Związki kompleksowe

Z Wikipedii

Związki kompleksowe (inaczej kompleksy, związki koordynacyjne) to związki chemiczne, w których można wyróżnić jeden lub więcej atomów centralnych, otoczonych przez inne atomy lub ich grupy zwane ligandami, przy czym przynajmniej jedno wiązanie atomu centralnego z ligandem ma charakter wiązania koordynacyjnego. Na przykład dwa związki - chlorek srebra AgCl i amoniak NH₃, reagując ze sobą tworzą związek kompleksowy, w którym występuje jon zespolony amminosrebrowy:

AgCl + 2 NH₃ → [Ag(NH₃)₂]Cl

powstaje chlorek dwuamminosrebrowy

Związek ten jonizuje w roztworze wodnym dając kation kompleksowy i anion chlorkowy:

[Ag(NH₃)₂]Cl → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl ^-

W związku kompleksowym K₂[CdI₄] występuje anion kompleksowy [CdI₄]^2-, w którym w jonie centralnym występuje kation kadmu Cd²⁺ otoczony przez cztery aniony jodu. Zatem jon kompleksowy ma wypadkowy ładunek -2: [CdI₄]^2-. Ładunek ten zobojętniany jest przez dwa kationy potasu dając obojętną elektrycznie cząsteczkę soli kompleksowej.

Synteza:

2 KI + CdI₂ → K₂[CdI₄]

Dysocjacja K₂[CdI₄]

K₂[CdI₄] → 2 K⁺ + [CdI₄]^2-

Spis treści 1 Dysocjacja kompleksów 2 Główne pojęcia 3 Podział kompleksów 4 Trwałość 5 Nomenklatura związków kompleksowych 6 Źródła

[edytuj] Dysocjacja kompleksów

Kompleksy maja najczęściej charakter jonów kompleksowych. Znane są również kompleksy elektroobojętne. Na przykład w cząsteczce kompleksowej [Pt^IV(NH₃)₆Cl₄] jony chloru Cl^- są ligandami i zobojętniają ładunek dodatni jonu centralnego Pt⁴⁺. Związki tego typu nie jonizują w roztworach wodnych, zatem nie są elektrolitami. Natomiast następujące związki kompleksowe platyny:

[Pt(NH₃)₆]Cl₄ → [Pt(NH₃)₆]⁴⁺ + 4 Cl^-

[Pt(NH₃)₅Cl]Cl₃ → {Pt(NH₃)₅Cl]³⁺ + 3 Cl^-

[Pt(NH₃)₄Cl₂]Cl₂ → [Pt(NH₃)₄Cl₂]²⁺ + 2 Cl^-

[Pt(NH₃)₃Cl₃]Cl → [Pt(NH₃)₃Cl₃]⁺ + Cl^-

K[Pt(NH₃]Cl₅] → K⁺ + [Pt(NH₃)Cl₅]^-

K₂[PtCl₆] → 2 K⁺ + [PtCl₆]^2-

dysocjują w roztworach wodnych, dając trwałe jony kompleksowe. W dwóch ostatnich w wyżej wymienionych związków kation centralny Pt⁴⁺ wchodzi w skład zespolonego anionu.

Istnieją związki kompleksowe, w których zarówno kation jak i anion są kompleksami,np. [Co(NH₃)₆][Cr(CN)₆] itp.

[edytuj] Główne pojęcia

• Atom lub jon przyłączający (koordynujący) cząsteczki nosi nazwę jonu lub atomu centralnego
• Grupy lub jony związane z nim noszą nazwę ligandów
• Sumaryczną liczbę pełnych pojedynczych wiązań atomu centralnego z atomami ligandów nazywa się liczbą koordynacyjną. Gdy w kompleksie występują wiązania wielokrotne lub wiązania o składowej donorowej i zwrotnej, w szczególności tworzone przez dwa lub więcej sąsiednich atomów liganda (jak to ma np. miejsce w kompleksach cyklopentadienylowych i kompleksach alkilidenowych), ustalenie liczby koordynacyjnej staje się kontrowersyjne (lub wręcz niemożliwe).
• Formalny ładunek przypisywany centralnemu atomowi nazywa się jego stopniem utlenienia. Ustalanie tego stopnia, a także zagadnienie, jaki faktyczny ładunek posiada centralny atom, jest w wielu przypadkach sprawą kontrowersyjną.

