Комплексные соединения и их строение

Название и классификация комплексных соединений

Комплексные соединения и их строение

Основные классы неорг. соед.

Комплексные соединения.

Основными классами неорганических соединений являются оксиды, кислоты, соли и основания.

Оксиды представляют собой соединения элементов с кислородом. Оксиды подразделяют на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие оксиды делят на основные (образуют соли с кислотами), кислотные (образуют соли с основаниями) и амфотерные (образуют соли как с кислотами, так и с основаниями). Основным оксидам отвечают основания, кислотным – кислоты, а амфотерным – гидраты, которые проявляют как кислотные, так и амфотерные свойства. Кислотные оксиды представляют собой ангидриды кислот (SO₂ – серный ангидрид, N₂O₅ – азотный ангидрид).

Примеры: N₂O, NO - несолеобразующие оксиды; SO₃, SiO₂ - кислотные оксиды; СаО, МgО – основные оксиды и т.д.

В настоящее время общепринятой является международная номенклатура оксидов. Согласно международной номенклатуре в названии оксида указывается валентность элемента: СuO и Cu₂O – оксиды меди [II] и [III] соответственно. Существует также русская номенклатура, согласно которой окисью называется единственно возможный оксид элемента, в остальных случаях название дается в соответствии с числом атомов кислорода. Оксиды, в которых элемент проявляет низшую валентность, называются закисями.

Примеры: MgO – окись магния; NiO – одноокись никеля; Ni₂O₃ – полутораокись никеля; Сu₂О – полуокись меди.

Пероксиды (перекиси) металлов являются солями перекиси водорода Н₂О₂ и лишь формально относятся к оксидам. Приставка пер в названии соединений обычно указывает на принадлежность соединения к перекисным, но существуют исключения: соли кислот НMnO₄ (перманганаты) и НСlO₄ (перхлораты) перекисными не являются, а приставка пер в названии этих соединений указывает на максимальную насыщенность соединений кислородом.

Гидроксиды (основания) классифицируют по их силе (сильные – все щелочи кроме NH₄OH и слабые), а также по растворимости в воде (растворимые – щелочи и нерастворимые). Важнейшими щелочами являются КОН (едкое кали) и NaOH (едкий натр).

В состав кислот входит водород, способный замещаться металлом, а также кислотный остаток. Коэффициент х, отвечающий количеству атомов водорода, а, следовательно, равный валентности кислотного остатка, называют основностью кислоты. Кислоты классифицируют по их силе (H₂SO₄, HNO₃ – сильные кислоты; HCN – слабая кислота), на кислородсодержащие (H₂SO₄, HNO₃) и бескислородные (HCN, HI); а также по основности (х) -

HCN – одноосновная кислота, H₂SO₃ – двухосновная кислота, H₃РO₄ – трехосновная кислота. Важнейшим свойством кислот является их способность образовывать соли с основаниями. Названия кислот образуют от того элемента, которым образована кислота, при этом названия бескислородных кислот оканчивается словом водород (HCN –циановодород или синильная кислота). Названия кислородсодержащих кислот образуют от того элемента, которым образована кислота, с добавлением слова кислота (H₃AsO₄ – мышьяковая кислота, H₂CrO₄ – хромовая кислота). В случаях, когда один элемент образует несколько кислот различие между кислотами проявляют в окончаниях названий (на ная или овая оканчиваются названия тех кислот, в которых элемент проявляет наивысшую валентность; на истая или овистая оканчиваются названия тех кислот, в которых элемент проявляет валентность ниже максимальной).

Примеры: HNO₃ – азотная кислота, а HNO₂ - азотистая кислота; H₃AsO₄ – мышьяковая кислота, а H₃AsO₃ – мышьяковистая кислота.

Одному и тому же оксиду могут соответствовать несколько кислот, при этом наиболее богатая водой форма имеет в названии приставку орто, а наименее богатая – мета (ортофосфорная кислота H₃РO₄ – на одну молекулу ангидрида Р₂О₅ приходится три молекулы воды; метафосфорная кислота HРO₃ – на одну молекулу ангидрида Р₂О₅ приходится одна молекула воды). Следует также учитывать и то, что ряд кислот имеют исторически сложившиеся названия.

Соли являются продуктом замещения водорода в кислоте на металл или гидроксогрупп в основании на кислотный остаток. Нормальные (средние) соли получаются при полном замещении; кислые – при неполном замещении водорода кислоты на металл; основные – при неполном замещении гидроксогрупп основания на кислотный остаток. Кислая соль может быть образована только кислотой, основность которой 2 и более, а основная – металлом, заряд которого 2 и более.

Примеры: NaHS, KHCO₃ – кислые соли (гидросульфид натрия и гидрокарбонат натрия); MgOHCl, CaOHCl – основные соли (хлориды гидроксо магния и кальция); NaCl, CuS – нормальные соли (хлорид натрия и сульфид меди).

