Komplexní sloučeniny: nomenklatura a klasifikace

Největší a nejrůznější mezi anorganickými látkami je třída komplexních sloučenin. Může obsahovat skupinu organokovových látek, jako je chlorofyl a hemoglobin. Tyto sloučeniny jsou mostem, který spojuje anorganickou a organickou chemii do jedné vědy. Úloha komplexních látek při vývoji znalostí v oblasti analytické chemie a krystalické chemie při studiu nejdůležitějších biologických procesů: fotosyntéza, vnitřní (celulární) dýchání je neocenitelná.

V tomto článku budeme studovat strukturu a nomenklaturu komplexních sloučenin, jakož i základní principy jejich klasifikace.

A. Wernerova koordinační teorie

Na konci XX století švýcarský vědec A. Werner prokázáno, že molekula v každém komplexní látky několik struktury, které byly v tomto pořadí označovány jako centrální iont, ligandy (ligandů) a vnější koordinační sféry. Abychom objasnili klasifikaci a nomenklaturu komplexních sloučenin, analyzujeme tyto koncepce podrobněji. Takže A. Wernerovi byla prokázána přítomnost iontu (obvykle pozitivně nabitého) v molekule, která zaujímala centrální polohu. To se stalo známým jako komplexační činidlo, centrální iont nebo atom. V blízkosti se nacházejí neutrální molekuly, nazývané ligandy, a záporně nabité částice aniontů, které tvoří vnitřní koordinační sféru hmoty. Všechny zbývající částice, které nejsou součástí, tvoří vnější plášť molekuly.

Tak, ve vzorku sodného měďnatého Na₂[Cu (OH)₄], centrální atom mědi v oxidačním stavu +2 a čtyři hydroxové skupiny tvoří vnitřní kouli a sodíkové ionty jsou umístěny v určité vzdálenosti od centrálního atomu ve vnější kouli.

Metody stanovení koordinačních vzorců a názvů látek

K dnešnímu dni zůstává A. Wernerova teorie hlavním teoretickým základem, na kterém jsou studovány komplexní komplexní sloučeniny. Názvosloví, tedy jména těchto látek, jsou určena pravidly přijatými Mezinárodní společností teoretické a aplikované chemie.

Uveďme některé příklady vzorků látek, ve kterých je komplexační činidlo reprezentováno atomem platiny - K₂[PtCl_6.] nebo NH₃ - [Ag (NH₃).₂] Cl. Jak se ukázalo, vzorce lze odvodit pomocí následujících praktických metod: dvojitými výměnnými reakcemi, molární elektrickou vodivostí roztoků metodou rentgenové difrakce. Zvažme tyto metody podrobněji.

Jako struktura komplexních sloučenin platiny

Látky této skupiny jsou charakterizovány přítomností platiny v molekule centrálního atomu. Pokud je sloučenina PtCl₄× 6NH₃ působit jako řešení dusičnan stříbrný, pak se veškerý chlór přítomný v látce váže na atomy kovu a tvoří bílé vločky AgCl. To znamená, že všechny anionty chlóru byly ve vnější koordinační sféře, zatímco molekuly čpavku byly navázány na centrální atom platiny a spolu s ním vytvořily vnitřní kouli.

Proto bude koordinační vzorec pro látku zapsán v následující formě: [Pt (NH₃)._6.] Cl₄ a nazvaný chlorid hexaminu platiny. Při použití rentgenové difrakční metody chemici zkoumali i další složité sloučeniny, jejichž nomenklatura nás stanoví v další části.

Krystalické sloučeniny chrómu

Struktura látek této skupiny byla určena fyzikálním procesem rentgenové difrakce, která je základem rentgenové difrakční analýzy. Při procházení krystalovou mříží se elektromagnetické vlny rozptýlí působením elektronů zkoumané látky. To umožňuje velmi přesně stanovit, které skupiny atomů jsou na místech krystalové mřížky. U krystalů obsahujících chrom se vytvořila odpovídající nomenklatura komplexních sloučenin. Příklady jmen isomerní hydrátů trojmocného chrómu solí, tažené přes metodou rentgenové difrakce, jsou následující: tetraakvadihlorohroma chlorid (III), pentaakvahlorohroma chlorid (III).

