Координационный комплекс
-
Определение координационного комплекса
- Координационный комплекс состоит из центрального атома или иона (координационный центр) и лигандов (комплексообразователи).
- Лиганды могут быть монодентатными (один атом-донор) или полидентатными (несколько атомов-доноров).
- Центральный атом или ион образует координационную сферу с лигандами.
-
Номенклатура и терминология
- Атом-донор связан с центральным атомом через координационные ковалентные связи.
- Полидентатные лиганды образуют хелатные комплексы.
- Координационное число отражает количество атомов-доноров.
-
История
- Координационные комплексы известны с зарождения химии.
- Бломстранд разработал теорию сложных ионных цепочек.
- Вернер усовершенствовал теорию, описав расположение лигандов в координационной сфере.
-
Сооружения
- Лиганды классифицируются как L или X в зависимости от количества электронов.
- L-лиганды образуют координатные ковалентные связи, X-лиганды — обычные ковалентные связи.
- Лиганды могут координироваться с атомами металлов через pi-связи.
-
Геометрия
- Координационные числа варьируются от двух до девяти.
- Геометрия зависит от размера, заряда и электронной конфигурации иона металла и лигандов.
- Наиболее распространенные геометрии: линейный, тригональная плоскость, четырехгранная плоскость, тригональный бипирамидальный, восьмигранный, пятиугольный бипирамидальный, квадратная антипризма, треугольная призма с тремя крышками.
-
Альтернативные геометрии
- Для пятикоординатных комплексов используется геометрический индекс τ.
- В системах с низким количеством электронов d определенные геометрии стабилизируются благодаря электронным эффектам.
-
Стремление к двусторонней координации
- Тригонально-пирамидальный для трехмерной координации
- Тригональная призма для шестикоординации
-
Изомерия
- Расположение лигандов фиксировано, но может изменяться в результате реакции
- Стереоизомерия: цис-транс-изомерия, лицево-меридиональная изомерия
- Оптическая изомерия: Λ- и Δ-изомеры
- Структурная изомерия: ионизационная, сольватная, изомерия связей, координационная
-
Электронные свойства
- Электронная структура определяется теорией кристаллического поля (CFT)
- Теория поля лигандов (LFT) и теория молекулярных орбиталей (MO)
- Цвет комплексов переходных металлов обусловлен электронными переходами
- Цвета комплексов лантаноидов обусловлены 4f-электронными переходами
- Магнетизм комплексов зависит от наличия неспаренных электронов
-
Реактивность
- Передача электронов: внутренняя и внешняя сферы
- Обмен лигандами: скорость дегенеративного обмена
- Лабильные комплексы: низкий заряд, антисвязывающие электроны, отсутствие ковалентности
-
Структура и свойства Cr(III)
- Cr(III) существует только в низкоспиновом состоянии (квартет)
- Высокая формальная степень окисления и отсутствие электронов на орбиталях
- Стабилизация поля лиганда
-
Ассоциативные процессы
- Комплексы с незаполненными или полузаполненными орбиталями вступают в реакцию с субстратами
- Субстраты с синглетным основным состоянием требуют пустой орбитали
- Субстраты с триплетным основным состоянием реагируют с металлами с полузаполненными орбиталями
-
Классификация координационных соединений
- Комплексы металлов включают практически все соединения металлов
- Изучение координационной химии включает изучение неорганической химии всех металлов
- Металлы существуют в окружении лигандов
-
Области координационной химии
- Классические комплексы: лиганды связываются с металлами с помощью одиночных пар электронов
- Металлоорганическая химия: лиганды органические или органоподобные
- Биоорганическая химия: лиганды природные, включая боковые цепи аминокислот
- Химия кластеров: лиганды включают ионы или атомы других металлов
-
Номенклатура координационных комплексов
- Лиганды указываются перед ионом металла
- Монодентатные лиганды получают префикс в зависимости от количества
- Анионы оканчиваются на «о»
- Нейтральные лиганды получают обычные названия, за исключением NH3, H2O, CO, NO
- Центральный атом/ион указывается с указанием степени окисления
-
Постоянная стабильность
- Сродство ионов металлов к лигандам описывается константой стабильности (Kf)
- Константа стабильности может быть представлена как константа нестабильности (Kd)
- Комплексные ионы могут изменять растворимость других соединений
-
Применение координационных соединений
- Биоорганическая химия: структурные и каталитические функции
- Промышленность: гомогенный катализ, гидрометаллургия, пигменты
- Анализ: определение металлов, инструментальные методы анализа
-
Дополнительные темы
- Активированный комплекс
- Номенклатура неорганической химии ИЮПАК
- Координационная клетка
- Координационная геометрия
- Координационная изомерия
- Координационные полимеры
- Соединения с включениями
- Металлоорганическая химия
-
Химические принципы, Пятое издание
- Автор: Стивен С. Зумдал
- Издательство: Хоутон Миффлин
- Год издания: 2005
- Страницы: 943–946, 957
- Регистрационный номер: 77760970
-
Симметрия и спектроскопия
- Авторы: Д. Харрис, М. Бертолуччи
- Издательство: «Довер Пабликейшнс»
- Год издания: 1989
-
Внешние ссылки
- Обозначение координационных соединений
- Сложные цвета переходных металлов