Название кислоты	Формула	Пример соли	Название соли
Серная	H2SO4	K2SO4	сульфат К
сернистая	H2SO3	Na2SO3	сульфит Na
соляная	HCl	Ca(Cl)2	хлорид Са
иодоводородная	HI	KI	иодид К
сероводородная	H2S	Na2S	cульфид Na
азотная	HNO3	KNO3	нитрат К
азотистая	HNO2	NaNO2	нитрит Na
ортофосфорная	H3РO4	K3РO4	ортофосфат К
хлорная	НСlO4	NaСlO4	перхлорат Na
хлорноватая	НClO3	NaСlO3	хлорат Na
хлористая	НClO2	NaСlO2	хлорит Na
хлорноватистая	НСlO	NaСlO	гипохлорит Na
кремниевая	H2SiO3	CaSiO3	силикат Сa

Продолжение табл.

Название кислоты	Формула	Пример соли	Название соли
алюминиевая	H3AlO3	K3AlO3	алюминат К
ортоборная	H3BO3	K3BO3	ортоборат К
мышьяковая	H3AsO4	K3AsO4	арсенат К
мышьяковистая	H3AsO3	K3AsO3	арсенит К
двуфосфорная	H4P2O7	K4P2O7	дифосфат К
угольная	H2CO3	K2CO3	карбонат К
фосфористая	H3PO3	K3PO3	фосфит К
фтороводород	HF	KF	фторид К
хромовая	Н2СrO4	K2СrO4	хромат К
синильная	НCN	KCN	цианид К

Существует большой класс химических веществ, которые образованы в результате соединения друг с другом нейтральных молекул без образования связывающих электрических пар: СuSO₄ + 5Н₂O = СuSO₄*5Н₂O.

Они диссоциируют в растворе с образованием простых ионов. Но часть из таких веществ диссоциируют с образованием сложных (комплексных) соединений. То есть молекулярные соединения, образующие комплексные ионы, способные существовать как в растворе, так и в кристалле, называется комплексными: К₃[Fе(СN)₆] «3К⁺+ [Fе(СN)₆]^3-.

Основополагающие представления о комплексных соединениях ввел в науку швейцарский ученый Альфред Веринер (1898). По Вернеру, в большинстве комплексных соединений различают внутреннюю и внешнюю сферы. Например, в КС К₂[ВеF₄] внутреннюю сферу составляют [ВеF₄]^2-, а внешнюю 2K⁺_. Центральный атом внутренней сферы называется комплексообразователем (Ве), координированные вокруг него ионы - лигандами.

В современной лабораторной практике чаще всего имеют дело с соединениями в твердом и растворенном состоянии. Для этих условий можно дать следующие определение: комплексными соединениями называют соединения, способные к самостоятельному существованию в растворе.

По характеру электрического заряда различают катионные, анионные и нейтральные комплексы. Катионный комплекс можно рассматривать как образованный в результате координации вокруг положительного иона нейтральных молекул (Н₂О, NH₃), например [А1(Н₂O)_б]³⁺. В анионном комплексе в роли комплексообразователя выступает атом с положительной степенью окисления, а лигандами являются атомы с отрицательной степенью окисления (анионы), например, [ВеF₄].

Нейтральные комплексы образуются при координации вокруг атома молекул, а так же при одновременной координации вокруг иона комплексообразователя отрицательных ионов и молекул, например [Рt (NH₃)₂С1₂]°.

Рассмотрим строение сложного комплексного соединения К₃[Fе(СN)₆], оно может быть изображено:

3К⁺ - составляют внешнюю сферу комплекса так как внутренняя сфера заряжена (-)-то это анионный комплекс. ион Fе³⁺ – ион комплексообразователь, 6СN^- - лиганды. Причем, число лигандов скоординированных вокруг иона комплексообразователь называется координационным числом. В данном случае оно равно 6.

Ионами комплексообразователя являются как правилоd - элементы из периодической системы Менделеева: Аg⁺, Аu⁺, Сu⁺, Сu²⁺, Нg²⁺, Zn²⁺, Fе²⁺, Fе³⁺, Со³⁺, Ni ²⁺, Рt ⁴⁺ и другие. Комплексообразователями могут быть и некоторые неметаллы, например Н₂[Si F₆].

Координационные числа ионов комплексообразователей имеют следующие значения:

2: Аg⁺, Аu⁺, Сu⁺.

4: Сu²⁺, Нg²⁺, Аu³⁺, Сd²⁺, Рb²⁺ Рt ²⁺ Рd ²⁺.

6: Fе²⁺, Fе³⁺, Сr³⁺, Сo²⁺, Ni ²⁺, А1³⁺, Zn²⁺, Рt ⁴⁺, Рb⁴⁺.

8: Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺.

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов иона комплексообразователя и лигандов.

Дата добавления: 2014-01-15