Цели.

Комплексные соединения.
Цели. Сформировать представления о составе, строении, свойствах и номенклатуре
комплексных соединений; развить навыки определения степени окисления у
комплексообразователя, составления уравнений диссоциации комплексных соединений.
Новые понятия: комплексное соединение, комплексообразователь, лиганды,
координационное число, внешняя и внутренняя сферы комплекса.
Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, концентрированный раствор аммиака,
растворы сульфата меди(II), гидроксида натрия, желтой и красной кровяных солей, солей железа
(II) и (‫)׀׀׀‬, соли кобальта (II), радонида калия.
Ход урока.
К комплексным соединениям относятся сложные вещества, образующиеся в
результате взаимодействия нескольких сложных веществ друг с другом (без выделения
побочных продуктов).
Комплексными называют соединения, содержащие сложные ионы и молекулы,
способные к существованию как в кристаллическом виде, так и в растворах.
Комплексным соединением называют сложное соединение, образующееся при
взаимодействии более простых неизменных частиц (атомов, ионов или молекул), каждая
из которых способна существовать независимо в обычных условиях.
Комплексные соединения – это соединения, характеризующиеся наличием хотя бы
одной ковалентной связи, возникшей по донорно-акцепторному механизму.
Координационная теория.
(предложил Альфред Вернер в 1893 г.).
А.Вернер
(1866–1919)
1. В комплексном соединении один из атомов или ионов является центральным, его
называют комплексообразователем.
2. Вокруг комплексообразователя расположено (координировано) определённое число
противоположно заряженных ионов или нейтральных молекул, называемых лигандами
(аддендами).
3. Комплексообразователь с лигандами образует внутреннюю координационную сферу,
которую при написании заключают в квадратные скобки.
4. В большинстве случаев число лигандов, связанных с центральным атомомкомплексообразователем, называется координационным числом (чаще 2, 4, 6, 8).
5. Ионы, расположенные на более далёком расстоянии от комплексообразователя
образуют внешнюю координационную сферу.
Комплексообразователь (М) – нейтральный атом, положительно или отрицательно
заряженный ион, координирующий вокруг себя другие атомы, ионы или молекулы.
M+nL
[MLn]
+
о
Чаще М, иногда М или М.
Наиболее типичными комплексообразователями являются катионы d-элементов.
Лиганды (L) –– ионы, атомы или простые молекулы, координирующиеся вокруг
комплексообразователя.
Координационное число (КЧ) – это число химических связей между М и L.
Меняется от 2 до 8 (иногда выше). Чаще 4 и 6.
Между значениями КЧ и степенью окисления М чаще всего существует зависимость:
КЧ = степень окисления М х 2.
Координационные числа.
2
Cu +, Ag+,Au+, I+
4
Zn2+, Pb2+,
Cu2+,Hg2+, Au2+,
Cd2+,
B+3, Pt2+,
Pd2+,Au3+
6
Fe2+, Fe3+, Co2+,
Ni2+, Al3+, Pt4+.
Co3+, Cr3+, Pb4+
8
Ca2+, Cr2+, Ba2+
Если в качестве лигандов выступает вода, то у М2+ координационное число = 6
Внутренняя (координационная) сфера комплекса - лиганды, непосредственно
связанные с комплексообразователем.
Обозначается внутренняя сфера квадратными скобками. [MLn]
В зависимости от соотношения суммарного заряда лигандов и комплексообразователя
внутренняя сфера может иметь:
Положительный заряд
3+
[Al(H2O)6]
Отрицательный заряд
3
[Ag(SO3S)2]
Нейтральный заряд
[Pt(NH3)2Cl2]
Природа связи между центральным ионом (атомом) и лигандами может быть двоякой. С
одной стороны, связь обусловлена силами электростатического притяжения. С другой –
между центральным атомом и лигандами может образоваться связь по донорноакцепторному механизму по аналогии с ионом аммония. Во многих комплексных
соединениях связь между центральным ионом (атомом) и лигандами обусловлена как
силами электростатического притяжения, так и связью, образующейся за счет
неподеленных электронных пар комплексообразователя и свободных орбиталей лигандов.
