Электростатическая теория связи

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Относительно природы химической связи в комплексных соединениях существует несколько современных теорий, которые не содержат противоположных утверждений, однако дополняют друг друга. Все они, как правило, приводят к идентичным результатам.

1 Электростатическая модель Косселя и Магнуса рассматривает химическую связь в комплексных соединениях, основываясь на законе Кулона. При этом допускается, что все частицы в комплексном ионе представляют собой недеформированные шарики с определенными зарядами и радиусами. Устойчивый комплекс образуется, если силы притяжения лигандов к комплексообразователю уравновешивают силы отталкивания между лигандами. При увеличении количества лигандов силы отталкивания между ними начинают преобладать, и комплекс теряет свою стойкость.

Эта теория позволила объяснить стойкость комплексов, координационные числа комплексообразователей и пространственное размещение лигандов. На основе кулоновского взаимодействия заряженных частиц с учетом принципа наименьшей энергии системы удалось рассчитать оптимальные значения координационных чисел: они равны 1 или 2, когда степень окисления центрального атома составляет +1, 2 или 4, если степень окисления +2 и 4, 5 или 6 при степени окисления +3. Кроме того, электростатическая теория доказала, что пространственное строение комплекса зависит от величины координационного числа.

Согласно закону Кулона прочность комплекса возрастает с увеличением заряда комплексообразователя и уменьшением радиусов лигандов. Например, для галогенидных комплексов алюминия (+3) стойкость уменьшается в направлении от [AlCl₄^–] до [AlI₄^–], поскольку в этом ряду закономерно увеличивается радиус лигандов.

Установлено, что стойкость комплексов с одинаковыми лигандами тем больше, чем выше степень окисления комплексообразователя, как видно из сравнения констант нестойкости аммиакатов меди(+1) и меди(+2), а также цианидных комплексов железа(+2) и железа(+3):

и ,

и .

Электростатическая модель обосновала значения координационных чисел в зависимости от природы лигандов. Поскольку силы отталкивания между одноименно заряженными ионами больше, чем между нейтральными лигандами, координационное число в комплексе с нейтральными лигандами всегда выше, чем в комплексе с анионными лигандами, например:

[Co(CNS) ₄ ^–]^2–, однако [Co(H₂O) ₆ ⁰]²⁺.

Несмотря на простоту и наглядность, электростатическая теория имеет определенные недостатки и не может объяснить некоторые факты: существование комплексов с комплексообразователем в нулевой степени окисления и нейтральными лигандами, например:

o o

[Fe(CO)₅]⁰], [Ca(NH₃)₆⁰] и др., более высокую стойкость комплексов 4d- и 5d-металлов по сравнению с комплексами 3d-металлов, магнитные и оптические свойства комплексных соединений и т.п.

Дата добавления: 2014-01-07