ترکیبات پیچیده آنهایی هستند که گره‌های کریستالی آنها دارای کمپلکس‌هایی (یون‌های پیچیده) هستند که قادر به وجود مستقل هستند.

اهمیت ترکیبات پیچیده برای زمینه های مختلف فناوری بسیار زیاد است. توانایی مواد برای تشکیل ترکیبات پیچیده برای توسعه روش های موثر برای به دست آوردن فلزات شیمیایی خالص از سنگ معدن، فلزات کمیاب، مواد نیمه هادی فوق العاده خالص، کاتالیزورها، رنگ ها، داروها، تصفیه آب های طبیعی و فاضلاب، رسوب انحلال در مولدهای بخار، و غیره.

اولین ترکیبات پیچیده در اواسط قرن 19 سنتز شدند. بنیانگذار نظریه ترکیبات پیچیده دانشمند سوئیسی ورنر بود که آن را در سال 1893 توسعه داد. نظریه هماهنگی . دانشمندان روسی L.A. سهم بزرگی در شیمی ترکیبات پیچیده داشتند. چوگاف، I.I. چرنیایف و شاگردانشان.

ساختار ترکیبات پیچیده:

1. در هر ترکیب پیچیده وجود دارد حوزه های داخلی و خارجی. کره درونی را مجتمع می نامند. هنگام نوشتن فرمول های شیمیایی ترکیبات پیچیده، کره داخلی در براکت های مربع محصور می شود. به عنوان مثال، در ترکیبات پیچیده الف) K 2 [BeF 4 ]، ب) Cl 2، کره داخلی از گروه هایی از اتم ها تشکیل شده است - مجتمع های a) [BeF 4 ] 2- و b) 2+ و کره بیرونی. از الف) یونهای + 2K و ب) 2Cl - تشکیل شده است.

2. در مولکول هر ترکیب پیچیده، یکی از یونها که معمولاً دارای بار مثبت است یا یک اتم از محیط داخلی یک مکان مرکزی را اشغال می کند و نامیده می شود. عامل کمپلکس کننده. در فرمول کمپلکس (کره داخلی)، ابتدا عامل کمپلکس کننده نشان داده شده است. در مثال های داده شده، این یون ها عبارتند از a) Be 2+ و b) Zn 2+.

عوامل کمپلکس کننده اتم هستندیا اغلب یون های فلزی مربوط به عناصر p-، d-، f- و دارای تعداد کافی اوربیتال آزاد (Cu 2+، Pt 2+، Pt 4+، Ag +، Zn 2+، Al 3+ و غیره). ).

3. در اطراف عامل کمپلکس کننده تعداد معینی از یون های باردار مخالف یا مولکول های الکتریکی خنثی وجود دارد (یا همانطور که می گویند هماهنگ شده است). لیگاندها(یا اضافه می کند). در این مورد، اینها الف) یونهای F و ب) مولکولهای NH 3 هستند.

لیگاندها در ترکیبات پیچیده می توانند آنیون های F -، OH -، CN -، CNS -، NO 2 -، CO 3 2-، C 2 O 4 2- و غیره، مولکول های خنثی H 2 O، NH 3، CO، NO باشند. و غیره.

تعداد مکان های هماهنگی اشغال شده توسط لیگاندها در اطراف عامل کمپلکس کننده (در ساده ترین موارد، تعداد لیگاندهای اطراف عامل کمپلکس کننده) نامیده می شود. شماره هماهنگی (CN) عامل کمپلکس کننده.اعداد هماهنگی عوامل کمپلکس کننده مختلف از 2 تا 12 متغیر است.

مشخص ترین اعداد هماهنگی در محلول ها و بار یون مرکزی (عامل کمپلکس کننده) در زیر با هم مقایسه می شوند:

توجه: در مواردی که دو نوع هماهنگی مختلف امکان پذیر است، روی اعداد هماهنگی که بیشتر اتفاق می‌افتند، خط کشیده می‌شوند.

در مثال های در نظر گرفته شده، اعداد هماهنگی عوامل کمپلکس عبارتند از: الف) c.n. (2+ باشد) = 4، ب) c.h. (Zn 2+) = 4.

ب- سپس اعداد و نام لیگاندهای خنثی نامیده می شوند:

ب. دومی عامل کمپلکس کننده در حالت جنسی است که نشان دهنده درجه اکسیداسیون آن است (در پرانتز با اعداد رومی بعد از نام عامل کمپلکس).

به عنوان مثال، کلر، کلروتری آمین پلاتین (II) کلرید است.

اگر فلزی با یک حالت اکسیداسیون یونی تشکیل دهد، ممکن است در نام کمپلکس نباشد. برای مثال، Cl 2 دی کلرید تتراآمین روی است.

