химия 25.11.24 (1)

1.

Комплексные соединения
Определение комплексных соединений

2.

Основные понятия и терминология
1. Центральный атом (ион):
Это атом или ион, обычно металла,
который образует комплекс,
связывая вокруг себя лиганды.
Примеры: Fe³⁺, Cu²⁺, Co³⁺.
4. Координационная сфера:
Включает центральный атом и
лиганды, связанные с ним.
Выражается в квадратных скобках.
Пример: [Co(NH₃)₆]³⁺.
2. Лиганды:
Это молекулы или ионы, которые
связываются с центральным
атомом, используя свои
неподелённые электронные пары.
Примеры: H₂O, NH₃, Cl⁻, CN⁻.
5. Хелатные соединения:
Комплексы, где один лиганд
связывается с центральным атомом
через несколько точек, образуя
кольцо.
Пример: этилендиамин (en) в
комплексе [Ni(en)₃]²⁺.
3. Координационное число:
Число лигандов, непосредственно
связанных с центральным атомом.
Например, в комплексе [Fe(CN)₆]³⁻
координационное число равно 6.
6. Координационная связь:
Связь между центральным атомом и
лигандом, образованная за счёт
передачи электронной пары от
лиганда к центральному атому.

3.

2. Лиганды:
1. Лиганды называют в алфавитном порядке.
2. Для анионных лигандов добавляется суффикс
-о:
1. Cl⁻ — хлоридо
Общие принципы наименования
2. CN⁻ — цианидо
1. Порядок записи:
3. OH⁻ — гидроксидо
1. Сначала называют лиганды, затем
3. Для нейтральных лигандов используют их
центральный атом, а после — окислительное
обычные названия, за исключением некоторых
состояние центрального атома в римских
традиционных:
цифрах.
1. H₂O — аква
2. Если присутствует внешний ион, его называют в
2. NH₃ — аммин
конце.
3. CO — карбонил
4. NO — нитрозил
4. Для катионных лигандов (редкие случаи)
3. Окислительное состояние центрального атома:
добавляют суффикс -ий:
Указывается римскими цифрами в круглых скобках
1. NO⁺ — нитрозий
сразу после центрального атома:
[Fe(CN)₆]³⁻ → гексацианоферрат(III).
Номенклатура
Изомерия в названиях: Указывают изомерию (цис-, транс-), если
она имеет значение:
[Pt(NH₃)₂Cl₂] в форме цис → цис-диамминдихлороплатина(II).
Сложные лиганды: Если лиганд является органической
молекулой (например, этилендиамин), его имя пишут целиком:
[Ni(en)₃]²⁺ → трис(этилендиамин)никель(II).

4.

Номенклатура
4. Число лигандов:
1. Указывается греческими числительными:
1 — моно (обычно опускается);
2 — ди;
3 — три;
4 — тетра;
5 — пента;
6 — гекса.
2. Для сложных лигандов используют приставки:
2 — бис;
3 — трис;
4 — тетраксис.
5. Центральный атом:
1. Если комплекс катионный или нейтральный, используется название элемента на русском языке
(например, железо).
2. Если комплекс анионный, к названию добавляют суффикс -ат:
1. Fe — феррат
2. Cu — купрат
3. Al — алюминат.

5.

Номенклатура
2. Правила для разных типов комплексов
2.1. Катионные комплексы
Название начинается с указания лигандов, затем
центрального атома:
[Co(NH₃)₆]³⁺ → гексаамминкобальт(III)-ион.
2.2. Анионные комплексы
Название лигандов, центрального атома с суффиксом
-ат:
[Fe(CN)₆]³⁻ → гексацианоферрат(III).
2.3. Нейтральные комплексы
Названия лиганды + центральный атом без
дополнительных суффиксов:
[Pt(NH₃)₂Cl₂] → диамминдихлороплатина(II).
3. Примеры комплексных соединений
1.[Cu(NH₃)₄]²⁺
→ тетраамминмедь(II)-ион.
2.[Cr(H₂O)₆]³⁺
→ гексааквахром(III)-ион.
3.[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂
→ пентаамминхлорокобальт(III) хлорид.
4.K₄[Fe(CN)₆]
→ тетрацианоферрат(II) калия.
5.[PtCl₂(NH₃)₂]
→ диамминдихлороплатина(II).
6.Na₂[Zn(OH)₄]
→ тетрагидроксоцинкат(II) натрия.

6.

Свойства комплексных соединений
Физические свойства:
1. Растворимость
Комплексы могут быть хорошо растворимыми в воде
или других растворителях, если они содержат ионы с
высокой полярностью (например, [Cu(NH₃)₄]SO₄
хорошо растворим в воде).
Нерастворимые комплексы образуются, если
взаимодействия между ионами в кристаллической
решётке сильнее, чем с молекулами растворителя.
2. Цвет
Большинство комплексных соединений окрашены изза переходов электронов в d-орбиталях центрального
атома (d-d переходы) или зарядовых переходов
(например, металл → лиганд или лиганд → металл).
Цвет зависит от природы центрального атома, его
окислительного состояния, типов лигандов и
геометрии комплекса.
Физ
3. Магнитные свойства
Комплексы могут быть:
Парамагнитными (имеют неспаренные
электроны, например, [Fe(H₂O)₆]²⁺).
Диамагнитными (все электроны спарены,
например, [Cu(NH₃)₄]²⁺).
Магнитные свойства зависят от электронной
конфигурации центрального атома и силы лигандного
поля.
4. Стереохимия
Комплексы имеют различные геометрические формы:
линейную, плоско-квадратную, тетраэдрическую,
октаэдрическую и другие. Геометрия влияет на
физические свойства, такие как оптическая
активность.

