Общие свойства координационных соединений

В этой части книги обсуждаются три проблемы, характерные для координационной химии: геометрия координационных соединений, их устойчивость, стереохимия и, наконец, реакционная способность.

ГЕОМЕТРИЯ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

При рассмотрении геометрии координационных соединений имеются в виду два аспекта проблемы. С одной стороны, это описание строения с феноменологической точки зрения. С другой стороны, это то, что называется «стереохимией». Термин «стереохимия» для координационной химии специфичен, так как собственно стереохимия, в ее современном понимании — это просто раздел органической химии, центральным пунктом которой является синтез и исследование механизмов образования оптически активных соединений (к координационной химии здесь относятся некоторые элементоорганические соединения). В принципе, здесь при желании можно усмотреть и неорганический компонент, так как оптическая активность — явление универсальное, присущее в том числе и неорганическим, и комплексным соединениям.

В химии комплексных соединений, в которую входят отнюдь не только оптически активные соединения, сложилась традиция, согласно которой уделяют особое внимание характеру химической связи в соединениях и его связи с геометрией, т. е. со строением. Если в металлоорганической химии особое внимание обращают на механизмы образования соединений, то в химии комплексных соединений чаще всего акцентируют внимание на их строении, в первую очередь геометрическом. Разница здесь связана с тем, что при синтезе неорганических соединений большое значение имеет поверхность раздела фаз, наличие которой практически нивелирует большинство возможных механистических предсказаний, которые так важны при управляемом синтезе органических объектов.

Тем не менее, говоря о геометрии координационных соединений и их атомном и электронном строении, удобно использовать термин «стереохимия», понимая его более широко, нежели исследование оптических антиподов.

Итак, стереохимия — раздел химии, в котором рассматривается пространственное строение молекул и его влияние на физические и химические свойства, а также на направление и скорость химических реакций. Стереохимический подход — удобный прием представления свойств вещества, в части влияния того или иного фрагмента структуры вещества на свойство.

Объекты стереохимии — комплексные соединения, органические вещества, высокомолекулярные синтетические и природные соединения и др. В настоящем пособии речь идет только о комплексных соединениях.

Заметим, что А. Вернер, считающийся одним из основоположников координационной химии, приложил к развитию неорганической стереохимии большие усилия. При этом именно стереохимия является центральной в вернеровской теории, до сих нор остающейся базисной для координационной химии.

Высокие темпы развития рассматриваемого раздела обусловлены интенсивным внедрением в химию физических методов исследования. Именно они позволили за последние 30—40 лет накопить поистине колоссальный объем сведений о строении комплексных соединений.

Физические методы позволяют надежно определять геометрические параметры соединений (межатомные расстояния, валентные, а также двугранные углы) и выявлять корреляции между геометрией комплексов и типом химической связи центральный атом — лиганд в ближнем координационном окружении центрального атома, а также взаимно несвязанными атомами в структуре. Все перечисленное является предметом одного из разделов стереохимии, который касается статики химических объектов. Другой раздел охватывает проблему «взаимного влияния» атомов и его проявления в химических процессах замещения лигандов и изменения окислительного состояния центрального атома, иначе говоря, в реакционной способности, т. е. динамики.

В статическом аспекте стереохимии центральным оказывается явление изомерии комплексных соединений.