatom und Liganden komplex (innere Sphäre), die beim Schreiben der Formel einer komplexen Verbindung in eckige Klammern gesetzt wird. Die Anzahl der Liganden in der inneren Sphäre wird genannt Koordinationsnummer. Moleküle und Ionen, die die komplexe Form umgeben äußere Sphäre. Ein Beispiel für ein komplexes Salz von Kaliumhexacyanoferrat (III) K 3 (das sog rotes Blutsalz).

Die Zentralatome können Übergangsmetallionen oder Atome einiger Nichtmetalle (P, Si) sein. Liganden können Halogenanionen (F -, Cl -, Br -, I -), OH -, CN -, CNS -, NO 2 - und andere sein, neutrale Moleküle H 2 O, NH 3, CO, NO, F 2 , Cl 2, Br 2, I 2, Hydrazin N 2 H 4, Ethylendiamin NH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 usw.

Koordination Valenz(Lebenslauf) oder Koordinationsnummer - die Anzahl der Plätze in der inneren Sphäre des Komplexes, die von Liganden besetzt werden können. Die Koordinationszahl ist in der Regel größer als die Oxidationsstufe des Komplexbildners, je nach Art des Komplexbildners und der Liganden. Komplexe Verbindungen mit Koordinationsvalenzen von 4, 6 und 2 sind häufiger.

Ligandenkoordinationskapazität – die Anzahl der Plätze in der inneren Sphäre des Komplexes, die von jedem Liganden besetzt ist. Für die meisten Liganden beträgt die Koordinationskapazität eins, seltener 2 (Hydrazin, Ethylendiamin) und mehr (EDTA - Ethylendiamintetraacetat).

Komplexe Ladung müssen numerisch gleich der Gesamtladung der äußeren Sphäre und im Vorzeichen entgegengesetzt sein, aber es gibt auch neutrale Komplexe. Die Oxidationsstufe des Komplexbildners gleich und entgegengesetzt im Vorzeichen zur algebraischen Summe der Ladungen aller anderen Ionen.

Systematische Namen komplexer Verbindungen werden wie folgt gebildet: Zuerst wird das Anion im Nominativ genannt, dann separat im Genitiv - das Kation. Die Liganden im Komplex sind zusammen in der folgenden Reihenfolge aufgeführt: a) anionisch; b) neutral; c) kationisch. Anionen sind in der Reihenfolge H – , O 2– , OH – , einfache Anionen, mehratomige Anionen, organische Anionen – in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt. Neutrale Liganden werden mit Ausnahme von H 2 O (Aqua) und NH 3 (Ammin) genauso benannt wie Moleküle; negativ geladene Ionen fügen den verbindenden Vokal " um". Die Anzahl der Liganden wird durch Präfixe angegeben: Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa- usw. Die Endung für anionische Komplexe ist "- bei" oder "- Neu", wenn die Säure aufgerufen wird; Es gibt keine typischen Endungen für kationische und neutrale Komplexe.

H - Wasserstofftetrachloraurat (III)

(OH) 2 - Tetraaminkupfer(II)hydroxid

Cl 4 - Hexaaminplatin(IV)chlorid

– Tetracarbonylnickel

– Hexacyanoferrat (III) von Hexaamincobalt (III)

Klassifizierung komplexer Verbindungen nach verschiedenen Grundsätzen:

Durch die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Klasse von Verbindungen:

- Komplexe Säuren– H2, H2;

- komplexe Basen- (OH)2;

- komplexe Salze- Li 3, Cl 2.

Durch die Natur der Liganden:

- Aquakomplexe(Wasser ist der Ligand) - SO 4 ∙ H 2 O, [Co (H 2 O) 6] Cl 2;

- Ammoniak(Komplexe, in denen Ammoniakmoleküle als Liganden dienen) - [Сu(NH 3) 4 ]SO 4, Cl;

- Säurekomplexe(Oxalat-, Carbonat-, Cyanid-, Halogenidkomplexe, die Anionen verschiedener Säuren als Liganden enthalten) - K 2, K 4;

- Hydroxokomplexe(Verbindungen mit OH-Gruppen in Form von Liganden) - K 3 [Al (OH) 6];

- chelatisiert oder zyklische Komplexe(zwei- oder mehrzähniger Ligand und das Zentralatom bilden einen Ring) - Komplexe mit Aminoessigsäure, EDTA; Zu den Chelaten gehören Chlorophyll (Komplexbildner – Magnesium) und Hämoglobin (Komplexbildner – Eisen).

Durch das Zeichen der Ladung des Komplexes: kationisch, anionisch, neutral Komplexe.

Eine besondere Gruppe bilden Hyperkomplexverbindungen. Bei ihnen übersteigt die Zahl der Liganden die Koordinationsvalenz des Komplexbildners. So hat in der CuSO 4 ∙ 5H 2 O-Verbindung Kupfer eine Koordinationsvalenz von vier und vier Wassermoleküle sind in der inneren Sphäre koordiniert, das fünfte Molekül verbindet sich über Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Komplex: SO 4 ∙ H 2 O.

