Komplekse forbindelser: nomenklatur og klassificering

Den største og mest forskelligartede blandt uorganiske stoffer er klassen af komplekse forbindelser. Det kan omfatte en gruppe organometalliske stoffer, såsom chlorophyll og hæmoglobin. Det er disse forbindelser, der er broen, der forbinder uorganisk og organisk kemi til en enkelt videnskab. Kompleksstofernes rolle i udviklingen af viden inden for analytisk kemi og krystalkemi, ved undersøgelsen af de vigtigste biologiske processer: fotosyntese, indre (cellulær) åndedræt er uvurderlig.

I denne artikel vil vi studere strukturen og nomenklaturen for komplekse forbindelser, såvel som de grundlæggende principper for deres klassificering.

A. Werners koordineringsteori

I slutningen af det 20. århundrede viste den schweiziske videnskabsmand A. Werner, at der i molekylet af et hvilket som helst komplekst stof findes flere strukturer, der henholdsvis kaldes centralionen, liganderne (addend) og den ydre koordinationssfære. For at præcisere klassificering og nomenklatur for komplekse forbindelser analyserer vi disse begreber mere detaljeret. Så, A. Werner blev bevist tilstedeværelsen i et ions molekyle (sædvanligvis positivt ladet), der indtager en central position. Det blev kendt som et kompleksdannende middel, en central ion eller et atom. I nærheden af det kan der findes både neutrale molekyler, kaldet ligander og negativt ladede anionpartikler, som danner stoffets indre koordinationssfære. Alle de resterende partikler, der ikke er medtaget i det, danner molekylets ydre skal.

Således udgør det centrale kobberatom i oxidationstilstanden af +2 og fire hydroxogrupper i natriumkubitformlen Na2 [Cu (OH) ₄ ] den indre kugle, og natriumionerne er placeret en vis afstand fra det centrale atom i den ydre kugle.

Metoder til bestemmelse af koordinationsformler og navne på stoffer

Hidtil er A. Werners teori det vigtigste teoretiske grundlag på grundlag af hvilke komplekse komplekse forbindelser studeres. Nomenklaturen, dvs. navnene på disse stoffer, bestemmes af de regler, der er vedtaget af International Society of Theoretical and Applied Chemistry.

Lad os give nogle eksempler på formler af stoffer, hvori kompleksdanneren er repræsenteret af platin-K2 [PtCl6] -atom eller NH3- [Ag (NH3) ₂ ] Cl. Som det viste sig, kan formlerne udledes ved hjælp af følgende praktiske metoder: ved dobbeltbytningsreaktioner, ved hjælp af den molære elektriske ledningsevne af opløsninger ved røntgendiffraktionsmetoden. Lad os overveje disse metoder mere detaljeret.

Som strukturen af komplekse forbindelser af platin

Stoffer af denne gruppe er karakteriseret ved tilstedeværelsen i molekylet af det centrale platinatom. Hvis en opløsning af sølvnitrat påføres PtCl ₄ × 6NH _3- forbindelsen , binder alt det klor, der er til stede i stoffet, til metalatomerne, og der dannes hvide flager af AgCl. Dette betyder, at alle chloranionerne var i den ydre koordinationssfære, mens ammoniakmolekylerne blev bundet til det centrale platinatom og sammen med det dannede en indre kugle.

Derfor vil koordinationsformlen for stoffet blive skrevet i følgende form: [Pt (NH3) ₆ ] Cl4 og navngivet platinhexaminchlorid. Ved hjælp af røntgendiffraktionsmetoden studerede kemikere også andre komplekse forbindelser, hvis nomenklatur vil blive etableret af os i næste afsnit.

Krystallinske forbindelser af krom

Strukturen af stofferne i denne gruppe blev bestemt ved den fysiske proces med røntgendiffraktion, der ligger til grund for røntgendiffraktionsanalysen. Passerer gennem krystalgitteret er elektromagnetiske bølger spredt af elektronerne i det stof, der er under undersøgelse. Dette gør det muligt at fastlægge meget præcist hvilke grupper af atomer der er på krystalgitterets steder. For kromholdige krystaller blev der skabt en tilsvarende nomenklatur af komplekse forbindelser. Eksempler på navnene på isomere hydrater af trivalente chromsalte fremstillet ved anvendelse af røntgendiffraktionsmetoden er som følger: tetraacvadichlorchrom (III) chlorid, pentaacchlorchrom (III) chlorid.

