Комплексные соединения. 
Неорганическая химия

В результате успешного освоения материала этой главы студент должен:

знать

• • строение внутренней координационной сферы;
• • определения понятий: «комплексообразователь», «лиганд», «координационное число комплексообразователя», «дснтатность лиганда», «частная и общая константа устойчивости», «частная и общая константа нестойкости»;

уметь

• • определять в составе внутренней координационной сферы комплексообразователь и лиганды, донорные атомы лигандов;
• • рассчитывать заряд внутренней координационной сферы;

владеть

• представлениями о природе химической связи в комплексных соединениях, мпогоядерных комплексах, хелатном и макроциклическом эффектах.

Основные представления о структуре комплексных соединений

В переводе с лат. complexus означает сочетание. Действительно, очень многие комплексные соединения получают из двух или трех веществ, часто — из солей, например:

Продукт такого синтеза характеризуется собственной стехиометрией, собственными физическими и химическими свойствами, совершенно отличными от свойств исходных веществ.

Другое название комплексных соединений — координационные соединения — характеризует их важнейшую структурную особенность — наличие у них координационной (внутренней) сферы. В состав координационной сферы входят комплексообразователъ (центральный атом или ион) и лиганды (молекулы или ионы, непосредственно связанные с комплексообразователем). При написании формул координационную сферу (комплекс) заключают в квадратные скобки. Заряд координационной сферы равен сумме зарядов комнлексообразователя и лигандов и может быть положительным, отрицательным и нулевым. Ионы, находящиеся за пределами координационной сферы, образуют внешнюю сферу комплексного соединения. Сумма зарядов внешнесферных ионов равна по абсолютному значению заряду внутренней координационной сферы, но противоположна ему по знаку заряда. Если внутренняя сфера имеет нулевой заряд, то внешняя сфера отсутствует. В координационной сфере различные ее части располагаются в пространстве друг относительно друга строго определенным образом. На рис. 13.1 показаны.

Рис. 13.1. Структуры координационных сфер K₄[Fe (CN)₆], [А1(Н₂0)₆]С1з, [Fe (CO)₅] структуры координационных сфер комплексных соединений, для которых выше приведены реакции образования.

Координационная сфера [Fe (CN)e]⁴" имеет форму октаэдра. Она образована центральным ионом (катионом Fe²^) и шестью лигандами (цианид-ионами CN), ее заряд равен сумме зарядов Fe²⁺ и шести анионов CN^-: 2 + (-6) = -4. Внешняя сфера комплексного соединения K₄[Fe (CN)₆] состоит из катионов К⁺, суммарный заряд которых равен +4.

У аквакатиона [А1(Н₂0)_б]³‘ центральный ион-комплексообразователь — катион А1³⁺, а лиганды — шесть молекул воды. Так как молекулы воды имеют нулевой заряд, заряд комплекса равен заряду катиона А1³⁺. Эта координационная сфера также имеет форму октаэдра. Внешнесферными ионами в соединении [А1(Н₂0)_б]С1₃ служат хлорид-ионы СГ. Их суммарный заряд равен -3.

Комплексное соединение [Fe (CO)₅] состоит только из внутренней координационной сферы, которая имеет форму тригональной бипирамиды. Роль комплексообразователя в ней играет атом железа, лигандами являются пять молекул оксида углерода (Н) СО.

Число атомов лигандов, непосредственно связанных с центральным ионом или атомом, называется координационным числом комплексообразователя. Координационное число алюминия в соединении [А1(Н₂0)₆]³¹ и координационное число железа в соединении [Fe (CN)₆]^4- равно шести. Координационное число железа в соединении [Fe (CO)₅] равно пяти. Наиболее распространенные координационные числа — шесть и четыре. Координационное число комплексообразователя и конфигурация координационной сферы тесно взаимосвязаны.