Основные понятия химии координационных соединений Исполнитель

Основные понятия химии координационных соединений

1. Образования координационных соединений.
2. Состав координационных соединений.

Координационные (или  комплексные)  соединения  играют  важную роль в природе и технике. Достаточно сказать, что ферменты часто представляют собой комплексные соединения, многие катализаторы реакций, протекающих в жидкой фазе, являются координационными соединениями и т. д.

Способность к координации проявляют почти все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. У некоторых – главным образом переходных металлов – она выражена настолько сильно, что химические свойства их соединений вообще невозможно понять без учёта комплексообразования.

Таким образом, очевидно, что значение этого раздела химии трудно переоценить.

С  возможностью  образования  координационных  соединений  химику приходится считаться очень часто, например, при такой широко распространённой в химической практике операции, как процесс осаждения. Рассмотрим реакцию выделения в осадок серебра в виде хлорида:

AgNO₃ + HCl  =  AgCl↓ + HNO₃.

Первоначально увеличение концентрации соляной кислоты способствует более полному осаждению хлорида серебра, как это следует из анализа уравнения

Но по мере увеличения концентрации HCl осаждение прекращается, сменяется растворением, в результате чего осадок может даже полностью перейти в раствор.  Это объясняется тем, что серебро присоединяет дополнительное количество хлорид-ионов с образованием хорошо растворимых комплексных соединений H[AgCl₂], H₂[AgCl₃] и H₃[AgCl₄].

Аналогичное увеличение растворимости в избытке осадителя наблюдается для большинства металлов и почти всех кислотных остатков.  В меньшей степени это свойственно анионам ClO₄⁻, затем NO₃⁻ и SO₄²⁻.

Хлорид  серебра  можно  также  растворить  при  добавлении  к  системе аммиака. В этом случае произойдёт образование аммиачного комплексного соединения [Ag(NH₃)₂]Cl.

Комплексообразование  изменяет  многие  свойства  элементов  и  их соединений,  в  частности  окислительно-восстановительные  свойства.  Так, золото,  являющееся  благородным  металлом  и  не  способное  растворяться даже  в  концентрированной  азотной  кислоте,  растворяется  на  воздухе  под действием цианида натрия:

4Au + O₂ + 8NaCN + 2H₂O = 4Na [Au (CN)₂] + 4NaОН.

Эта реакция находит практическое использование при отделении самородного золота от вмещающей его породы.

Существует  несколько  определений  понятия «комплексное  соединение».  Каждое  из  этих  определений  имеет  свои  достоинства  и  недостатки. Наиболее простым для запоминания и понимания сущности понятия можно считать  следующее  определение: «Комплексным  называется  соединение, которое образуется в результате взаимодействия молекул, способных к самостоятельному существованию». Так, например, комплексное соединение [Ag(NH₃)₂]Cl образуется в результате реакции между хлоридом серебра и аммиаком:

AgCl + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl.

Состав координационных соединений

Координационное  соединение  состоит  из  центрального  атома (или комплексообразователя),  вокруг  которого  координированы  нейтральные молекулы или ионы, называемые лигандами (от латинского глагола «ligāre» –«связывать»). Центральный атом и лиганды составляют внутреннюю сферу комплексного  соединения.  Количество лигандов определяет величину координационного числа (далее: «КЧ»).  При  написании  формулы  внутреннюю  сферу  принято  заключать  в  квадратные  скобки.  Ионы  и  молекулы, находящиеся за пределами внутренней сферы, называются внешнесферными. Так,  например,  ионы  калия  и  молекулы  воды,  входящие  в  состав  жёлтой кровяной соли K₄[Fe(CN)_6]·3H₂O, являются внешнесферными, а [Fe(CN)₆]⁴⁻ – внутренняя сфера, КЧ железа равно шести.