Если заряд лигандов компенсирует заряд комплексообразователя, то такие комплексные
соединения называют нейтральными или комплексами-неэлектролитами: они состоят
только из комплексообразователя и лигандов внутренней сферы.
Внешняя сфера комплексного соединения - ионы, нейтрализующие заряд
внутренней сферы, но не связанные с комплексообразователем ковалентно.
=
[Zn(NH3)4]Cl2
Комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, являются сильными электролитами
и в водных растворах диссоциируют практически нацело на комплексный ион и ионы
внешней сферы. Например:
[Cu(NH3)4]SO4
[Cu(NH3)4]2+ +
.
При обменных реакциях комплексные ионы переходят из одних соединений в другие, не
изменяя своего состава:
[Cu(NH3)4]SO4 + BaCl2 = [Cu(NH3)4]Cl2 + BaSO4 .
Номенклатура комплексов.
Основы современной номенклатуры комплексных соединений были заложены
Альфредом Вернером.
Историческая номенклатура
Формула
Пурпуреосоль (красная соль)
Лутеосоль (желтая соль)
Соль Фишера
Красная кровяная соль
Желтая кровяная соль
[Co(NH3)5Cl]Cl2
[Co(NH3)6]Cl3
K3[Co(NO2)6]
K3[Fe(CN)6]
K4[Fe(CN)6]
Систематическая
номенклатура
Названия лигандов.
анионные лиганды анион
(или его корень) + О
нейтральные лиганды
катионные лиганды
CH3COO  ацетато
CN  циано
C2O42  оксалато
NO  нитрозо
Cl  хлоро
H  гидридо
NO2 нитро
O22  пероксо
OH  гидроксо
SO32  сульфито
NH2  амино
H2O  аква
NO  нитрозил
SO2  диоксосера
NH3  аммин
CO  карбонил
PF3  трифторофосфор
C2H4  этилен
N2H4  гиидразин
N2H5+  гидразиний
NO+  нитрозилий
NO2+  нитроилий
H+  гидро
Иногда анионные лиганды
имеют специальные названия,
например O2  оксо, S2  тио,
HS  меркапто,CH3  метил
Порядок перечисления лигандов.
Правила изображения формул комплексных соединений следующие. При составлении
формулы слева ставят символ центрального атома (комплексообразователя), а затем
перечисляют лиганды в порядке уменьшения их зарядов от положительных значений к
отрицательным: [M(L1)+(L2)0(L3) ].
Названия веществ строят из названий лигандов с предшествующей числовой приставкой :
1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса и т.д., указывающей число лигандов
каждого типа в формуле, и названия комплексообразователя в определенной форме.
Перечисление лигандов ведут от отрицательного заряда лиганда к нейтральному и затем
положительному, т.е. справа налево по формуле соединения:
[M(L1)+(L2)0(L3)]
Нейтральные комплексы
Названия комплексов без внешней сферы состоят из одного слова. Вначале указывается
число и названия лигандов (для лигандов каждого вида отдельно), затем название
центрального атома в именительном падеже.
Например:
[Al2Cl6] – гексахлородиалюминий
[Co2(CO)8] – октакарбонилдикобальт
[Ni(CO)4] – тетракарбонилникель
Комплексные катионы
Названия соединений с комплексными катионами строятся так же, как и названия
простых соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. "анион катиона", например
NaCl - хлорид натрия). Однако в рассматриваемом случае катион не простой, а
комплексный.
Названия комплексных катионов состоят из числа и названия лигандов и названия
комплексообразователя. Обозначение степени окисления комплексообразователя дают
римскими цифрами в скобках после названия (по способу Штока):
[Ag(NH3)2]+  катион диамминсеребра(I)
[Cr2(NH3)9(OH)2]4+  катион дигидроксононаамминдихрома(III)
[Mn(H2O)6]2+  катион гексааквамарганца(II)
Названия соединений, включающих комплексный катион, строятся следующим
образом:
[Mn(H2O)6] SO4  сульфат гексааквамарганца(II)
[Ag(NH3)2]OH  гидроксид диамминсеребра(I)
[Cr2(NH3)9(OH)2]Cl4  хлорид дигидроксононаамминдихрома(III)
Комплексные анионы
Названия соединений с комплексными анионами строятся так же, как названия простых
соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. "анион катиона", например NaCl хлорид натрия). Однако в рассматриваемом случае анион не простой, а комплексный.