2. نام آنیون مختلطبه روشی مشابه با افزودن پسوند "at" به ریشه نام لاتین عامل کمپلکس (به عنوان مثال، فرات، نیکلات، کرومات، کبالتات، کوپرات و غیره) تشکیل شده است. مثلا:

K 2 - هگزا کلروپلاتینات پتاسیم (IV)؛

Ba 2 - باریم تترارودانودیامین کرومات (III)؛

K 3 - هگزاسیانوفرات پتاسیم (III)؛

K 2 - تترا فلوئوروبریلات پتاسیم.

3. نام ذرات پیچیده خنثیمانند کاتیون ها تشکیل می شوند، اما عامل کمپلکس کننده در حالت اسمی نامیده می شود و درجه اکسیداسیون آن نشان داده نمی شود، زیرا با خنثی بودن الکتریکی مجموعه تعیین می شود. مثلا:

دی کلرودی آمین پلاتین؛

تترا کربنیل نیکل

طبقه بندی ترکیبات پیچیدهترکیبات پیچیده از نظر ساختار و خواص بسیار متنوع هستند. سیستم های طبقه بندی آنها بر اساس اصول مختلفی است:

1. بر اساس ماهیت بار الکتریکی، مجتمع های کاتیونی، آنیونی و خنثی متمایز می شوند.

یک کمپلکس با بار مثبت کاتیونی نامیده می شود، به عنوان مثال 2+، با بار منفی - آنیونی، به عنوان مثال 2-، با بار صفر - به عنوان مثال خنثی.

2. با توجه به نوع لیگاندها عبارتند از:

الف) اسیدها، به عنوان مثال:

H - هیدروژن تتراکلروآورات (III)؛

H2 - هیدروژن هگزا کلروپلاتینات (IV)؛

ب) دلایل، به عنوان مثال:

(OH) 2 - تترا آمین مس (II) هیدروکسید؛

OH - دی آمین هیدروکسید نقره؛

ج) نمک ها، به عنوان مثال:

K 3 - هگزا هیدروکسوآلومینات پتاسیم؛

Cl 3 - هگزا آکواکروم (III) کلرید.

د) غیر الکترولیت ها، به عنوان مثال، دی کلرودی آمین پلاتین.

تشکیل پیوندهای شیمیایی در ترکیبات پیچیدهدر حال حاضر تعدادی از نظریه ها برای توضیح شکل گیری و خواص ترکیبات پیچیده استفاده می شود:

1) روش پیوند ظرفیت (VBC)؛

2) نظریه میدان کریستالی.

3) روش اوربیتال مولکولی.

به گزارش ام بی سیدر طول تشکیل کمپلکس بین عامل کمپلکس کننده و لیگاندها، یک پیوند کووالانسی ظاهر می شود مکانیسم دهنده-پذیرنده . عوامل کمپلکس کننده دارای اوربیتال های خالی هستند، به عنوان مثال. نقش پذیرندگان را ایفا کند. به عنوان یک قاعده، اوربیتال های خالی مختلف عامل کمپلکس کننده در تشکیل پیوندها شرکت می کنند، بنابراین هیبریداسیون آنها اتفاق می افتد. لیگاندها دارای جفت‌های تک الکترون هستند و نقش اهداکننده‌ها را در مکانیسم دهنده-پذیرنده تشکیل پیوند کووالانسی بازی می‌کنند.

برای مثال، تشکیل کمپلکس 2+ را در نظر بگیرید. فرمول های الکترونیکی الکترون های ظرفیت:

اتم روی - 3d 10 4s 2;

عامل کمپلکس کننده یون روی

Zn 2+ - 3d 10 4s 0

همانطور که مشاهده می شود، یون روی در سطح الکترونیکی بیرونی دارای چهار اوربیتال اتمی خالی است که از نظر انرژی نزدیک هستند (یکی 4s و سه 4p)، که تحت هیبریداسیون sp 3 قرار خواهند گرفت. یون Zn 2+ به عنوان یک عامل کمپلکس دارای عدد = 4 است.

هنگامی که یک یون روی با مولکول های آمونیاک که اتم های نیتروژن آن دارای جفت های تک الکترون هستند (: NH 3) برهم کنش می دهد، یک کمپلکس تشکیل می شود:

ساختار فضایی مجموعه با نوع هیبریداسیون اوربیتال های اتمی عامل کمپلکس (در این مورد، چهار وجهی) تعیین می شود. عدد هماهنگی به تعداد اوربیتال های خالی عامل کمپلکس کننده بستگی دارد.

