Transcript File

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ
18. КОМПЛЕКСНИ
СЪЕДИНЕНИЯ
Проф. Надка Игнатова
[email protected]
Chemistry of
Coordination
Compounds
Въведение
• Съединенията на метал,
свързан с група молекули или
йони, се наричат метални
комплекси.
• Ако комплексът има товар, се
нарича комплексен йон.
• Съединенията, съдържащи
комплекси се наричат
комплексни съединения.
Chemistry of
Coordination
Compounds
КОМПЛЕКСИ
• Молекули или йони , попълващи
координационната сфера на метали, се
наричатлиганди.
• Обикновено, това са аниони или полярни
молекули
Chemistry of
Coordination
Compounds
Цвят на комплексните съединения
• Повече от комплексните съединения са ярко
оцветени.
• При разтварянето си различните комплексни
съединения на един и същи метал могат даChemistry
се of
Coordination
дисоциират на различен брой йони.
Compounds
Теория на Вернер
Вернер предлага да се записват в скоби йоните,
насищащи координационната сфера на металите, а
тези, които се дисоциират при разтваряне на
комплексните съединения, да се записват извън
скобите.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Теория на Вернер
• Този подход предопределя
съществуването на две
форми на CoCl3 ∙ 4 NH3.
 Формулата трябва да се
запише [Co(NH3)4Cl2]Cl.
 Едната от тези форми ще има
два съседни хлорни йони.
 При другата форма двата
хлорни йона ще са
разположени един срещу друг.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Връзка метал-лиганд
• Тази връзка се формира между киселина и
основа според теорията на Люис.
 Лигандите имат несдвоени електрони (основа
по Люис).
 Металът има незаети места в орбиталите си
(киселина по Люис)
Chemistry of
Coordination
Compounds
Окислителни номера
Ако знаем товара на комплексния йон и
товара на лиганда, може да се определи и
окислителния номер на метала.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Окислителни номера
Или, познавайки окислетелния номер на
метала и товара на лиганда, може да се
изчисли товарът на комплексния йон.
Chemistry of
Coordination
Compounds
КООРДИНАЦИОННО ЧИСЛО
• Някои метали имат
винаги едно и също
координационно число
Cr(III) и Co (III) имат
координационно число
6
• Най-често срещаните
координационни числа
са 4 и 6.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Геометрия
• За комплексите с
координационно
число 4 са
възможни две
геометрични
форми :
 Тетраедър
 Равнинен квадрат
Chemistry of
Coordination
Compounds
Полидентантни лиганди
• Някои лиганди имат два
или повече донорни
атома.
• Те се наричат
полидентантни лиганди
или хелатиращи агенти.
• В етилендиамина,
NH2CH2CH2NH2,
представен като en,
всеки N е донор.
• Следователно, en е
бидентатен.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Полидентатни лиганди
EDTA, има 6 донорни
атоми.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Полидентатни лиганди
Органичните
лиганди,
наречени
още “Хелати”
образуват
по-стабилни
комплекси от
монодентатн
ите лиганди,
най-вече
неорганични
вещества
Chemistry of
Coordination
Compounds
Хелати
• Хелатите свързват
стабилно металните йони
и не им позволяват да
преминат в разтворена
форма, без да се отделят
от разтворите.
• Фосфатите също могат да
се свържат с Ca2+ и Mg2+ в
твърда вода и да я
направят по-подходяща за
използване на детергенти.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Хелати
Порфините
(Хлорофил a) са
тетрадентатни
лиганди.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Хелати
• Порфирините са
комплекси,
съдържаци порфини
(дясно).
• Важни биомолекули
като хемоглобина и
хлорофила са
порфирини
Chemistry of
Coordination
Compounds
НОМЕНКЛАТУРА
• Пред името на метала се поставя
наименованието на лиганда като префикс
(Азидо-, циано-, флуоро-, окдолото-, пиридин,
Chemistry of
аква- и др.).
Coordination
Compounds
Наименование
• Названието на катиона се поставя в началото,
а това на аниона- на края.
