Cel mai mare și mai divers dintresubstanțele anorganice reprezintă o clasă de compuși complecși. Include un grup de substanțe organometalice precum clorofila și hemoglobina. Acești compuși sunt puntea care leagă chimia anorganică și organică într-o singură știință. Rolul substanțelor complexe în dezvoltarea cunoștințelor în domeniul chimiei analitice și al chimiei cristaline, în studiul celor mai importante procese biologice: fotosinteza, respirația internă (celulară) este de neprețuit.
În acest articol, vom studia structura și nomenclatura compușilor complecși și vom lua în considerare, de asemenea, principiile de bază ale clasificării lor.
La sfârșitul secolului al XX-lea, omul de știință elvețian A.Werner a demonstrat că în molecula oricărei substanțe complexe există mai multe structuri, care au fost denumite, respectiv, ion central, liganzi (adenzi) și sfera de coordonare exterioară. Pentru a ne clarifica clasificarea și nomenclatura compușilor complecși, vom analiza aceste concepte mai detaliat. Așadar, A. Werner a demonstrat prezența în moleculă a unui ion (de obicei încărcat pozitiv) care ocupă o poziție centrală. A devenit cunoscut ca agent de complexare, ion central sau atom. În apropierea acestuia pot fi amplasate atât molecule neutre, numite liganzi, cât și particule-anioni încărcate negativ, care formează sfera de coordonare internă a substanței. Toate particulele rămase care nu au intrat în el formează învelișul exterior al moleculei.
Deci, în formula cupritului de sodiu Na2[Cu (OH)4], atomul central de cupru în starea de oxidare +2 și patru grupări hidroxo formează sfera interioară, iar ionii de sodiu sunt localizați la o oarecare distanță de atomul central din sfera exterioară.
Până acum, teoria lui A.Werner rămâne principala bază teoretică pe baza căreia sunt studiați compuși complecși. Nomenclatura, adică denumirile acestor substanțe, sunt determinate conform regulilor adoptate de Societatea Internațională de Chimie Teoretică și Aplicată.
Iată câteva exemple de formule de substanțe în care agentul de complexare este reprezentat de un atom de platină - K2[PtCl6] sau molecule de NH3 - [Ag (NH3)2] Cl.După cum sa dovedit, formulele pot fi derivate folosind următoarele metode practice: reacții de schimb dublu, conductivitate molară a soluțiilor, metoda difracției cu raze X. Să luăm în considerare aceste metode mai detaliat.
Substanțele din acest grup sunt caracterizate prin prezența unui atom central de platină în moleculă. Dacă compusul PtCl4× 6NH3 actioneaza cu o solutie de azotat de argint, apoitot clorul prezent în substanță se leagă de atomii de metal și se formează fulgi albi de AgCl. Aceasta înseamnă că toți anionii de clor se aflau în sfera de coordonare exterioară, în timp ce moleculele de amoniac erau legate de atomul central de platină și împreună cu acesta formau sfera interioară.
Aceasta înseamnă că formula de coordonare a unei substanțe va fi scrisă în următoarea formă: [Pt (NH3)6] Cl4 și numită clorură de platină hexamină. Folosind metoda difracției cu raze X, chimiștii au studiat și alți compuși complecși, a căror nomenclatură va fi stabilită de noi în secțiunea următoare.
Structura substanțelor din acest grup a fost determinată cuprin procesul fizic de difracție cu raze X, care stă la baza analizei structurale cu raze X. Trecând prin rețeaua cristalină, undele electromagnetice sunt împrăștiate prin acțiunea electronilor substanței studiate. Acest lucru face posibilă determinarea foarte precisă a grupurilor de atomi localizate în locurile rețelei cristaline. Pentru cristalele care conțin crom, a fost creată o nomenclatură corespunzătoare a compușilor complecși. Exemple de denumiri de hidrați izomeri ai sărurilor de crom trivalente, compilați prin metoda difracției cu raze X, vor fi următoarele: clorură de tetraaquadiclorocrom (III), clorură de pentaacvaclorocrom (III).
S-a constatat că în aceste substanțe atomul de crom este asociat cu șase aditivi diferiți. Cum este determinat acest indicator și ce factor afectează numărul de coordonare?
Pentru a răspunde la întrebarea de mai sus,rețineți că în imediata vecinătate a agentului de complexare există mai multe structuri numite aditivi sau liganzi. Numărul lor total determină numărul de coordonare. Conform teoriei lui A. Werner, producția, clasificarea și nomenclatura compușilor complecși depind direct de acest indicator. De asemenea, este corelativ legat de starea de oxidare a atomului central. În compușii de platină, crom, fier, numărul de coordonare este cel mai adesea egal cu șase; dacă agentul de complexare este reprezentat de atomi de cupru sau zinc - patru, dacă atomul central este argint sau cupru - doi.
La chimie, atât clasele principale cât șirânduri de tranziție de substanțe între ele. Compușii complecși luați în considerare la subpozițiile anterioare, a căror nomenclatură indică prezența moleculelor de apă în structura lor, aparțin complexelor acvatice. Amoniații includ substanțe care conțin particule neutre de amoniac, de exemplu, triiod triamminrodium. Clasa de compuși chelați este unică în structura moleculară. Numele lor provine de la termenul biologic chelicera - așa se numesc ghearele racilor decapodi. Aceste substanțe conțin aditivi, a căror configurație spațială cuprinde agentul de complexare, precum ghearele. Acești compuși includ complexul de oxalat al fierului feric, complexul de etilendiamină al platinei cu o stare de oxidare de +4, săruri ale acidului aminoacetic, care includ ioni de rodiu, platină sau cupru.
Cea mai frecventă întrebare de securitate înTemele de chimie dintr-un curs de liceu sună așa: numiți compușii complecși conform nomenclaturii IUPAC. Folosind un exemplu specific, vom analiza algoritmul de compunere a denumirii unei substanțe cu următoarea formulă: (NH4)2[Pt (OH)2Cl4].
Ca rezultat, substanța va avea un nume în care sunt indicate toate structurile de mai sus.
La începutul articolului le-am numit pe cele mai importantereprezentanți ai substanțelor organometalice precum hemoglobina, clorofila, vitaminele. Ele joacă un rol principal în metabolism. Compușii complecși sunt utilizați pe scară largă în ciclurile tehnologice de topire a metalelor feroase și neferoase. Un rol important în metalurgie îl au carbonilii - compuși complecși speciali, a căror nomenclatură indică prezența monoxidului de carbon CO sub formă de aditiv în moleculele lor. Când sunt încălziți, acești compuși se descompun și reduc metalele precum nichelul, fierul, cobaltul din minereurile lor. Majoritatea compușilor complecși sunt utilizați și ca catalizatori în reacțiile de producere a lacurilor, vopselelor și materialelor plastice.