هنگام تشکیل پیوندهای دهنده-گیرنده در کمپلکس ها، نه تنها اوربیتال های s و p، بلکه از اوربیتال های d نیز می توان استفاده کرد. در این موارد، هیبریداسیون با مشارکت اوربیتال ها اتفاق می افتد. جدول زیر برخی از انواع هیبریداسیون و ساختارهای فضایی مربوط به آنها را نشان می دهد:

بنابراین، MBC امکان پیش بینی ترکیب و ساختار مجموعه را فراهم می کند. با این حال، این روش نمی تواند خواص کمپلکس ها مانند قدرت، رنگ و خواص مغناطیسی را توضیح دهد. خواص فوق ترکیبات پیچیده توسط تئوری میدان کریستالی توضیح داده شده است.

تفکیک ترکیبات پیچیده در محلول ها.کره های داخلی و خارجی ترکیب پیچیده از نظر پایداری بسیار متفاوت هستند.

ذرات واقع در کره بیرونی عمدتاً توسط نیروهای الکترواستاتیکی (پیوند یونی) به یون کمپلکس متصل می شوند و به راحتی در یک محلول آبی مانند یون های الکترولیت های قوی تقسیم می شوند.

تجزیه (واپاشی) یک ترکیب پیچیده به یونهای کره بیرونی و یک یون پیچیده (مختلط) نامیده می شود. اولیه.با توجه به نوع تفکیک الکترولیت های قوی تقریباً به طور کامل تا انتها پیش می رود.

به عنوان مثال، فرآیند تفکیک اولیه در حین انحلال تترا فلوئوروبریلات پتاسیم را می توان بر اساس این طرح نوشت:

K 2 [BeF 4 ] = 2K + + [BeF 4 ] 2- .

لیگاندها، که در کره داخلی ترکیب پیچیده قرار دارد، توسط پیوندهای کووالانسی قوی تشکیل شده بر اساس مکانیسم دهنده - گیرنده به عامل کمپلکس کننده متصل می شوند و تفکیک یون های پیچیده در محلول، به عنوان یک قاعده، به میزان ناچیزی مطابق با نوع تفکیک الکترولیت های ضعیف، به عنوان مثال. برگشت پذیر تا زمانی که تعادل برقرار شود. تجزیه برگشت پذیر کره داخلی یک ترکیب پیچیده نامیده می شود تفکیک ثانویهبه عنوان مثال، یون تترا فلوئوروبریلات فقط تا حدی تجزیه می شود که با معادله بیان می شود

[BeF 4 ] 2- D Be 2+ + 4F - (معادله تفکیک ثانویه).

تفکیک مجتمع به عنوان یک فرآیند برگشت پذیر با یک ثابت تعادل مشخص می شود ثابت ناپایداری Kn مختلط.

برای مثال مورد بحث:

Kn - مقدار جدولی (مرجع).ثابت های ناپایداری که عبارات آنها شامل غلظت یون ها و مولکول ها است، ثابت غلظت نامیده می شود. سخت‌تر و مستقل‌تر از ترکیب و قدرت یونی محلول Kn هستند که به جای غلظت فعالیت یون‌ها و مولکول‌ها را شامل می‌شود.

مقادیر Kn مجتمع های مختلف به طور گسترده ای متفاوت است و می تواند به عنوان معیاری برای پایداری آنها عمل کند. هرچه یون کمپلکس پایدارتر باشد، ثابت ناپایداری آن کمتر است.

بنابراین، در میان ترکیبات مشابه دارای مقادیر مختلف ثابت ناپایداری است

پایدارترین مجتمع است و کمترین پایداری است.

مانند هر ثابت تعادلی، ثابت ناپایداریفقط به ماهیت یون پیچیده، عامل کمپلکس کننده و لیگاندها، حلال و همچنین به دما بستگی دارد و به غلظت (فعالیت) مواد در محلول بستگی ندارد..

هرچه بارهای عامل کمپلکس کننده و لیگاندها بیشتر و شعاع آنها کوچکتر باشد، پایداری کمپلکس ها بیشتر می شود. . استحکام یونهای کمپلکس تشکیل شده توسط فلزات زیر گروههای ثانویه بیشتر از قدرت یونهای تشکیل شده توسط فلزات زیر گروههای اصلی است.

فرآیند تجزیه یون های پیچیده در محلول به روشی چند مرحله ای با حذف متوالی لیگاندها انجام می شود. به عنوان مثال، تفکیک یون آمونیاک مس (II) 2+ در چهار مرحله رخ می دهد که مربوط به جداسازی یک، دو، سه و چهار مولکول آمونیاک است:

برای ارزیابی نسبی قدرت یون‌های پیچیده مختلف، از ثابت تفکیک تک تک مراحل استفاده نمی‌کنند، بلکه از ثابت ناپایداری کلی کل مجموعه استفاده می‌کنند که با ضرب ثابت‌های تفکیک گام به گام مربوطه تعیین می‌شود. به عنوان مثال، ثابت ناپایداری یون 2+ برابر خواهد بود با:

K H = K D1 · K D2 · K D3 · K D4 = 2.1 · 10 -13.

