Compuși complexi: nomenclatură și clasificare

Cel mai mare și mai diversificat dintre substanțele anorganice este clasa compușilor complexi. Acesta poate include un grup de substanțe organometalice, cum ar fi clorofila și hemoglobina. Acești compuși sunt puntea care unește chimia anorganică și organică într-o singură știință. Rolul substanțelor complexe în dezvoltarea cunoașterii în domeniul chimiei analitice și chimiei cristaline, în studiul celor mai importante procese biologice: fotosinteza, respirația internă (celulară) este de neprețuit.

În acest articol vom studia structura și nomenclatorul compușilor complexi, precum și principiile de bază ale clasificării acestora.

A. Teoria coordonării lui Werner

La sfârșitul secolului XX cercetător elvețian A. Werner a demonstrat că molecula în orice substanță complexă sunt mai multe structuri care au fost denumite ionul central liganzi (liganzi) și sfera de coordonare exterior respectiv. Pentru a clarifica clasificarea și nomenclatorul compușilor complexi, vom analiza aceste concepte în detaliu. Așadar, A. Werner a dovedit prezența în moleculă a unui ion (de obicei încărcat pozitiv), ocupând o poziție centrală. A devenit cunoscut ca un agent de complexare, un ion central sau un atom. Lângă acesta se pot localiza atât molecule neutre, numite liganzi, cât și particule anionice încărcate negativ, care formează sfera de coordonare internă a materiei. Toate particulele rămase, care nu sunt incluse în el, formează carcasa exterioară a moleculei.

Astfel, în formula de cupru de sodiu Na₂[Cu (OH)₄], atomul central de cupru în starea de oxidare de +2 și patru grupări hidrox constituie sfera interioară, iar ionii de sodiu sunt localizați la o anumită distanță de atomul central din sfera exterioară.

Metode de determinare a formulelor de coordonare și a denumirilor substanțelor

Până în prezent, teoria lui A. Werner rămâne principala bază teoretică pe care sunt studiate compuși complexi complexi. Nomenclatorul, adică numele acestor substanțe, este determinat de regulile adoptate de Societatea Internațională de Chimie Teoretică și Aplicată.

Să dăm câteva exemple de formule de substanțe în care agentul de complexare este reprezentat de atomul de platină - K₂[PTCL₆] sau NH₃ - [Ag (NH₃)₂] Cl. După cum s-a dovedit, formulele pot fi obținute cu ajutorul următoarelor metode practice: prin reacții de schimb dublu, prin conductivitatea electrică molară a soluțiilor, prin metoda difracției cu raze X. Să luăm în considerare aceste metode mai detaliat.

Ca structură a compușilor complexi de platină

Substanțele din acest grup sunt caracterizate prin prezența în moleculă a atomului central de platină. Dacă este compusul PtCl₄× 6NH₃ acționează ca o soluție azotat de argint, atunci tot clorul prezent în substanță se leagă de atomii de metal și formează fulgi albi ai AgCl. Aceasta înseamnă că toți anionii de clor s-au aflat în sfera de coordonare exterioară, în timp ce moleculele de amoniac s-au legat de atomul central de platină și, împreună cu acesta, au format o sferă interioară.

Prin urmare, formula de coordonare a substanței va fi scrisă în următoarea formă: [Pt (NH₃)₆] Cl₄ și numită clorură de hexamină de platină. Utilizând metoda difracției cu raze X, chimistii au studiat și alți compuși complexi, ale căror nomenclatură va fi stabilită de noi în secțiunea următoare.

Compuși cristalini de crom

Structura substanțelor din această grupă a fost determinată de procesul fizic al difracției cu raze X care stă la baza analizei de difracție cu raze X. Trecând prin rețeaua cristalină, undele electromagnetice sunt împrăștiate prin acțiunea electronilor substanței studiate. Acest lucru face posibilă stabilirea foarte precisă a grupurilor de atomi care se găsesc la punctele de reticulare ale cristalului. Pentru cristalele care conțin crom, a fost creată o nomenclatură corespunzătoare a compușilor complexi. Exemple de nume hidrații izomere ale sărurilor de crom trivalent, extrase prin metoda de difracție cu raze X, sunt după cum urmează: clorura de tetraakvadihlorohroma (III), clorura de pentaakvahlorohroma (III).

