Кое‑что о комплексных соединениях

Много великих химиков жило и творило в девятнадцатом столетии. Но трое из этого блестящего созвездия ученых – химики величайшие. Они сделали для своей науки больше чем кто бы то ни было. Они заложили основу современной химии.

Это Дмитрий Иванович Менделеев, открывший периодический закон и периодическую систему элементов.

Александр Михайлович Бутлеров, создавший теорию строения органических соединений.

Третий – немецкий химик Альфред Вернер. Его открытие умещается всего в два слова: «координационная теория». Оно – целая эпоха в развитии неорганической химии.

…Все началось с того, что химики стали изучать, как металлы взаимодействуют с аммиаком. Они брали обычную соль, например хлористую медь. Добавляли нашатырного спирта. Раствор выпаривали. Получали красивые сине‑зеленые кристаллы. Анализировали их. Вещество имело простой состав, но эта простота оказывалась загадочной.

Формула хлористой меди – CuCl₂. Здесь медь двухвалентна, все предельно ясно. Кристаллы «аммиачного» соединения тоже устроены не бог весть как сложно: Cu(NH₃)₂Cl₂.

Но благодаря каким силам две молекулы аммиака прочно и надежно связываются с атомом меди? Ведь обе ее валентности израсходованы на связь с атомами хлора. Выходит, в этом соединении медь должна быть четырехвалентной?

А вот другой пример, аналогичное кобальтовое соединение Co(NH₃)₆Cl₃. Кобальт, типичный трехвалентный элемент, здесь девятивалентен?!

Такие соединения синтезировались во множестве, и каждое из них представляло собой мину замедленного действия, заложенную в фундамент здания теории валентности.

Концы не сходились с концами. У многих металлов обнаруживались валентности совершенно необычные.

Альфред Вернер объяснил это странное явление.

Он полагал так: атомы, после того как насытили свои обычные, законные валентности, могут проявлять еще валентности дополнительные. Скажем, медь, затратив две основные валентности на атомы хлора, изыскивает две дополнительные для присоединения аммиака.

Соединения, подобные Cu(NH₃)₂Cl₂, называют комплексными. Здесь комплексным является катион [Cu(NH₃)₂]²⁺. Во многих веществах сложное строение у аниона, например у K₂[PtCl₆] комплексный анион [PtCl₆]^2–.

Но сколько побочных валентностей может проявлять металл? Это количество определяется величиной координационного числа. Наименьшее его значение равно 2, наибольшее – 12. Так, в аммиачном соединении меди оно 2. Именно столько молекул аммиака присоединено к медному атому.

Загадка необычных валентностей была решена. Родился новый раздел неорганической химии – химия комплексных соединений.

Их ныне известно великое множество, более сотни тысяч. Их изучают во всех химических институтах и лабораториях мира. Ими интересуются не только химики‑теоретики, которые хотят знать, как что устроено и почему так устроено.

Без комплексных соединений нет жизни. Ведь и гемоглобин, важная составная часть крови, и хлорофилл, основа жизнедеятельности растений, – комплексные соединения. Многие ферменты и энзимы устроены «по‑комплексному».

Аналитики с помощью комплексных соединений проводят сложнейшие анализы самых различных веществ.

Химики получают многие металлы в очень чистом состоянии, беря в помощники комплексы. Их используют как ценные красители, ими умягчают воду. Словом, они вездесущи – комплексные соединения.