Liganden sind an das Zentralatom gebunden Donor-Akzeptor-Bindung. In wässriger Lösung können Komplexverbindungen zu Komplexionen dissoziieren:

Cl ↔ + + Cl –

In geringem Maße gibt es eine Dissoziation der inneren Sphäre des Komplexes:

+ ↔ Ag + + 2NH 3

Das Maß für die Stärke des Komplexes ist komplexe Instabilitätskonstante:

K Nest + \u003d C Ag + ∙ C2 NH 3 / C Ag (NH 3) 2] +

Anstelle der Instabilitätskonstante verwenden sie manchmal den reziproken Wert, der als Stabilitätskonstante bezeichnet wird:

K Mund \u003d 1 / K Nest

In mäßig verdünnten Lösungen vieler komplexer Salze existieren sowohl komplexe als auch einfache Ionen. Eine weitere Verdünnung kann zu einer vollständigen Zersetzung komplexer Ionen führen.

Nach einem einfachen elektrostatischen Modell von W. Kossel und A. Magnus gehorcht die Wechselwirkung zwischen einem Komplexbildner und ionischen (oder polaren) Liganden dem Coulomb-Gesetz. Ein stabiler Komplex wird erhalten, wenn die Anziehungskräfte zum Kern des Komplexes die Abstoßungskräfte zwischen den Liganden ausgleichen. Die Stärke des Komplexes nimmt mit zunehmender Kernladung und abnehmendem Radius von Komplexbildner und Liganden zu. Das elektrostatische Modell ist sehr anschaulich, kann aber die Existenz von Komplexen mit unpolaren Liganden und einem Komplexbildner in der Oxidationsstufe Null nicht erklären; was die magnetischen und optischen Eigenschaften von Verbindungen bestimmt.

Eine anschauliche Methode zur Beschreibung komplexer Verbindungen ist die von Pauling vorgeschlagene Methode der Valenzbindungen (MBS). Die Methode basiert auf einer Reihe von Bestimmungen:

Die Beziehung zwischen dem Komplexbildner und den Liganden ist Donor-Akzeptor. Liganden stellen Elektronenpaare bereit, und der Kern des Komplexes stellt freie Orbitale bereit. Ein Maß für die Bindungsstärke ist der Grad der Orbitalüberlappung.

Die an der Bindungsbildung beteiligten Orbitale des Zentralatoms werden hybridisiert. Die Art der Hybridisierung wird durch Anzahl, Art und elektronische Struktur der Liganden bestimmt. Die Hybridisierung der Elektronenorbitale des Komplexbildners bestimmt die Geometrie des Komplexes.

Eine zusätzliche Verstärkung des Komplexes ergibt sich dadurch, dass neben σ-Bindungen auch π-Bindungen entstehen können.

Die magnetischen Eigenschaften des Komplexes werden durch die Besetzung der Orbitale erklärt. In Gegenwart ungepaarter Elektronen ist der Komplex paramagnetisch. Die Elektronenpaarung bestimmt den Diamagnetismus der Komplexverbindung.

MVS eignet sich nur zur Beschreibung eines begrenzten Spektrums von Stoffen und erklärt nicht die optischen Eigenschaften komplexer Verbindungen, da berücksichtigt keine angeregten Zustände.

Eine Weiterentwicklung der elektrostatischen Theorie auf quantenmechanischer Basis ist die Kristallfeldtheorie (TCF). Gemäß TCP ist die Bindung zwischen dem Kern des Komplexes und den Liganden ionisch oder Ionendipol. TCP legt das Hauptaugenmerk auf die Berücksichtigung der Veränderungen, die im Komplexbildner unter dem Einfluss des Ligandenfeldes auftreten (Aufspaltung von Energieniveaus). Das Konzept der Energieaufspaltung eines Komplexbildners kann verwendet werden, um die magnetischen Eigenschaften und die Farbe von Komplexverbindungen zu erklären.

TCP ist nur auf Komplexverbindungen anwendbar, in denen der Komplexbildner ( d-Element) hat freie Elektronen und berücksichtigt nicht die teilweise kovalente Natur der Komplexbildner-Ligand-Bindung.

Die Molekularorbitalmethode (MMO) berücksichtigt die detaillierte elektronische Struktur nicht nur des Komplexbildners, sondern auch der Liganden. Der Komplex wird als einzelnes quantenmechanisches System betrachtet. Die Valenzelektronen des Systems befinden sich in Multizentren-Molekülorbitalen, die die Kerne des Komplexbildners und aller Liganden bedecken. Die Erhöhung der Spaltungsenergie ist laut MMO auf die zusätzliche Verstärkung der kovalenten Bindung durch π-Bindung zurückzuführen.