Sa constatat că în aceste substanțe atomul de crom este asociat cu șase addende diferite. Cum determinați acest indicator și ce factor afectează numărul de coordonare?

Deoarece atomul central este legat de liganzi

Pentru a răspunde la întrebarea de mai sus, amintim că în imediata apropiere a chelatorului există mai multe structuri numite addende sau liganzi. Numărul lor total determină numărul de coordonare. Conform teoriei lui A. Werner, producția, clasificarea și nomenclatorul compușilor complexe depind în mod direct de acest indicator. De asemenea, este corelat cu gradul de oxidare a atomului central. În compușii din platină, crom, numărul de coordonare de fier mult egală cu șase dacă agentul de complexare este reprezentat de atomi de cupru sau zinc - patru dacă atomul central este de argint sau cupru - două.

Tipuri de compuși complexi

În chimie, se disting atât clasele principale, cât și seria tranzitorie de substanțe dintre ele. Compușii complexi considerați în subcapitolele anterioare, a căror nomenclatură indică prezența moleculelor de apă în structura lor, se referă la acvacomplexe. Amoniacul se referă la substanțe care conțin particule neutre de amoniac, de exemplu triammotropium triiodiu. Clasa compușilor chelați este unică în structura moleculelor. Numele lor provine din termenul biologic chelicera - așa-numitele gheare de crustacee decapodice. Aceste substanțe conțin adaosuri, a căror configurație spațială acoperă agentul de complexare, cum ar fi ghearele. Astfel de compuși includ complex oxalat feric, complex de platină cu etilendiamminovy ​​+ 4, săruri ale acidului aminoacetic stare de oxidare, care conțin ioni de rodiu, platina sau cupru.

Reguli pentru proiectarea numelor complexe de compuși

Cea mai obișnuită problemă de control în cadrul misiunilor de chimie pe parcursul școlii superioare este următoarea: denumiți conexiunile complexe din nomenclatorul IUPAC. Pe un exemplu concret, să analizăm algoritmul pentru formularea denumirii unei substanțe având următoarea formulă: (NH₄)₂[Pt (OH)₂CI₄].

1. Numele începe cu definirea compoziției sferei de coordonare internă. Conține anioni de grupări hidroxil și clor. Pentru numele lor adăugăm sfârșitul -o. Se obțin: dihidroxi, tetraclor.
2. Acum găsim agentul de complexare, folosindu-se pentru denumirea sa denumirea latină și adăugăm sufixul -at, în paranteze indicăm starea sa de oxidare: platina (IV).
3. După terminarea desemnării sferei interioare, treceți la partea exterioară. Să numim cationi: în exemplul nostru vor fi ioni de amoniu.

Ca rezultat, substanța va avea un nume în care sunt enumerate toate structurile de mai sus.

Aplicarea compușilor complexe

La începutul articolului am numit cei mai importanți reprezentanți ai substanțelor organometalice, cum ar fi hemoglobina, clorofila, vitaminele. Ele joacă un rol principal în metabolism. Compușii complexi sunt utilizați pe scară largă în ciclurile tehnologice de topire a metalelor feroase și neferoase. Un rol important în metalurgie îl joacă carbonilii - compuși speciali complexi a căror nomenclatură indică prezența monoxidului de carbon ca un adaos în moleculele lor. Când sunt încălzite, acești compuși descompun și reduc metalele precum nichelul, fierul, cobaltul din minereurile lor. Compușii cei mai complexi sunt de asemenea utilizați ca catalizatori în reacțiile pentru producerea de lacuri, vopsele și materiale plastice.