• Лигандите се подреждат по азбучен ред пред
названието на метала, а с префикси се
отбелязва техния брой.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Наименование
• Названието на анионните лиганди завършва на
“о”, а това на неутралните не се променя.
• Ако в названието на лиганда също има
специфичен префикс, алтернативно могат да
се използват и префиксите bis-, tris-, и др.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Изомери
Изомерите имат еднаква молекулна формула,
но атомите в тях са подредени в различен
порядък (структурни изомери) или в
пространството (стереоизомери)
Chemistry of
Coordination
Compounds
Структурни изомери
Двата изомера се
различават по атома
на лиганда (донора),
с който се свързва
метала от
комплексното
съединение (NO2).
От ляво- азот
(нитро-), а отдяснокислород (нитрито-)
Chemistry of
Coordination
Compounds
Структурни изомери
• Някои изомери се отличават по
лигандите, които се свързват
директно с метала в
координационната сфери и тези,
които са извън нея и се наричат
изомери по координационна сфера.
• Трите изомера на CrCl3(H2O)6 са:
Виолетов [Cr(H2O)6]Cl3,
Зелен [Cr(H2O)5Cl]Cl2 ∙ H2O, и
Също зелен [Cr(H2O)4Cl2]Cl ∙ 2 H2O.
Chemistry of
Coordination
Compounds
Стереоизомери
• В тези геометрични
изомери два хлорни и
два амониеви
лиганда са свързани
с платинения атом,
но свойствата им са
различни.
cis-изомер,и двете групи са от една и съща страна
trans- изомер, двете групи са от противоположни
страни
Chemistry of
Coordination
Compounds
Стереоизомери
• Оптичните изомери, наречени още
енантиомери, са огледабни образи.
• Енантиомерите не могат да се наложат един
върху друг, както дясната ръка не може да Chemistry of
Coordination
влезе в лявата ръкавица.
Compounds
Стабилност
M + Y ↔ MY
K MY = [MY] / [M] [Y]
M- Метал
Y- Лиганд
KMY- Стабилитетна константа
Комплексните съединения са много стабилни когата
има в малекулата си следната група :
―N
CH2COOH
CH2COOH
Chemistry of
Coordination
Compounds
Тази група се среща в следните лиганди:
1) ЕДТА
(Етилендиаминотетраоцетна
Complex II
НООС. Н2С
НООС. Н2С
N ― СН2 – СН2 ― N
киселина)
CH2COOH
CH2COOH
2) Na2-ЕДТА (Натриева сол на ЕДТА) Complex III
NaООС. Н2С
НООС. Н2С
N ― СН2 – СН2 ― N
CH2COOH
Chemistry of
CH2COONa
Coordination
Compounds
Лиганди
3) Нитрилтриацетат Complex I
НОО С ― N
CH2COOH
CH2COOH
4) Диаминоциклохексан тетраацетат Complex IV
CH2COOH
―N
CH2COOH
CH2COOH
―N
CH2COOH
Chemistry of
Coordination
Compounds
Стабилността на комплексните съединения зависи
от броя на връзките на метала с лиганда
H2C
│
O=C
│
O
O = С ― CH2
│
O
N ― CH2
Fe
O
│
O= C
│
H2 C
│
N ― CH2
O
│
O = C ― CH2
Chemistry of
Coordination
Compounds
Зависи още от следните фактори:
lgКМУ
lgКМУmax
1. рН pH трябва да е постоянно с
точно определена стойност
(използват се буфери)
рН
рН
Chemistry of
Coordination
Compounds
Стабилност
2. Избор на буфер
При рН 12 комплексното съединение е много постабилно
- lg[Ca]
pH = 12
pH = 6
V EDTA
Chemistry of
Coordination
Compounds
Стабилност
3. Концентрация на буфера
По-ниската коонцентрация е по-подходяща.
- lg[Zn]
0.1 M NH3
0.01 M NH3
V EDTA
Chemistry of
Coordination
Compounds
Стабилност
4. Стойността на стабилитетната
константа
(KMY > 106)
М + У = МУ
К МУ = [MY] / [M] [Y] ≥
≥ 1 / 10-3 10-3 ≥ 10 6
Chemistry of
Coordination
Compounds