Komplexné zlúčeniny: nomenklatúra a klasifikácia

Najväčší a najrozličnejší medzi anorganickými látkami je trieda komplexných zlúčenín. Môže obsahovať skupinu organokovových látok, ako je napríklad chlorofyl a hemoglobín. Práve tieto zlúčeniny sú mostom, ktorý spája anorganickú a organickú chémiu do jedinej vedy. Úloha komplexných látok pri vývoji vedomostí v oblasti analytickej chémie a kryštalickej chémie pri štúdiu najdôležitejších biologických procesov: fotosyntéza, vnútorné (bunkové) dýchanie je neoceniteľné.

V tomto článku budeme študovať štruktúru a nomenklatúru komplexných zlúčenín, ako aj základné princípy ich klasifikácie.

Koordinačná teória A. Wernera

Na konci 20. storočia švajčiarsky vedec A. Werner dokázal, že v molekule akejkoľvek zložitých látok existuje niekoľko štruktúr, ktoré sa nazývali centrálny ión, ligandy (addendy) a vonkajšia koordinačná sféra. Aby sme objasnili klasifikáciu a názvoslovie komplexných zlúčenín, budeme analyzovať tieto koncepty podrobnejšie. Takže A. Wernerovi sa preukázala prítomnosť iontu (zvyčajne pozitívne nabitého) v molekule, ktorá zaujíma strednú polohu. Stala sa známa ako komplexotvorné činidlo, centrálny ión alebo atóm. V jeho blízkosti sa nachádzajú tak neutrálne molekuly, nazývané ligandy, ako aj negatívne nabité aniónové častice, ktoré tvoria vnútornú koordináciu sféry hmoty. Všetky zostávajúce častice, ktoré nie sú v ňom obsiahnuté, tvoria vonkajší plášť molekuly.

Takto vo forme sodíka obsahujúcej Na2 [Cu (OH) ₄ ], centrálny atóm medi v oxidačnom stave +2 a štyri hydroxylové skupiny tvoria vnútornú guľu a sodné ióny sú umiestnené v určitej vzdialenosti od centrálneho atómu vo vonkajšej sfére.

Metódy určovania koordinačnej formulácie a názvov látok

Až do súčasnosti zostáva A. Wernerova teória hlavnou teoretickou základňou, na ktorej sa skúmajú komplexné komplexné zlúčeniny. Názvoslovie, teda názvy týchto látok, sú určené pravidlami, ktoré prijala Medzinárodná spoločnosť teoretickej a aplikovanej chémie.

Uveďte niekoľko príkladov vzorcov látok, v ktorých je komplexotvorné činidlo reprezentované atómom platiny-K2 [PtCl6] alebo NH3 - [Ag (NH3) ₂ ] Cl. Ako sa ukázalo, vzorce sa dajú odvodiť pomocou nasledujúcich praktických metód: dvojitými výmennými reakciami, molárnou elektrickou vodivosťou roztokov, metódou röntgenovej difrakcie. Pozrime sa na tieto metódy podrobnejšie.

Ako štruktúra komplexných zlúčenín platiny

Látky tejto skupiny sa vyznačujú prítomnosťou centrálneho atómu platiny v molekule. Ak sa na zlúčeninu PtCl 4x6NH3 aplikuje roztok dusičnanu strieborného, vytvorí sa všetok chlór prítomný v látke na atómy kovu a vytvoria sa biele vločky AgCl. To znamená, že všetky anionty chlóru boli vo vonkajšej koordinačnej sfére, zatiaľ čo molekuly amoniaku boli viazané na centrálny atóm platiny a spolu s ním tvorili vnútornú guľu.

Preto bude koordinačný vzorec pre látku napísaný v nasledujúcej forme: [Pt (NH3) ₆ ] Cl4 a pomenovaný chlorid hexamínu platiny. Použitím metódy röntgenovej difrakcie chemici študovali aj iné komplexné zlúčeniny, ktorých nomenklatúra nás ustanoví v ďalšej časti.