Bylo zjištěno, že v těchto látkách je atom chromu spojen se šesti různými přídavnými látkami. Jak zjistíte tento indikátor a jaký faktor ovlivňuje koordinační číslo?

Protože centrální atom je vázán na ligandy

Abychom odpověděli na otázku výše, připomínáme, že v bezprostřední blízkosti chelátoru existuje několik struktur nazývaných addends nebo ligandy. Jejich celkový počet určuje koordinační číslo. Podle teorie A. Wernera závisí výroba, klasifikace a nomenklatura komplexních sloučenin přímo na tomto ukazateli. To je také korelováno se stupněm oxidace centrálního atomu. Ve sloučeninách platiny, chrómu a železa je koordinační číslo nejčastěji šest, pokud je komplexační činidlo zastoupeno atomy mědi nebo zinku, čtyři jestliže centrální atom je stříbro nebo měď je dva.

Druhy složitých sloučenin

V chemii se rozlišují jak hlavní třídy, tak přechodná série látek mezi nimi. Složité sloučeniny uvedené v předchozích podkapitolách, jejichž nomenklatura označuje přítomnost molekul vody ve své struktuře, se týkají akvakomplexů. Amoniak se týká látek obsahujících neutrální částice amoniaku, například trijodium triammotropium. Třída chelátových sloučenin je ve struktuře molekul jedinečná. Jejich jméno pochází z biologického termínu chelicera - takzvaných pazúnek desetinných korýšů. Tyto látky obsahují přídatné látky, jejichž prostorová konfigurace pokrývá komplexotvorné látky, jako jsou drápy. Takové sloučeniny zahrnují železitý oxaláty komplex, etilendiamminovy ​​platinového komplexu s oxidačním stavu +4, soli aminooctové kyseliny, které obsahují ionty rhodium, platina nebo mědi.

Pravidla pro návrh komplexních názvů sloučenin

Nejčastější kontrolní otázkou v chemických úkolech v průběhu vyšší školy je následující: pojmenujte komplexní spojení na nomenklatuře IUPAC. Na konkrétním příkladu analyzujeme algoritmus pro formulaci názvu látky, která má následující vzorec: (NH₄).₂[Pt (OH)₂Cl₄].

1. Název začíná definicí složení oblasti vnitřní koordinace. Obsahuje anionty hydroxylových skupin a chloru. K jejich jménům přidáme koncovku -o. Získáváme: dihydrox, tetrachlor.
2. Nyní najdeme komplexační činidlo používat jeho notace latinský název, a je s ním příponou -Na v závorce přidat uvede svůj stupeň oxidace: platinate (IV).
3. Po dokončení označení vnitřní koule postupujte k vnější části. Řekneme to kationty: v našem příkladu to budou amonné ionty.

Výsledkem bude, že látka bude mít název, ve kterém jsou uvedeny všechny výše uvedené struktury.

Aplikace komplexních sloučenin

Na začátku článku jsme nazvali nejdůležitější zástupce organokovových látek, jako je hemoglobin, chlorofyl, vitamíny. Hrají vedoucí úlohu v metabolismu. Komplexní sloučeniny jsou široce používány v technologických cyklech tavení železných a neželezných kovů. Důležitou roli v metalurgii hrají karbony - speciální komplexní sloučeniny, jejichž nomenklatura označuje přítomnost CO oxidu uhelnatého jako doplněk molekul. Po zahřátí se tyto sloučeniny rozkládají a redukují kovy, jako je nikl, železo, kobalt z rud. Nejkomplexnější sloučeniny se také používají jako katalyzátory v reakcích na výrobu laků, barev a plastů.