Хелаты и внутрикомплексные соединения

Лиганды, занимающие в координационной сфере одно место, называются монодентатными. Лиганды, занимающие в координационной сфере два или несколько мест, называются би- и полидентатными. Примерами монодентатных лиганд является NH₃, полидентатные комплексные соединения образуют органические реагенты с металлами. К полидентатным соединениям относятся так называемые хелаты циклические или клешнеобразные соединения, в которых центральный атом и полидентатный лиганд образуют цикл. Комплексообразователь при этом оказывается как бы втянутым внутрь лиганда, охвачен связями наподобие клешней рака. Отсюда и происходит название хелат («клешни рака»). Как правило, хелаты лучше растворимы в органических растворителях, чем в воде и более устойчивы по сравнению с комплексами тех же металлов с монодентатными лигандами. Различают обыкновенные хелаты, в которых связи или только парноэлектронные, или только донорно-акцепторного типа. Например, комплексы Fe³⁺ со щавелевой кислотой; Сu²⁺ c этилендиамином

натрия триоксалатоферрат(III) этилендиаминмедь(II) хлорид

Наличие в хелатах циклических группировок сильно увеличивает их устойчивость по сравнению с соединениями подобного состава, но не имеющими циклов. Такое повышение устойчивости называется хелатным эффектом. Известны хелаты, которые не разлагаются даже при 500 ^оС. Разновидность хелатов – внутрикомплексные соединения – это такие хелаты, в которых один и тот же лиганд связан с комплексообразователем как обычной, так и координативной связью. К внутрикомплексным соединениям относятся, например, гликолят меди. В реакции гидроксида меди с аминоуксусной кислотой (глицин) образуется нейтральный комплекс

Каждая молекула глицина использует обе функциональные группы. В одном случае она связывается с центральным атомом через азот аминогруппы по донорно-акцепторному механизму, а во втором – через кислород карбоксильной группы обычной ковалентной связью.

Первым внутрикомплексным соединением, нашедшим применение в химии, был диметилглиоксимат никеля, открытый Л.А. Чугаевым в 1905 г. Это соединение не растворимо в воде и обладает ярко-красным цветом. Реакция с диметилглиоксиматом очень чувствительна и с успехом применяется для количественного определения никеля

В диметилглиоксимате имеется четыре цикла: два пятичленных и два шестичленных. Образование последних обусловлено водородной связью.

В последние годы широкое применение нашли внутрикомплексные соединения на основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и других аминополикарбоновых кислот и их натриевые соли, называемые комплексонами. Они образуют весьма прочные комплексные соединения с большинством катионов (Ca²⁺, Mg²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺ и т.д.). С ионами тяжелых металлов комплексоны образуют устойчивые комплексные соединения, которые не обладают вредным действием, присущим ионам металлов, что позволяет использовать трилон Б как антидот в химической промышленности при отравлениях тяжелыми металлами.

Метод анализа с использованием комплексонов (ЭДТА и трилона Б) – комплексонометрия используется в аналитической химии для определения жесткости воды, содержания металлов в различных материалах.

Дата добавления: 2014-01-06