Kryštalické zlúčeniny chrómu

Štruktúra látok tejto skupiny bola určená fyzikálnym procesom rôntgenovej difrakcie, ktorá je základom analýzy rôntgenovej difrakcie. Pri prechode cez kryštálovú mriežku sú elektromagnetické vlny rozptýlené elektrónmi skúmanej látky. To umožňuje veľmi presne stanoviť, ktoré skupiny atómov sú na miestach krištáľovej mriežky. Pre kryštály obsahujúce chróm sa vytvorila zodpovedajúca nomenklatúra komplexných zlúčenín. Príklady názvov izomérnych hydrátov trojmocných chrómových solí vyrobených za použitia rôntgenovej difrakčnej metódy sú nasledujúce: chlorid tetraakvadichlorochrómu (III), chlorid pentaacochlórochromu (III).

Zistilo sa, že v týchto látkach je atóm chrómu spojený so šiestimi rôznymi prídavkami. Ako určujete tento indikátor a aký faktor ovplyvňuje koordinačné číslo?

Keďže centrálny atóm je spojený s ligandami

Aby sme odpovedali na vyššie uvedenú otázku, pripomíname, že v bezprostrednej blízkosti komplexotvorného činidla existuje niekoľko štruktúr nazývaných addendy alebo ligandy. Ich celkový počet určuje koordinačné číslo. Podľa teórie A. Wernera závisí výroba, klasifikácia a nomenklatúra komplexných zlúčenín priamo od tohto indikátora. Korelačne súvisí so stupňom oxidácie centrálneho atómu. V zlúčeninách platiny, chrómu, železa je koordinačné číslo zvyčajne šesť; Ak je komplexotvorné činidlo zastúpené atómami medi alebo zinku - štyri, ak je centrálny atóm striebro alebo meď - na dve.

Typy komplexných zlúčenín

V chémii sa rozlišujú hlavné triedy a prechodné rady látok medzi nimi. Komplexné zlúčeniny uvedené v predchádzajúcich podpoložkách, ktorých nomenklatúra naznačuje prítomnosť molekúl vody vo svojej štruktúre, sa vzťahujú na akvakomplexy. K amoniaku patria látky obsahujúce neutrálne častice amoniaku, napríklad trijodium triammotropium. Trieda chelátových zlúčenín je jedinečná v štruktúre molekúl. Ich názov pochádza z biologického termínu chelicera - takzvaných pazúrikov kôrovcov z decapodov. Tieto látky obsahujú prídavné látky, ktorých priestorová konfigurácia pokrýva komplexotvorné činidlo, ako sú pazúry. Takéto zlúčeniny zahŕňajú oxalátový komplex železitého železa, etyléndiamínový komplex platiny s oxidačným stavom +4, soli kyseliny aminooctovej, ktoré zahŕňajú ródium, platinu alebo ióny medi.

Pravidlá pre návrh komplexných názvov zlúčenín

Najčastejšou kontrolnou otázkou v chemických úlohách v priebehu vyššej školy je: volanie komplexných spojení na nomenklatúru IUPAC. Na konkrétnom príklade analyzujeme algoritmus na formuláciu názvu látky, ktorá má vzorec: (NH4) ₂ [Pt (OH) 2Cl4].

1. Názov začína definíciou zloženia vnútornej koordinačnej sféry. Obsahuje anióny hydroxylových skupín a chlóru. K ich menám pridáme koncovku -o. Dostávame: dihydrox, tetrachlór.
2. Teraz nájdeme komplexotvorného agenta, ktorý používa latinský názov na jeho označenie, a pridáme k nemu príponu -at, v zátvorkách uvádzame jeho oxidačný stav: platina (IV).
3. Keď skončíte označením vnútornej gule, pokračujte k vonkajšej časti. Povedzme to ako katióny: v našom príklade to bude amónne ióny.

V dôsledku toho bude mať látka názov, v ktorom sú uvedené všetky vyššie uvedené štruktúry.

Aplikácia komplexných zlúčenín

Na začiatku článku sme nazvali najdôležitejších zástupcov organokovových látok, ako je hemoglobín, chlorofyl, vitamíny. Majú vedúcu úlohu v metabolizme. Komplexné zlúčeniny sú široko používané v technologických cykloch tavenia železných a neželezných kovov. Dôležitú úlohu v metalurgii hrajú karbonyly - špeciálne komplexné zlúčeniny, ktorých názvoslovia indikuje prítomnosť oxidu uhoľnatého CO vo svojich molekulách vo forme dodatku. Tieto zlúčeniny sa rozkladajú pri zahrievaní a obnovujú kovy, ako je nikel, železo, kobalt z ich rúd. Najkomplexnejšie zlúčeniny sa tiež používajú ako katalyzátory v reakciách na výrobu lakov, farieb a plastov.