Химия — это магия по-научному! Посмотрев наш курс, вы убедитесь в этом. Мы не только расскажем вам о неорганических веществах, их превращениях, физических и химических свойствах, но и наглядно покажем всё это в настоящей химической лаборатории. (Спойлер: у нас взорвался натрий, да и вообще много чего интересного произошло). В курсе вы узнаете об основных химических элементах Периодической системы: сначала главных подгрупп, а затем уже переходных металлов. Вряд ли в школе вы говорили об этом так подробно и увлекательно. Химия каждого элемента рассматривается на «продвинутом» уровне, поэтому в начале курса мы напомним вам основы общей химии и ключевые понятия неорганики. При рассмотрении химических свойств поддерживается концепция их разделения на три главнейшие группы: кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные превращения и реакции комплексообразования. Добро пожаловать в красивый (и немного опасный) мир неорганической химии! Вводный модуль. Основы общей химии (10 видео) Неделя 1. Неорганические вещества и их реакции (11 видео) Неделя 2. Водород, галогены, кислород (11 видео) Неделя 3. Сера, азот (11 видео) Неделя 4. Фосфор, углерод, кремний, металлы главных подгрупп (10 видео) Неделя 5. Переходные элементы (10 видео)
2.11. Изомерия комплексных соединений
Loading...
来自 新西伯利亚国立大学（Novosibirsk State University） 的课程
Неорганическая химия
7 评分
与讲师见面
Константин Коваленкокандидат химических наук, доцент
Факультет естественных наук
[БЕЗ_ЗВУКА]
[БЕЗ_ЗВУКА] Для комплексных
соединений характерно такое интересное явление, как изомерия.
Изомерия — это возможность существования нескольких соединений с одинаковым
качественным и количественным составом, но с различным строением и соответственно,
свойствами.
Какие же виды изомерии характерны для комплексных соединений.
Давайте рассмотрим их по порядку.
Начнем с геометрической изомерии.
Эта изомерия связана с различным расположением донорных атомов-лигандов
вокруг центрального атома.
Так, например, для Pt²⁺ характерны квадратные комплексы.
Известен комплекс Pt(NH₃)₂Cl₂.
Донорными атомами являются два атома азота и два атома хлора.
Они могут быть расположены вокруг атома Pt следующим образом: хлор напротив хлора,
азот напротив азота.
Такой изомер называется транс-изомер.
А могут быть расположены так, что напротив азота будет стоять атом хлора.
Напротив другого азота, естественно, тоже атом хлора.
Такой изомер будет называться цис-изомер.
Цис-платин, цисплатин [(NH₃)₂Cl₂], это соединение,
которое используют в качестве противоракового препарата.
Тогда как трансплатин, транс-платин [(NH₃)₂Cl₂] чрезвычайно
ядовит и не обладает противораковой активностью.
Другой распространенной геометрией комплексных частиц является октаэдр.
Такие комплексы образуются, если количество лигандов равно шести.
То есть координационное число центрального атома равно шести.
Здесь возможно несколько случаев.
Итак, допустим, у нас два типа лигандов.
Тогда, если первого типа лигандов четыре, а второго типа лигандов два,
возможно образование комплекса, например, [Pt(NH₃)₂Cl₄].
Как будут располагаться атомы хлора, или атомы азота в этом комплексном соединении?
Два атома азота могут располагаться на одном ребре.
Тогда это будет цис-изомер.
Или же могут располагаться напротив друг друга.
Тогда это будет транс-изомер.
Обратите внимание,
что в транс-изомере все атомы хлора также находятся напротив друг друга.
Возможна другая ситуация, когда у нас лигандов первого типа три,
и второго типа — тоже три.
Например [Co(NH₃)₃Cl₃].
В этом случае одинаковые донорные атомы, например атомы хлора,
располагаются на одной грани, и атомы азота располагаются на одной грани.
Это граневой изомер.
Другой изомер будет называться реберный изомер.
Другой вид изомерии в комплексных соединениях — это ионизационная изомерия.
Такой вид изомерии,
когда лиганды из внутренней сферы могут переходить во внешнюю, а из внешней сферы,
какие-то ионы или молекулы, включаться во внутреннюю сферу.
Частным случаем ионизационной изомерии является гидратная изомерия.
Рассмотрим ее на примере.
Существует соединение CrCl₃ · 6H₂O.
