Сольватная (гидратная) изомерия

Оптическая изомерия

Оптическая изомерия связана со способностью некоторых комплексных соединений существовать в виде двух форм, не совмещаемых в трехмерном пространстве и являющихся зеркальным отображением друг друга, как левая рука и правая. Поэтому оптическую изомерию называют иногда еще зеркальной изомерией.

Например, темно-зеленые кристаллы тригидрата триоксалатокобальтата(III) аммония (NH₄)₃[Co(ox)₃]^.3H₂O существуют в виде двух оптических изомеров, комплексный анион которых имеет октаэдрическое строение. Поскольку полное изображение бидентатного оксалатного лиганда неудобно, его часто обозначают в виде дуги, соединяющей вершины октаэдра:

Как видно из схемы, расположение лигандов в оптических изомерах комплексного аниона [Co(ox)₃]^3- таково, что анионы соотносятся между собой как предмет и его зеркальное изображение. Как бы мы не повернули анионы, их составные части никогда полностью не совпадут, так же как не совпадает левая рука с правой.

Оптические изомеры отличаются тем, что их растворы способны вращать плоскость поляризации светового луча. Один изомер вращает плоскость поляризации влево и поэтому называется L-изомером, другой – вправо и называется D-изомером. Аналогичная система обозначений применяется для изомеров органических соединений.

В обычном световом луче электромагнитные колебания совершаются в различных плоскостях. Если такой луч пропустить через систему специальных оптических призм, то он станет плоскополяризованным. На рис.1 (а, б, в, г) точкой обозначен луч света, а стрелками показано, в каких направлениях происходят электромагнитные колебания;  -- угол вращения плоскости поляризации.

Рис.1.

По своим физико-химическим свойствам оптические изомеры практически не отличаются друг от друга, и их разделение представляет собой очень трудную технологическую задачу. Явление оптической изомерии чаще всего встречается у комплексных соединений с координационным числом 6.

Сольватная (гидратная) изомерия заключается в различном распределении молекул растворителя между внутренней и внешней сферами комплексного соединения, в различном характере химической связи молекул воды с комплексообразователем.

Классическим примером гидратной изомерии является существование трех изомерных гидратов хлорида хрома(III) с общей формулой CrCl₃^.6H₂O.

Первый изомер, [Cr(H₂O)₆]Cl₃ – хлорид гексааквахрома(III) – представляет собой кристаллы серо-сиреневого цвета, которые при растворении в воде образуют фиолетовый раствор. Такую окраску раствору придают катионы [Cr(H₂O)₆]³⁺. Из раствора под действием ионов Ag⁺ осаждаются все три хлорид-аниона:

[Cr(H₂O)₆]Cl₃ + 3 AgNO₃ = [Cr(H₂O)₆](NO₃)₃ + 3 AgCl

Второй изомер – [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂^. H₂O, моногидрат хлорида хлоропентааквахрома(III), придает раствору голубовато-зеленый цвет, а ионы Ag⁺ осаждают только два хлорид-иона:

[Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂ + 2 AgNO₃ = [Cr(H₂O)₅Cl](NO₃)₂ + 2 AgCl

Наконец, третий изомер – [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl^. 2 H₂O, дигидрат хлорида дихлоротетрааквахрома(III), окрашивает раствор в темно-зеленый цвет, а ионы Ag⁺ осаждают из его раствора только один хлорид-ион:

[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl + AgNO₃ = [Cr(H₂O)₄Cl₂]NO₃ + AgCl

При высушивании два последних изомера теряют внешнесферную воду.
Можно добиться постепенного взаимного перехода изомеров, изменяя pH либо температуру раствора. При этом введение избытка кислоты и охлаждение способствуют образованию первого изомера, а нагревание – переходу ко второму и третьему изомеру.

Дата добавления: 2014-01-20