Лиганды и номенклатура
Дентатность и хелаты
Лиганд может занимать одно или несколько мест вокруг центрального атома.
| Лиганд | Донорные атомы | Дентатность |
|---|---|---|
| \(\ce{NH3}\), \(\ce{H2O}\), \(\ce{Cl-}\), \(\ce{CN-}\), \(\ce{CO}\) | 1 | 1 |
| этилендиамин \(\ce{H2N-CH2-CH2-NH2}\) (en) | 2 N | 2 |
| оксалат \(\ce{C2O4^2-}\) (ox) | 2 O | 2 |
| ЭДТА\(^{4-}\) | 2 N, 4 O | 6 |
Полидентатный лиганд охватывает металл, как клешня рака (греч. chele — «клешня»), образуя хелатный цикл.
infoХелатный эффект
\(\ce{[Ni(NH3)6]^2+}\): \(\lg\beta_6 = 8{,}6\); \(\ce{[Ni(en)3]^2+}\): \(\lg\beta_3 = 18{,}3\) — при тех же шести атомах азота! Причина — энтропия: \(\ce{[Ni(NH3)6]^2+ + 3en -> [Ni(en)3]^2+ + 6NH3}\) — из четырёх частиц получается семь. Беспорядок растёт, \(\Delta S > 0\).
auto_awesomeЭДТА повсюду
Этилендиаминтетраацетат связывает почти любой катион в соотношении 1 : 1. Он лечит отравления свинцом, умягчает воду в стиральных порошках, сохраняет цвет консервов (E385), не даёт крови свёртываться в пробирках для анализа (связывает \(\ce{Ca^2+}\)).
scienceАмбидентатные и мостиковые лиганды
- \(\ce{[Co(NH3)5NO2]^2+}\) (нитро, через N, жёлтый) и \(\ce{[Co(NH3)5ONO]^2+}\) (нитрито, через O, красный) — связевые изомеры; при стоянии нитрито-форма самопроизвольно переходит в нитро-.
- \(\ce{SCN-}\): через N к жёстким катионам (\(\ce{[Fe(NCS)6]^3-}\)), через S к мягким (\(\ce{[Hg(SCN)4]^2-}\)).
- \(\ce{Al2Cl6}\) — димер хлорида алюминия: два атома хлора служат мостиками между атомами алюминия.
Номенклатура комплексов
Правила ИЮПАК (в русской традиции):
- Сначала называют анион, затем катион: «хлорид тетраамминмеди(II)».
- Лиганды в комплексе перечисляют по алфавиту, число лигандов — приставками ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-.
- Анионные лиганды получают окончание -о: хлоридо (\(\ce{Cl-}\)), цианидо (\(\ce{CN-}\)), гидроксидо (\(\ce{OH-}\)), оксалато, тиоцианато. Нейтральные: аква (\(\ce{H2O}\)), аммин (\(\ce{NH3}\)), карбонил (\(\ce{CO}\)), нитрозил (\(\ce{NO}\)).
- Степень окисления центрального атома — римской цифрой в скобках.
- Комплексный анион получает суффикс -ат с латинским корнем: феррат, купрат, аргентат, аурат, плюмбат, станнат, цинкат, алюминат.
| Формула | Название |
|---|---|
| \(\ce{K4[Fe(CN)6]}\) | гексацианидоферрат(II) калия |
| \(\ce{[Cu(NH3)4]SO4}\) | сульфат тетраамминмеди(II) |
| \(\ce{[Co(NH3)5Cl]Cl2}\) | хлорид пентаамминхлоридокобальта(III) |
| \(\ce{Na[Al(OH)4]}\) | тетрагидроксидоалюминат натрия |
| \(\ce{[Pt(NH3)2Cl2]}\) | диамминдихлоридоплатина(II) |
| \(\ce{Na3[Ag(S2O3)2]}\) | бис(тиосульфато)аргентат(I) натрия |
boltПроверка названия
Название должно позволять однозначно восстановить формулу: число и вид лигандов, металл, его степень окисления и заряд частицы. Если из названия нельзя найти заряд — чего-то не хватает.
Мостиковые лиганды и многоядерные комплексы
Лиганд может связывать два центральных атома — это мостик (обозначают \(\mu\)). Так образуются многоядерные комплексы и координационные полимеры.
history_eduБерлинская лазурь
В 1706 году берлинский красильщик Дисбах хотел получить красный кармин, но поташ, которым он пользовался, был загрязнён кровяной солью — и вместо красного вышел густо-синий пигмент. Это первый синтетический пигмент нового времени. В его решётке ионы \(\ce{Fe^2+}\) и \(\ce{Fe^3+}\) связаны мостиками \(\ce{-C#N-}\): \(\ce{Fe^{II}-C#N-Fe^{III}}\). Цвет возникает от переноса электрона между атомами железа.
auto_awesomeЛазурь-противоядие
Берлинская лазурь связывает ионы таллия и цезия в своих полостях и выводит их из организма. После радиационной аварии в бразильском Гоянии (1987) её давали пострадавшим от цезия-137.
scienceМостики в химии
- \(\ce{4Fe^3+ + 3[Fe(CN)6]^4- -> Fe4[Fe(CN)6]3 v}\) — берлинская лазурь, качественная реакция на \(\ce{Fe^3+}\).
- \(\ce{3Fe^2+ + 2[Fe(CN)6]^3- -> Fe3[Fe(CN)6]2 v}\) — турнбулева синь; оказалось, это то же вещество: электроны перераспределяются.
- \(\ce{2[Cr(H2O)6]^3+ <=> [Cr2(OH)2(H2O)8]^4+ + 2H3O+}\) — гидролиз с образованием двух гидроксомостиков, первый шаг к осадку.
push_pinГлавное
Дентатность — число донорных атомов лиганда: \(\ce{NH3}\), \(\ce{Cl-}\), \(\ce{CN-}\) — монодентатны; этилендиамин (en), оксалат — бидентатны; ЭДТА — гексадентатна. Полидентатные лиганды образуют циклы (хелаты), которые устойчивее аналогов с монодентатными лигандами — хелатный эффект имеет энтропийную природу. Амбидентатные лиганды (\(\ce{SCN-}\), \(\ce{NO2-}\)) присоединяются разными атомами. Название: сначала анион, потом катион; в комплексе лиганды по алфавиту с приставками ди-, три-, тетра-; анионные лиганды оканчиваются на -о (хлоридо, цианидо), нейтральные — аммин, аква, карбонил; комплексный анион — суффикс -ат (феррат, купрат, аргентат, аурат).
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.