[edytuj] Podział kompleksów

Ze względu na całkowity ładunek elektryczny związków kompleksowych rozróżnia się:

• kompleksy obojętne
• kompleksy jonowe

Olbrzymia większość związków kompleksowych zawiera w centrum atom lub jon metalu. Związki te nazywa się wspólnie kompleksami metalicznymi, lub kompleksami metali. Istnieją jednak także związki kompleksowe, które nie zawierają metalu. Nazywa się je kompleksami niemetalicznymi. Są to np.:

• kation hydroniowy H₃O⁺
• jon amonowy NH₄⁺
• anion I₃^-

Ze względu na liczbę atomów (lub jonów) centralnych rozróżnia się:

• kompleksy jednocentrowe - z jednym atomem centralnym
• kompleksy wielocentrowe - z dwoma lub więcej atomami centralnymi
• klastery - w których występuje trzy lub więcej atomów metali, które są z sobą bezpośrednio związane, tworząc centralną klatkę, do której są przyłączone ligandy w sposób podobny do zwykłych kompleksów.

Ligandy mogą być grupami lub jonami nieorganicznymi (np. H₂O, NH₃, Cl^-, CN^-) lub grupami wywodzącymi się od związków organicznych (np. aminy, alkohole, fenole, fosfiny, etery). Kompleksy zawierające ligandy organiczne dzieli się na:

• związki metaloorganiczne - w których występuje choć jedno wiązanie metal-węgiel
• kompleksy organiczne - w których co prawda występują ligandy organiczne, ale nie łączą się one wiązaniami węgiel-metal

Zagadnienia związane z budową, właściwościami i rolą związków kompleksowych są przedmiotem badań chemii koordynacyjnej.

[edytuj] Trwałość

Trwałość związków kompleksowych zależy od wielu czynników, takich jak np.:

• stopień utlenienia atomu metalu
• promień jonowy
• liczba koordynacyjna atomu metalu
• charakter atomów koordynujących względem jonu centralnego
• ułożenie i wzajemne powiązanie atomów koordynujących

Trwałość kompleksu opisuje się za pomocą odpowiednich stałych trwałości lub stałych nietrwałości podawanych dla kolejnych reakcji tworzenia kompleksu (stałe stopniowe) lub dla reakcji sumarycznej (stałe sumaryczne, stałe całkowite).

[edytuj] Nomenklatura związków kompleksowych

Nazwy ligandów powinny kończyć się na "o", na przykład:

Cząsteczka wody - akwo

Amoniak - ammino

grupa CN^- - cyjano

grupa NO₂ - nitro

grupa NO₃ - azotano

grupa NO - nitrozylo

grupa NS - trinitrozylo

grupa CO - karbonylo

grupa CS - tiokarbonylo

grupa OH^- - hydroksy

grupa F^- - fluoro

grupa Cl^- - chloro

grupa SO₄^2- - siarczano

grupa S₂O₃^2- - triosiarczano

W nazwie jonu kompleksowego najpierw wymienia się ligandy, a na końcu nazwę atomu centralnego, np. [Co(NH₃)₆]³⁺ - jon sześcioammionokobaltowy(III) (gdzie symbol "III" oznacza wartościowość kobaltu). Liczbę ligandów określa przedrostek jedno-, dwu-, trój-, cztero-, pięcio- itd. Również używa się liczebniki bis-, tris-, tetrakis- przed grupą umieszczoną w nawiasach, np. jon dwuchlorobis(etylodwuammino) chromu(III).

W nazwach soli określany jest najpierw anion, np.

Na[Al(OH)₄] - czterohydroksyglinian sodu

Mg[Al(OH)₄]₂ - bis(czterohydroksyglinian) magnezu

[CoCl₂(NH₃)₄]Cl - chlorek dwuchloroczteroammionokobaltu(III)

K₃[Fe(CN)₆] - sześćiocyjanożelazian(III) potasu

K[Co(CN)(CO)₂NO] - cyjanodwukarbonylonitrozylokobaltan(II) potasu

[Pt(NH₃)₆]Cl₄ - chlorek sześcioammionoplatyny(IV)

[edytuj] Źródła

1. Tadeusz Penkala - Podstawy chemii ogólnej, str. 135 - 137 oraz 148; PWN 1975. Wydanie III