7.

Свойства комплексных соединений
Химические свойства:
1. Стабильность
Стабильность комплексов определяется величиной
константы устойчивости. Чем сильнее взаимодействие
центрального атома с лигандами, тем стабильнее
комплекс.
2. Термодинамическая стабильность: зависит от
природы лиганда, центрального атома и условий
среды.
3. Кинетическая стабильность: определяет скорость
реакции распада комплекса.
4. Кислотно-основные свойства
Некоторые комплексы могут выступать в роли кислот
или оснований в зависимости от их состава.
Пример: [Cr(H₂O)₆]³⁺ ведёт себя как кислота, так как
может отдавать протоны.
Хим
6. Окислительно-восстановительные свойства
Комплексы могут участвовать в окислительновосстановительных реакциях. Их восстановительный
или окислительный потенциал зависит от
окислительного состояния центрального атома и
природы лигандов.
Пример: [Fe(CN)₆]³⁻ ↔ [Fe(CN)₆]⁴⁻.
7. Обмен лигандов
Комплексы могут обменивать лиганды в зависимости
от их природы и условий среды (pH, температура).
Пример: [Co(NH₃)₅Cl]²⁺ + H₂O → [Co(NH₃)₅(H₂O)]³⁺ +
Cl⁻.

8.

Применение комплексных соединений
1. Химическая промышленность
Катализаторы
Комплексы переходных металлов часто используются
как катализаторы в органическом синтезе и
промышленности:
Процесс Гидроформилирования: Комплекс
[RhCl(CO)(PPh₃)₂] катализирует превращение
алкенов в альдегиды.
Процесс Циглера-Натта: Комплексы титана
(TiCl₄) катализируют полимеризацию олефинов
для получения полиэтилена и полипропилена.
Краски и пигменты
Комплексные соединения придают стойкие и яркие
цвета, используемые в красках и текстильной
промышленности.
Пример: комплексы кобальта и хрома.
2. Медицина
Противораковые препараты
Комплексы платины (например, цисплатин) активно
применяются в химиотерапии для лечения различных
видов рака.
Диагностика и терапия
Гадолиний-содержащие комплексы используются как
контрастные вещества в МРТ (магнитно-резонансной
томографии).
Комплексы технеция-99 применяются в
радионуклидной диагностике для исследования
работы органов (например, сердца, почек).
Хелатотерапия
Комплексы, такие как EDTA, используются для
удаления тяжёлых металлов (свинца, ртути) из
организма.

9.

Применение комплексных соединений
3. Биология и биохимия
Биологически активные соединения
Важные биомолекулы, такие как гемоглобин (Feсодержащий комплекс) и витамин B₁₂ (Co-содержащий
комплекс), имеют комплексную структуру.
Комплексы используются для изучения биохимических
процессов и взаимодействий металлов в живых
организмах.
Микроэлементы и удобрения
Комплексы, такие как Fe-EDTA, применяются для
коррекции дефицита микроэлементов в сельском
хозяйстве.
4. Экология
Очистка сточных вод
Хелатные комплексы применяются для удаления
тяжёлых металлов из сточных вод.
Сорбенты и селективные реагенты
Комплексные соединения используются для
селективного извлечения определённых металлов
(например, золота, серебра) из растворов.
5. Аналитическая химия
Качественный и количественный анализ
Комплексы применяются в реакциях осаждения и
титрования:
Комплексонометрическое титрование: EDTA
используется для определения концентрации
ионов металлов в растворе.
Пример: определение жёсткости воды.
Индикаторы
Многие комплексные соединения меняют цвет в
присутствии определённых ионов, что позволяет их
использовать в качестве индикаторов.
Пример: эриохром черный T для определения Ca²⁺
и Mg²⁺.

10.

Применение комплексных соединений
6. Электрохимия
Батареи и аккумуляторы
Комплексы металлов, такие как Ni-содержащие
соединения, используются в аккумуляторах и
топливных элементах.
Фотохимия
Комплексы, такие как [Ru(bpy)₃]²⁺, применяются в
фотоэлектрических и люминесцентных устройствах.
7. Технологии материалов
Суперпроводники
Некоторые комплексные соединения используются для
создания сверхпроводящих материалов.
Наноматериалы
Комплексы используются для синтеза наноструктур и
каталитических поверхностей.
8. Ювелирное дело
Комплексы золота и серебра применяются для
электроосаждения и нанесения декоративных
покрытий.
9. Образование и исследовательская
деятельность
Комплексные соединения активно изучаются в
лабораториях для разработки новых материалов,
реакций и технологий.