Номенклатура комплексных соединений
Тема 5. Комплексные соединения и их свойства
После изучения темы студент должен
– знать: классификацию, строение и номенклатуру комплексных соединений, реакции замещения лигандов;
– уметь: называть комплексные соединения, определять дентатность лигандов и координационное число комплексообразователя; определять устойчивость комплексного иона;
– владеть: навыками самостоятельной работы с литературой по химии.
К комплексным соединениям (КС) относятся все наиболее устойчивые соединения высшего порядка, которые в водном растворе либо вообще не распадаются на составные части, либо распадаются в незначительной степени. В 1893 г Вернер предположил, что любой элемент после насыщения способен проявлять еще и дополнительную валентность – координационную. По координационной теории Вернера, в каждом КС различают: комплексообразователь, лиганды, внешнюю и внутреннюю сферы.
Комплексообразователь – центральный атом внутренней сферы, вокруг которого группируются ионы или молекулы, роль комплексообразователей чаще всего выполняют ионы металлов, реже нейтральные атомы или анионы.
Лиганды – ионы или молекулы, координирующиеся вокруг центрального атома во внутренней сфере. Лигандами могут быть анионы: Hal-, ОН-, СN-, CNS-, NO2-,CO32-, C2O42-, нейтральные молекулы: Н2О, СО, NH3, N2H4.
Координационная ёмкость (дентатность) лигандов – число мест во внутренней сфере комплекса, занимаемых каждым лигандом, для большинства лигандов координационная емкость равна единице (монодентатные лиганды), реже двум (бидентатные лиганды), существуют лиганды с большей емкостью (3, 4 ,6) – полидентатные лиганды.
Координационное число (КЧ) – число мест во внутренней сфере комплекса, которые могут быть заняты лигандами, координационное число обычно выше степени окисления, КЧ может быть равно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, чаще всего КЧ = 2, 4, 6.
Заряд комплексного иона численно должен быть равен суммарному заряду внешней сферы и противоположен ему по знаку.
[Ag(NH3)2]Cl
Ag+ – комплексообразователь, координационное число равно 2,
NH3 – лиганд, монодентатный,
[Ag(NH3)2]+ – внутренняя сфера,
Cl– – внешняя сфера.
Номенклатура комплексных соединений.
Если комплекс катионный, название всегданачинается с аниона: сульфат, хлорид, гидроксид и. т. д. Если комплекс анионный или нейтральный название начинается с комплексного иона. Первыми перечисляются лиганды с обязательным указанием их количества, если число данного лиганда больше 1, затем название комплексообразователя.
Лиганды перечисляются в следующем порядке: первыми перечисляются гидроксид-ионы, далее перечисляются остальные лиганды, имеющие заряд, в алфавитном порядке, последними перечисляются нейтральные молекулы.
Названия нейтральных молекул, которые входят в состав комплексных ионов:
Н2О – аква, NH3 – амин, СО – карбонил, NO – нитрозил.
Практически все анионы имеют те же самые названия, что и при образовании обычных солей, только в конце названия прибавляется буква «о». К нейтральным молекулам окончание «о» не добавляется. Перечислим основные:
Cl– хлоро, Br– –бромо, I– – йодо, SO42– – сульфато, С2О42–– оксалато, СN–- циано, SCN– – тиоцианато (или родано), NO3– – нитрато, NO2– – нитро.
Число лигандов, не зависимо от типа, указывается латинскими приставками: ди-, три-, тетра-, пента- и т.д.
Названия комплексообразователей.
Если комплекс катионный, то используется просто название металла в родительном падеже с указанием степени окисления в скобках римской цифрой. То есть это соль такого-то металла. Если комплекс нейтральный то название комплексообразователя дается в именительном падеже.
Если комплекс анионный, то название комплексообразователя дается как солеобразующего металла, то есть берется название металла и обычно добавляется суффикс "ат".
Названия металлов используются латинские, большинство их совпадает с русскими, но некоторые, отличаются: медь – купрат, железо – феррат, золото – аурат, серебро – аргентат, ртуть – меркурат (гидраргират), свинец – станнат.
После названия комплексообразователя, в скобках указывают римской цифрой его степень окисления. Если металл может быть только в одной степени окисления, то тогда степень окисления не указывается.
Название комплексного иона дается слитно, то есть в одно слово записываем лиганды, их число и комплексообразователь. Название внешней сферы идет отдельным словом
Назовём некоторые соединения.
Пример 1. [Cu(NH3)4]SO4. Смотрим на формулу комплекса. Так как сульфат-ион внешней сферы имеет заряд иона 2-, SO42-, то комплексный ион имеет заряд 2+, [Cu(NH3)4]2+, а само комплексное соединение относится к катионным комплексам. Раз комплекс – катионный, следовательно, его название начинается с иона внешней сферы: сульфат .....
Теперь рассмотрим комплексный ион. Сначала называем лиганды и их количество. Лиганды – 4 молекулы аммиака. Молекула аммиака имеет название «амин», 4 молекулы будут называться тетрааммин (NH3)4. Так как комплекс катионный, то комплексообразователь называется в родительном падеже с указанием степени окисления Cu – меди (II). Собираем все сказанное воедино, получаем: [Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди(II).
Пример 2. [Cr(CO)6] – нейтральный комплекс, следовательно, название начинаем с перечисления лигандов и их количества: СО – карбонил, 6 лигандов – гексакарбонил. осталось назвать комплексообразователь с указанием степени окисления. Так как комплекс нейтральный, то используется название металла в родительном падеже: Сr – хром (0). Так как степень окисления хрома равна 0, то ее не указывают.
Собираем все воедино: [Cr(CO)6] – гексакарбонилхром
Пример 3. Н2[PtCl6] – анионный комплекс. Название начинается с перечисления лигандов, затем называем комплексообразователь как солеобразующий элемент, то есть к названию прибавляем суффикс «а»: Сl– – хлоро; (Сl–)6 – гексахлоро, Pt4+ – платинат (IV). Собираем все воедино: Н2[PtCl6] – гексахлороплатинат(IV) водорода. Так как катионы водорода являются катионами внешней сферы, то такие комплексы часто называют как кислоты: Кислота такая-то, следовательно, название будет гексахлорплатиновая кислота.