Основные положения «Координационной теории» Вернера

Комплексные соединения

К концу XIX века накопилось много экспериментального материала по особой группе соединений, состав которых нельзя было объяснить с позиций классической теории валентности.

Альфред Вернер (швейцарский химик), пытаясь объяснить причины их образования, предложил считать, что любой химический элемент после насыщения обычной валентности способен к проявлению дополнительной координационной валентности, возникающей по донорно-акцепторному механизму. Такие соединения называются «комплексными». Это наиболее устойчивые соединения высшего порядка, которые в водном растворе или вообще не распадаются на ионы, или распадаются в незначительной степени.

Основные положения «Координационной теории» Вернера

1. В любом комплексном соединении есть внутренняя и внешняя сфера.Внутренняя сфера называется «комплексным ионом» и заключается в квадратные скобки. В химических реакциях или в кристаллической структуре комплексный ион выступает как самостоятельная единица: K₃[Fe(CN)₆] ↔ 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3─

2. Центральный атом внутренней сферы называется комплексообразователем (КО) или ядром комплекса. Роль комплексообразователя выполняют чаще всего катионы металлов, напр. [Fe(CN)₆]^3─, [Co(NH₃)₆]²⁺, реже нейтр.атомы - Ni(CO)₄ или анионы - [NH₄]⁺.

3. Ионы или молекулы, которые координируются вокруг центрального атома во внутренней сфере, называются лигандами (от латинского liganda - «то, что связано») или аддендами (от латинского addenda - «то, что добавлено»).

4. Координационное число – это число лигандов, которое удерживается комплексообразователем. Координационное число обычно бывает больше, чем степень окисления КО:

Заряд центр.иона координац.число

+1 2

+2 4, 6

+3 6, 4

+4 8

Координационное число (к.ч.) зависит от: 1) природы КО и лигандов; 2) размеров КО и лигандов.

5.Число мест во внутренней сфере, которые занимает один лиганд, называется координационной емкостью лиганда. Монодентатный лиганд связан с комплексообразователем только одним из своих атомов: NH₃, OH^─.

Бидентатный лиганд – двумя атомами: CO₃^2-, SO₄^2-, C₂O₄^2- и т.д.

Полидентатные лиганды связаны с комплексообразователем тремя и более атомами (например, ЭДТА занимает 6 мест во внутренней сфере).

6. Заряд комплексного иона численно равен алгебраической сумме зарядов всех составляющих его ионов. С другой стороны, заряд внутренней сферы равен по абсолютному значению и противоположен по знаку заряду внешней сферы.

В целом, комплексные соединения – электронейтральны.

Примеры:

x

а) [Co(NH₃)₆]Cl₃ ↔ [Co(NH₃)₆]³⁺ + 3Cl^─

х + 6 · 0 = + 3

х = +3

х

б) K₃[Fe(CN)₆] ↔ 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3─

х + 6 · (-1) = - 3;

х = 6 - 3 = +3

в) в нейтральных комплексах внешняя сфера отсутствует:

[Fe(CO)₅]^о ; [Xe(H₂O)₆]^о

Так как лиганды являются нейтральными молекулами, следовательно, заряд комплексообразователя в данном случае равен нулю: q(Fe) = 0; q(Xe) = 0.