5.1: Історія

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18686

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

Координаційна хімія

Тепер давайте спрямуємо нашу увагу на фактичну координаційну хімію, яку також часто називають складною хімією. Далі ми застосуємо раніше вивчені поняття про атомну теорію, симетрію, молекулярну орбітальну теорію та кислотно-лужну хімію до координаційних сполук. Давайте спочатку запитаємо: Як визначаються координаційні сполуки, або комплекси? Вони, як правило, є кислотною основою Льюїса між атомом металу або іоном металу як кислота Льюїса та одним або декількома лігандами як основа Льюїса. Ці ліганди можуть бути неорганічними лігандами, такими як галогенідні іони, молекули води та аміаку, або органічні ліганди, такі як аміни або спирти. Координаційні сполуки відомі ще з античних через їх часто інтенсивного кольору, і використовуються як пігмент або барвник, наприклад прусський синій (KFe [Fe (CN) ₆] або тетрамінова мідь, обидва з яких інтенсивно сині. Нижче ви можете побачити кілька прикладів координаційних сполук, а саме гексагідрат сульфату міді (II), який є синім, хлорид заліза (III), який є жовтим, і сульфат нікелю, який є зеленувато-блакитним. Через свого інтенсивного кольору вони також з самого початку привертали увагу сучасних хіміків, але хімічне з'єднання в цих сполуках залишалося загадкою порівняно довгий час. Склеювання в цих сполуках здавалося більш складним, звідси і пішла назва складних сполук.

Малюнок 5.1.1 Cu (SO ₄) x 5 H ₂ O (Зазначення авторства: Машинозчитуваний автор не надано. Юваліф припускав (на основі претензій про авторські права)./Громадське надбання https://commons.wikimedia.org/wiki/F...er-Sulfate.JPG), FeCl ₃ x 6 H ₂ O (Зазначення авторства: Benjah-BM27/Громадське надбання https://commons.wikimedia.org/wiki/F...ate-sample.jpg) та NISO ₄ x 6 H ₂ O (Зазначення авторства: Benjah-bmm27/Громадське надбання https://commons.wikimedia.org/wiki/F...ate-sample.jpg), відповідно

Історія координаційних сполук

У чому полягала проблема склеювання в координаційних сполуках? Їх емпіричні формули могли бути легко визначені елементним аналізом, але результати не могли бути пояснені поняттям валентності. У перші дні сучасної хімії вважалося, що кількість зв'язків в з'єднанні не може перевищувати валентності. Наприклад, у з'єднанні формули Co (NH ₃) ₆ Cl ₃ валентність Co становила б +3, тому кобальт не міг скласти більше трьох зв'язків. Припускаючи, що іон Co ³⁺ зробить три зв'язку з 3 Cl ^- іонами, як би залучити шість молекул NH ₃ до зв'язку?

Малюнок 5.1.2 Альфред Вернер (1866-1919) (Зазначення авторства: ETH Zürich/CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) https://commons.wikimedia.org/wiki/F...ortr_09965.jpg)

Хіміком, який розгадав цю таємницю, був Альфред Вернер. Він правильно припустив, що кількість облігацій не буде обмежена валентністю, але що буде дозволено більше зв'язків. Цілком можливо, що шість молекул NH ₃ зв'язуються безпосередньо з Co ³ ⁺, утворюючи так званий складний катіон. Вони перебували б у так званій першій координаційній сфері навколо Ко. Потім три іони хлориду будуть вільно пов'язані з комплексним катіоном, що врівноважує заряд комплексного катіона. Вони були б у другій координаційній сфері.

Формула написання в координаційної хімії

Як ми можемо написати формулу координаційної сполуки, яка містить складні іони?

Малюнок 5.1.3 Приклад складного позначення катіонів

Для складних катіонів спочатку запишемо символ елемента іона металу, а потім формулу для лігандів. Якщо лігандів більше одного, то ми розмістимо ліганди в дужки, а за дужками вкажемо їх кількість індексом. Весь складний катіон поміщається в дужки. Формула аніона в другій координаційній сфері ставиться за дужками і кількість аніонів позначається індексом (рис.5.1.3).

Малюнок 5.1.4 Приклад формули для комплексу з комплексним аніоном

Для складних аніонів спочатку запишемо формулу зустрічного катіона, а потім комплексний аніон в дужках. Ви можете побачити два приклади вище (рис. 5.1.3 і 5.1.4). У нас є складні катіони Co з шістьма лігандами NH ₃, узгодженими з ним у першій сфері координації. Три Cl ^- іони знаходяться у другій координаційній сфері. Звідси формулою є [Co (NH ₃) ₆] Cl ₃. Другий приклад - координаційна сполука з комплексним аніоном, що має 3- заряд, в якому шість ціанідних аніонів зв'язуються з центральним іоном Fe ³ ⁺. Іон K ⁺ у другій координаційній сфері компенсує заряд комплексного аніона. Звідси формулою є K ₃ [Fe (CN) ₆].

Template:ContribLandskron