Роль и значение комплексных соединений в современной науке, их классификация. Основные положения координационной теории А. Вернера. Лиганды и их виды. Теории химической связи в координационных соединениях, магнитные и оптические свойства комплексов.
Аннотация к работе
Роль и значение комплексных, или, как называют их иначе, координационных соединений в современно науке и технике трудно переоценить. Только за последние десятилетия синтезировано громадное число новых комплексных соединений и количество их продолжает расти (многие соединения, традиционно рассматриваемые как простые, в реальных химических превращениях также ведут себя, как комплексные). Комплексы широко используют при безотходной переработке минерального сырья, глубокой очистке сточных вод, то есть в решении важной проблемы сохранения окружающей среды.Подобно тому как развитие химии было задержано флогистонной теорией, а развитие органической химии - представлениями о «жизненной силе», прогрессу в координационной химии сильно мешали попытки приспособить ее к несовершенным валентным теориям, оказавшимся полезными в развитии органической химии, хотя они не различали понятий валентности и координационного числа. Молекула комплексного соединения состоит из центрального атома - комплексообразователя, непосредственно связанного «побочной» (координационной) связью с группой нейтральных молекул или ионов, расположенных в пространстве в определенном порядке. Эти молекулы или ионы являются, как правило, донорами электронов и называются лигандами. Центральный атом с лигандами составляет в молекуле комплексного соединения ее внутреннюю координационную сферу, которую называют комплексным ионом или просто комплексом, и при обозначении заключают в квадратную скобку: [Cr(CN)6]3- Это значит, что комплексы, если представляют собой ионы, то они нейтрализованы соответствующим количеством противоположно заряженных простых ионов (К , Cl-), связанных с комплексообразователем посредством «главной» валентности.Координационные соединения вообще характерны для неорганических веществ, следовательно, вопрос способа наименования этих соединений потребовал разработки специальной номенклатуры. В настоящее время общепринятой является рациональная номенклатура, основанная на рекомендациях Международного союза по чистой и прикладной химии. В названии комплексного иона в определенном порядке перечисляют все его составные части. Нейтральный лиганд называют так же, как и молекулу (H2O - аква, NH3 - амин, NH2CH3 - метиламин, CO - карбонил), а к латинскому названию лигандов-анионов добавляют суффикс 0 (Cl- - хлоро, CN- - циано, H- - гидро, O2- - оксо, OH- - гидроксо, SO32- - сульфито и другие ).Для координированной молекулы воды также используют суффикс 0(«акво»), аммиак NH3 обозначают термином «амин». Перед названием одинаковы лигандов указывают их число греческими числительными: 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса, 7-гепта, 8-окса.В настоящее время известно, что способность к координации присуща всем химическим элементам, поэтому координационные соединения настолько многочисленны и разнообразны по природе и строению, что трудно провести классификацию, охватывающую большинство этих соединений. В зависимости о состава внутренней сферы, комплексные соединения бывают катионного типа (комплексный ион является катионом), анионного типа (комплексная частица - анион) и неэлектролитного типа (комплексная частица не несет заряда). Если лигандами являются только молекулы аммиака или воды, то комплексы называют соответственно аммиакатами и аквакомплексами (или гидратами). Комплексы, содержащие в качестве лигандов анионы различных кислот, называют ацидокомплексами. Комплексы со смешанными лигандами называют неоднородными.Простая чисто электростатическая модель исходит из того, что причиной образования координационных соединений является электростатическое взаимодействие между заряженным центральным ионом (комплексообразователем) и ионами противоположного знака и дипольными молекулами (лигандами). При таком предположении для комплексов с наиболее распространенными координационными числами (2,4 и 6) при одинаковых лигандах нужно ожидать образования системы правильной (соответственно, линейной, тетраэдрической и октаэдрической) конфигурации, так как они обеспечивают минимальное отталкивание между лигандами и преобладание сил притяжения лигандов к комплексообразователю. И действительно, у типичных ионных комплексов (Al и редкоземельных металлов) прочность их уменьшается с увеличением радиусов ионом металлов-комплексообразователей и ионов-лигандов: [ALF6]3-прочнее [SCF6]3-, так как по закону Кулона энергия взаимодействия заряженных частиц обратно пропорциональна расстоянию между ними (то есть радиусам ионов): [ALF6]3- - относительно более прочное соединение, а [ALCL6]3-не существует, известен [ALCL4]-. При увеличении заряда комплексообразователя притяжение к нему лигандов усиливается, и его координационное число повышается, а при увеличении зарядов лигандов растет их взаимное отталкивание, и координационное число комплексообразователя должно уменьшится. Повышению координационного числа способствует увеличение размеров комплексообразователя (Rko) и уменьшение размеров лигандов (Rл): Rл/Rko 0,15 0,15-0,2 0,2-0,4 0,4-0,7 0,7-1Если поместить ион в центр электроста
План
Содержание
Введение
1. Литературный обзор. Элементы подгруппы хрома в комплексных соединениях
1.1 Строение комплексных соединений
1.2 Основные положения координационной теории А. Вернер
1.3 Номенклатура комплексных соединений
1.4 Классификация комплексных соединений
2. Теории химической связи в комплексных соединениях
2.1 Электростатическая теория
2.2 Метод валентных связей (МВС)
2.3 Теория кристаллического поля (ТКП)
2.3.1 Расщепление d-орбиталей комплексообразователя под действием поля лигандов
2.3.2 Магнитные свойства комплексов с точки зрения ТКП
2.3.3 Энергия стабилизации кристаллическим полем
2.3.4 О правильных и искаженных структурах комплексов
2.3.5 ТКП и оптические свойства комплексов
3. Химия комплексных соединений элементов подгруппы хрома (на примере некоторых соединений)
3.1 Хром в комплексных соединениях
3.2 Вольфрам в комплексных соединениях
3.3 Молибден в комплексных соединения
4. Экспериментальная часть
4.1 Описание синтеза
4.2 Ход работы
Вывод
Список используемой литературы
Введение
Роль и значение комплексных, или, как называют их иначе, координационных соединений в современно науке и технике трудно переоценить. Прежде всего, их очень много. Гораздо больше, чем простых соединений, из которых они образуются («complex- сложный, составной»). Только за последние десятилетия синтезировано громадное число новых комплексных соединений и количество их продолжает расти (многие соединения, традиционно рассматриваемые как простые, в реальных химических превращениях также ведут себя, как комплексные).
Комплексы широко используют при безотходной переработке минерального сырья, глубокой очистке сточных вод, то есть в решении важной проблемы сохранения окружающей среды.
Велика роль комплексов в биологии и медицине. Так, изучение строения и свойств комплексных соединений, содержащихся в живых организмах, например, гемоглобина и хлорофилла, привело к новой области - бионеорганической химии. В свою очередь, моделирование процессов, происходящих в живых организмах с участием комплексов, открывает новые возможности для лечения ряда заболеваний.
Таким образом, координационная химия - удивительная наука, находящаяся на стыке многих областей знаний и применений.
Так что же такое комплексные соединения? Каково их строение, и какими свойствами они обладают? комплексный соединение лиганды вернер