Будова молекул координаційних сполук

У будь-якій координаційній сполуці вирізняють зовнішню і внутрішню сферу. Внутрішня сфера при написанні брутто-формули береться у квадратні дужки і називається комплексним іоном. У зовнішній сфері можуть бути іони водню, за функціональними ознаками — це кислота, а якщо гідроксильна група, то — основа. У зовнішній сфері можуть бути іони металів, а також кислотні залишки. Така координаційна сполука за функціональними ознаками належить до класу солей. Їх переважна більшість.

Будова координаційних іонів. Координаційні іони можуть мати, як позитивний знак, так і негативний, тобто є комплексні координаційні катіони і аніони. У будь-якому координаційному іоні є центральний атом, який називається комплексоутворювачем, а навколо нього координуються частинки (атоми, іони, молекули), які називаються лігандами.

Комплексоутворювачем можуть бути нейтральні атоми s, р, d, f -елементів; іони тих же металів, а також неметали у вищому ступені окислення. Стійкими координаційними сполуками: є ті, які утворюються з d-металів. Важливими параметрами комплексоутворювача є величина його заряду та координаційне число. Максимальний заряд може бути 4+. Координаційне число вказує на кількість лігандів, які координуються навколо комплексоутворювача. Максимальне координаційне число пов'язане з величиною заряду комплексоутворювача, Якщо заряд 1+, то максимальне координаційне число дорінює 2; коли заряд 2+, то максимальне координаційне число дорівнює 4; коли 3+ — шести і 4+ — восьми.

Лігандами можуть бути іони: прості, наприклад: Сl , Вг тощо і складні, наприклад: ОN, SCN, нейтральні атоми і молекули. Дуже поширені комплексні координаційні сполуки, де лігандами виступають молекули води і аміаку. При одному і тому ж комплексоутворювачі можуть бути однотипні і комбіновані ліганди. Розмір лігандів дуже сильно впливає на координаційне число: чим менша геометрична форма лігандів, тим більше їх скоординується навколо комплексоутворювача.

Стійкість координаційних сполук, а точніше координаційних іонів, залежить від таких чинників: температури, рН розчину, наявності у розчині домішок тощо.

Розчинність і дисоціація. Всі координаційні сполуки добре розчиняються у воді і дисоціюють по типу кислот, гідроксидів і солей. Вирізняють два ступені дисоціації. Перший ступінь — дисоціація всієї координаційної сполуки, вона дисоціює повністю. Другий ступінь — дисо-координаційного іона. Дисоціація координаційного іона оборотна. 3 кількісного боку оборотний процес характеризуєтъся константою дисоціації, яку в даному випадку називають константою нестійкості координаційного іона або в цілому коордикаційної сполуки.

Константа нестійкості комплексного координаційного іона - це відношення добутку концентрації іонів, на які розпадається координаційний іон, до загальної концентрації координаційного іона в розчині. Для гексароданідоферата (ІІІ) калію рівняння дисоціації та математичний вираз константи нестійкості буде мати такий вигляд:

K₃[Fe³⁺(SCN)₆]→3K⁺ + [Fe³⁺(SCN)₆]^3-

[Fe³⁺(SCN)₆]^3- Fe³⁺ +6 SCN^-

[Fe³⁺] [SCN^-]⁶

K_H=;

[Fe³⁺(SCN)₆]^3-

Номенклатура координаційних сполук. Комплексні координаційні сполуки мають назву як за світовою, так і за практичною номенклатурою. За світовою номенклатурою в національній транскрипції одним або двома словами пишуть назву лігандів на латинській мові, їх кілъкість, а також назву частинок, які стоять у зовнішній сфері.Порядок написання зправа наліво, наприклад: K₃[Fe(SCN)₆] — гексароданідоферат (III) калію; емпірична назва — роданоферат калію.

Графічні або координаційні формули. Щоб розглянути будову координаційної сполуки треба написати її графічну формулу. Для наведеної сполуки графічна формула, пишеться так:

- -

K⁺ S—С N→ٱ ٱ←: N—С—S ^3-

K⁺ S—C N→ٱ Fe³⁺ ٱ←: N С—S

K⁺ S—C N→ٱ ٱ←: N С—S

- -

В цій сполуці всього 27 зв'язків, в т. ч. 18 ковалентних, 6 донорно-акцепторних і 3 іонних зв'язків. Донорно-акцепторний зв'язок гібридизований, вид гібридизації sр³d². Геометрія координаційного іона — восьмигранник.

Для координаційних сполук характерна ізомерія. Частіше за все трапляється гідратна ізомерія. Вирізняють ізомери по забарвленню.

Значення координаційних сполук. Біологічно активні сполуки такі як вітаміни, ферменти, каталізатори мають координаційну будову. Варто назвати дві такі сполуки як гемоглобін та хлорофіл, щоб упевнитись, яке велике практичне значення мають у природі координаційні сполуки.Гемоглобін — це така координаційна сполука, де комплексоутворювачем виступає триковалентне залізо. У хлорофіла комплексоутворювачем є магній.

Багато координаційних сполук мають різні забарвлення, тому їх використовують для виготовлення фарб і лаків. Широко використовують комплексні координаційні сполуки в аналітичній практиці для якісного аналізу, а також у металургії для одержання дорогоцінних металів.