Det blev fundet, at chromatomet i disse stoffer er forbundet med seks forskellige additiver. Hvordan bestemmer du denne indikator, og hvilken faktor påvirker koordinationsnummeret?

Da det centrale atom er forbundet med ligander

For at besvare det ovennævnte spørgsmål husker vi, at der i umiddelbar nærhed af kompleksdanneren er flere strukturer kaldet additiver eller ligander. Deres samlede antal bestemmer koordinationsnummeret. Ifølge teorien om A. Werner afhænger produktionen, klassifikationen og nomenklaturen for komplekse forbindelser direkte af denne indikator. Det er korrelativt forbundet med graden af oxidation af det centrale atom. I forbindelserne af platin, chrom, jern er koordinationsnummeret sædvanligvis seks; Hvis kompleksdanneren er repræsenteret af kobber- eller zinkatomer - fire, hvis det centrale atom er sølv eller kobber - til to.

Typer af komplekse forbindelser

I kerne sondres både hovedklasserne og overgangsserien af stoffer mellem dem. Komplekse forbindelser, der er omhandlet i de foregående underpositioner, hvis nomenklatur angiver tilstedeværelsen af vandmolekyler i deres struktur, henviser til akvakomplekser. Til ammoniak indbefattes stoffer indeholdende neutrale ammoniakpartikler, for eksempel triiodiumtriammotropium. Klassen af chelatforbindelser er unik i strukturen af molekyler. Deres navn kommer fra det biologiske udtryk chelicera - de såkaldte kløer af decapod krebsdyr. Disse stoffer indeholder additiver, hvis rumlige konfiguration dækker kompleksdannelsen, som klør. Sådanne forbindelser indbefatter oxalatkompleks af jern, ethylendiaminkompleks af platin med oxidationstilstand +4, salte af aminoeddikesyre, der indbefatter rhodium-, platin- eller kobberioner.

Regler for udformning af komplekse sammensatte navne

Det hyppigst forekommende kontrolspørgsmål i kemiopgaver i eleverne på gymnasiet lyder som dette: navngiv de komplekse forbindelser i henhold til IUPAC-nomenklaturen. På et konkret eksempel, lad os analysere algoritmen til formuleringen af navnet på et stof med formlen: (NH4) ₂ [Pt (OH) 2Cl4].

1. Navnet begynder med definitionen af sammensætningen af den interne koordinationssfære. Den indeholder anioner af hydroxylgrupper og chlor. Til deres navne tilføjer vi slutningen -o. Vi får: dihydroxo, tetrachloro.
2. Nu finder vi det kompleksdannende middel ved at bruge det latinske navn for dets betegnelse og tilføj suffixet - i parentes angiver vi oxidationstilstanden: platin (IV).
3. Når du er færdig med betegnelsen af den indre kugle, skal du fortsætte til den ydre del. Lad os kalde det kationer: i vores eksempel vil det være ammoniumioner.

Som et resultat vil stoffet have et navn, hvor alle ovennævnte strukturer er opført.

Anvendelse af komplekse forbindelser

I begyndelsen af artiklen kaldte vi de vigtigste repræsentanter for organometalliske stoffer, såsom hæmoglobin, chlorophyll, vitaminer. De spiller en ledende rolle i stofskiftet. Komplekse forbindelser anvendes meget i de teknologiske cyklusser ved smeltning af jernholdige og ikke-jernholdige metaller. En vigtig rolle i metallurgi spilles af carbonyler - specielle komplekse forbindelser, hvis nomenklatur indikerer tilstedeværelsen i deres molekyler carbonmonoxid CO i form af et tillæg. Disse forbindelser nedbrydes ved opvarmning og genopretter metaller som nikkel, jern, kobolt fra deres malme. De fleste komplekse forbindelser anvendes også som katalysatorer i reaktioner til fremstilling af lakker, maling og plast.