Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.1: Прелюдія до координаційної хімії I - Структура та ізомери

  • Page ID
    33592
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Що таке координаційна сполука?

    Координаційні сполуки складаються з одного або декількох металів, пов'язаних з одним або декількома базовими лігандами Льюїса. Наприклад, іон hexaminerutenium (3+) є координаційним комплексом, в якому шість аміачних лігандів координують іон Co 3 +, як показано на схемі\(\sf{\PageIndex{1}}\).

    clipboard_e0f2fa71352deb329c8eccc338daf1f30.png
    Схема\(\sf{\PageIndex{1}}\): Формування іона Гексамаінерутенію (3+) з Co 3 + і NH 3. (CC BY 4.0; Стівен Контейкс)

    Такі комплекси називаються координаційними комплексами, оскільки ліганд-металевий зв'язок може розглядатися як координатний ковалентний зв'язок, в якому обидва зв'язкові електрони надходять від ліганду, який потім, як кажуть, координує метал. Ця координатна ковалентна модель є дуже корисним формалізмом для розуміння основних особливостей координаційної хімії, хоча вона не завжди точно відображає фактичні деталі зв'язку в кожному координаційному комплексі. Тим не менш, навіть у тих випадках, коли проста модель координатного ковалентного зв'язку руйнується, концепція координатного ковалентного зв'язку постачає мову складні моделі, які використовують для опису більш складного зв'язку.

    Додаткові важливі умови

    Деякі з поширених широко використовуваних термінів, що випливають з координатно-ковалентної моделі зв'язку в координаційних комплексах, включають:

    • Координаційні сполуки ще називають координаційними комплексами, металевими комплексами або просто комплексами. Термін комплекс відноситься до композитної природи координаційних сполук, оскільки вони можуть розглядатися як містять кілька частин ліганду та іонів металу, які можуть бути відновлені шляхом розриву координатних ковалентних зв'язків, що утримують комплекс разом. Це на відміну від неорганічних або органічних молекул, які частіше розглядаються як цілі молекули, що утримуються разом шляхом обміну електронів, що сприяють всі атоми.
    • Координаційні комплекси, які є іонами, називаються складними іонами.
    • Кажуть, що ліганди, пов'язані з комплексом координації, проживають у первинній або внутрішній координаційній сфері. Ці зв'язані ліганди не легко обмінюються, на відміну від сусідніх протиіонів та молекул розчинників, які, як кажуть, проживають у вторинній або зовнішній координаційній сфері.
    • Частина комплексу, що сприяє електронним парам, як кажуть, є донором і частиною, яка отримує їх акцептором. У звичайних координаційних сполуках ліганд є донором, а метал - акцептором. У цих випадках було б однаково зручно називати донора ліганду основою Льюїса, а металевим акцептором - кислотою Льюїса. Однак у більш складних сценаріях зв'язку можуть бути кілька електронних пар донорства і прийняття взаємодій, що відбуваються між кожною парою атомів і донор-акцептор мови буде більш зручним.
    • Кількість ділянок лігандів, що дарують одинокі пари центральному атому, називається координаційним числом. Для більшості комплексів це буде якраз дорівнює кількості атомів лігандів, пов'язаних з металом. У простих комплексах він якраз дорівнює кількості лігандів. Наприклад, кобальт у схемі\(\sf{\PageIndex{1}}\) має координаційне число шість.
    • Хоча технічно сполуки з метало-вуглецевими зв'язками є координаційними комплексами, термін координаційний комплекс іноді використовується для позначення комплексів, які не мають метало-вуглецевих зв'язків у своїй первинній координаційній сфері. Комплекси, які мають метало-вуглецеві зв'язки, називаються металоорганічними сполуками. Використання термінів металоорганічні та координаційні для відрізнення металоорганічних сполук від інших типів координаційних сполук часто зручно, оскільки багато металоорганічних лігандів беруть участь у більш ніж простому\(\sigma\) донорно-акцепторному утворенні ковалентного зв'язку з металевим центром. Однак це стосується і деяких повністю неорганічних лігандів, тому завжди слід мати на увазі, що металоорганічні сполуки є лише типом координаційної сполуки, і що неорганічні ліганди в принципі можуть бути налаштовані на взаємодію з металевим центром приблизно так само, як це робить органічний ліганд.

    Короткий зміст деяких понять і термінів, що використовуються для опису координаційних сполук, наведено в схемі\(\sf{\PageIndex{2}}\).

    clipboard_e811a6b8e035ce8a621dd5826c5cce158.png
    Схема\(\sf{\PageIndex{2}}\): Деякі терміни, що використовуються для опису координаційних сполук. (CC BY 4.0; Стівен Контейкс)

    Формули координаційних комплексів

    Спосіб написання формул координаційних комплексів відображає той факт, що часто зручно думати про координаційні сполуки як про композит металів і лігандів. При написанні формули комплексу

    • атоми ліганду не додаються до атомів решти сполуки. Натомість атоми ліганду утримуються разом, якщо це необхідно, уклавши формулу ліганду в дужки або даючи абревіатуру ліганду.
    • Для складних іонів метал і ліганди укладені в квадратні дужки. Іноді це робиться і для нейтральних координаційних сполук, а також. У будь-якому випадку дужки укладають ті частини сполуки, які складають первинну координаційну сферу; все інше знаходиться у вторинній координаційній сфері зовні.

    Ретельне ознайомлення з прикладами у схемі\(\sf{\PageIndex{3}}\) повинно зробити важливі особливості цієї системи зрозумілими.

    clipboard_e7a9e3173ec9e823d44a26d0dd08edf82.png
    Схема\(\sf{\PageIndex{3}}\): Формули координаційних сполук і комплексних іонів. (CC BY 4.0; Стівен Контейкс)