Название комплексного аниона строится из числа и названия лигандов, корня названия
элемента-комплексообразователя, суффикса -ат и указания степени окисления
комплексообразователя:
[BF4]  тетрафтороборат(III)-ион
[Al(H2O)2(OH)4]  тетрагидроксодиакваалюминат(III)-ион
Для целого ряда элементов-комплексообразователей вместо русских используются корни
их латинских названий:
Ag  аргент- ; Au  аур- ; Cu  купр- ; Fe  ферр- ; Hg  меркур- ; Mn 
манган- ; Ni  никкол- ; Pb  плюмб- ; Sb  стиб- ; Sn  станн-.
Примеры названий комплексных анионов:
[Fe(CN)6]3  гексацианоферрат(III)-ион
Названия соединений, включающих комплексный анион, строятся
следующим образом:
K2[HgI4] – тетраиодомеркурат(II) калия
H[Sb(OH)6]  гексагидроксостибат(V) водорода
Na[Ag(CN)2]  дицианоаргентат(I) натрия
K3[AlF6] – гексафтороалюминат(III) калия
Типы комплексных соединений
Наиболее распространенной в настоящее время является классификация комплексных
соединений по характеру координируемых лигандов.
Однако эта классификация в полной мере применима только для тех комплексных
соединений, внутренняя сфера которых состоит из одинаковых лигандов. Тем не менее
она позволяет объединить комплексы в определенные группы (типы) по общности
методов синтеза и некоторых физико-химических свойств.
1. Аквакомплексы
Аквакомплексы представляют собой ионы или молекулы, в которых лигандами служат
молекулы воды.
2. Гидроксокомплексы
Гидроксокомплексы – комплексные соединения, содержащие в качестве лигандов
гидроксид-ионы OH .
3. Аммиакаты
Аммиакаты – это комплексные соединения, в которых функции лигандов выполняют
молекулы аммиака NH3. Более точное название комплексов, содержащих аммиак во
внутренней сфере – аммины; однако молекулы NH3 могут находиться не только во
внутренней, но и во внешней сфере соединения – аммиаката.
4. Ацидокомплексы
В ацидокомплексах лигандами служат анионы кислот, органических и неорганических:
F , Cl , Br , I , CN , NO2 , SO4 , C2O4 , CH3COO и др.
Эту группу комплексных соединений можно подразделить на две части: комплексы с
кислородсодержащими лигандами и комплексы с бескислородными (преимущественно
галогенидными или псевдогалогенидными) лигандами.
5. Анионгалогенаты
Анионгалогенаты – комплексные соединения, в которых и комплексообразователь, и
лиганды представляют собой галогены.
6. Катионгалогены
Катионгалогены – это соединения, содержащие катионы, в которых и
комплексообразователь, и лиганды – галогены.
7. Гидридные комплексы
Гидридные комплексы содержат в качестве лиганда гидридный ион Н .
Комплексообразователи в гидридных комплексах чаще всего элементы IIIA-группы – бор,
алюминий, галлий, индий, таллий.
8. Карбонильные комплексы.
Комплексные соединения, в которых лигандом является карбонил – монооксид углерода
СО, называются карбонильными. Степень окисления металла в комплексных карбонилах,
как правило, нулевая.
9. π-комплексы
π -комплексы (пи-комплексы) – это комплексные соединения, в которых в роли лигандов
фигурируют ненасыщенные органические молекулы типа этилена, циклопентадиена,
бензола и т.п.
10. Хелаты
Хелатами называют комплексные соединения, внутренняя сфера которых состоит из
циклических группировок, включающих комплексообразователь.
11. Многоядерные комплексные соединения.
К этому типу относят
кластеры
мостиковые соединения
изо- и гетерополисоединения