Кристаллогидрат хлорида хрома (III).
Для него известно три изомера.
Первый — [Cr(H₂O)₆]Cl₃.
Во внутренней сфере находится аква-лигандов.
Он фиолетового цвета.
[Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂ · H₂O — кристаллогидрат.
Во внутренней сфере пять молекул воды,
то есть пять аква-лигандов и один хлоро-лиганд.
Такой комплекс светло-зеленого цвета.
И наконец, последний изомер.
[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl · 2H₂O.
Снова кристаллогидрат, но во внутренней сфере комплекса присутствуют четыре
аква-лиганда и два хлоро-лиганда.
Такой комплекс темно-зеленого цвета.
Интересным примером является связевая изомерия комплексных соединений.
Она характерна для комплексов с амбидентатными лигандами, то есть
с лигандами, у которых есть несколько донорных атомов, и они могут связываться с
комплексобразователем разными атомами, входящими в состав этого лиганда.
Классическим примером амбидентатного лиганда является NCS‾ лиганд,
или тиоцианатный лиганд.
Он же еще — роданид анион.
Он может присоединяться к центральному атому либо через атом азота,
либо через атом серы.
Если он координируется к центральному атому металла атомом S,
то тогда это тиоцианатолиганд.
Если же донорным атомом выступает атом N, то это изотиоционатолиганд.
Другим примером лигандов, проявляющих связи в изомерии, естественно,
являются нитрит-ионы NO₂‾.
Они могут координировать центральный атом атомом азота или атомом кислорода.
В первом случае они будут называться нитро-лигандом,
во втором случае — нитрито-лигандом.
Координационная изомерия комплексных соединений характерна для соединений,
в состав которых входят катион и анион,
они могут меняться своими комплексообразователями.
Приведем пример.
[Cu(NH₃)₄][PtCl₄].
Здесь присутствует катион комплексный и комплексный анион.
Комплексный катион [Cu(NH₃)₄]²⁺, комплексный анион [PtCl₄]²‾.
Это соединение фиолетового цвета.
Давайте поменяем комплексообразователи в катионе и анионе.
Получается [Pt(NH₃)₄][CuCl₄].
Здесь снова присутствует комплексный катион и комплексный анион,
но теперь в состав катиона входит платина, в состав аниона — медь.
Это соединение желто-коричневого цвета.
Интереснейшим примером изомерии комплексных соединений является
координационная полимерия,
и она связана с изменением молекулярной массы комплексного соединения.
Вернемся к платину Pt(NH₃)₂Cl₂.
Для него известно два изомера: цис- и транс — оба желтого цвета.
Давайте попробуем умножить на два формульную единицу в платине.
Получаем [Pt₂(NH₃)₄Cl₄].
Это соединение можно представить следующей координационной
формулой: [Pt(NH₃)₄][PtCl₄].
У нас снова есть соединение, содержащее комплексный катион и комплексный анион.
В состав этого соединения входят два атома платины.
Называется это соединение зеленая соль Магнуса.
Как следует из названия, она зеленого цвета.
Если же мы утроим исходный платин, то можно получить соединение,
формулу которого давайте выразим так: [Pt(NH₃)₃Cl]₂[PtCl₄].
В состав этого соединения входит три атома платины,
и это соединение золотистого цвета.
Особым видом изомерии комплексных соединений является оптическая изомерия,
или хиральность.
Хиральный комплекс — это комплекс,
изображение в зеркале которого не совпадает с оригиналом.
Вы всегда можете посмотреть пример хиральных объектов прямо на себе.
Это наши руки.
Посмотрите, правая рука не совпадает с левой,
однако изображение в зеркале правой руки будет совпадать с левой рукой.
Такие комплексы характерны, например,
для октаэдрических молекул с бидентатными хелатными лигандами.
Мы кратко рассмотрели вами многообразие неорганических соединений,
разделили их на различные классы, узнали, как можно давать названия неорганическим
соединениям, попробовали расклассифицировать химические реакции,
в которые вступают неорганические соединения, узнали, что такое комплексные
соединения, какие бывают соли, кислоты и основания, но давайте теперь будем
рассматривать эти все соединения в соответствии с периодической системой.
Начнем с самого простого элемента — водорода.
Затем будем двигаться справа налево по главным подгруппам и рассмотрим химию
элементов главных подгрупп,
а в конце нашего курса рассмотрим химию элементов переходных металлов.