برای مشخص کردن استحکام (پایداری) کمپلکس ها، از متقابل ثابت ناپایداری نیز استفاده می شود که به آن ثابت پایداری (K st) یا ثابت تشکیل کمپلکس می گویند:

تعادل تفکیک یک یون کمپلکس را می توان با افزایش لیگاندها به سمت تشکیل آن تغییر داد و برعکس کاهش غلظت یکی از محصولات تفکیک می تواند منجر به تخریب کامل مجتمع شود.

واکنش‌های شیمیایی کیفی معمولاً فقط یون‌های کره بیرونی یا یون‌های پیچیده را شناسایی می‌کنند.اگرچه همه چیز به محصول حلالیت (SP) نمک بستگی دارد، که تشکیل آن هنگام افزودن محلول های مناسب در واکنش های کیفی رخ می دهد. این را می توان بر اساس واکنش های زیر تأیید کرد. اگر محلولی حاوی یون پیچیده + با محلولی از مقداری کلرید درمان شود، رسوبی تشکیل نمی‌شود، اگرچه با اضافه کردن کلریدها، رسوب کلرید نقره از محلول‌های نمک‌های نقره معمولی آزاد می‌شود.

بدیهی است که غلظت یون های نقره در محلول بسیار کم است به طوری که حتی اگر مقدار زیادی یون کلرید وارد آن شود، می توان به مقدار محصول حلالیت کلرید نقره دست یافت (PR AgCl = 1.8·10 - 10). اما پس از افزودن کمپلکس یدید پتاسیم به محلول، رسوبی از یدید نقره رسوب می کند. این ثابت می کند که یون های نقره هنوز در محلول وجود دارند. هر چقدر هم که غلظت آنها کم باشد، برای تشکیل رسوب کافی است، زیرا PR AgI = 1·10 -16، یعنی. به طور قابل توجهی کمتر از کلرید نقره است. به همین ترتیب، هنگام قرار گرفتن در معرض محلول H 2 S، رسوبی از سولفید نقره Ag 2 S به دست می آید که محصول حلالیت آن برابر با 10 -51 است.

معادلات یون مولکولی واکنش های رخ داده به شکل زیر است:

I - D АgI↓ + 2NН 3

2 + + H 2 S D Ag 2 S↓ + 2NH 3 + 2NH 4 + .

ترکیبات پیچیده با کره داخلی ناپایدار نمک های مضاعف نامیده می شوند.آنها به طور متفاوتی مشخص می شوند، یعنی به عنوان ترکیبات مولکول. به عنوان مثال: CaCO 3 Na 2 CO 3 ; СuСl 2 ·КCl; KCl·MgCl 2 ; 2NaСl·СoСl 2. نمک های مضاعفرا می توان به عنوان ترکیباتی در نظر گرفت که در سایت های شبکه بلوری آنیون های یکسان، اما کاتیون های متفاوت وجود دارد. پیوندهای شیمیایی در این ترکیبات عمدتاً ماهیت یونی دارند و بنابراین در محلول های آبی تقریباً به طور کامل به یون های منفرد تجزیه می شوند. به عنوان مثال، اگر پتاسیم و کلرید مس (II) در آب حل شوند، تجزیه مانند یک الکترولیت قوی رخ می دهد:

CuCl 2 ·KCl = Cu 2+ + 3Cl - + K + .

تمام یون های تشکیل شده در محلول نمک مضاعف را می توان با استفاده از واکنش های کیفی مناسب تشخیص داد.

واکنش در محلول های ترکیبات پیچیدهتغییر تعادل در واکنش‌های تبادلی در محلول‌های الکترولیت‌ها با مشارکت یون‌های پیچیده با قوانین مشابه در محلول‌های الکترولیت‌های ساده (غیر پیچیده) تعیین می‌شود، یعنی: تعادل در جهت کامل‌ترین اتصال یون‌ها تغییر می‌کند. (عامل کمپلکس کننده، لیگاندها، یون های کره بیرونی)، که منجر به تشکیل مواد نامحلول، کم محلول یا الکترولیت های ضعیف می شود.

در این راستا، واکنش های زیر در محلول های ترکیبات پیچیده امکان پذیر است:

1) تبادل یون های کره بیرونی که در آن ترکیب یون پیچیده ثابت می ماند.

2) تبادل درون کره ای.

نوع اول واکنشدر مواردی که منجر به تشکیل ترکیبات نامحلول و کم محلول می شود اجرا می شود. یک مثال برهمکنش K 4 و K 3 به ترتیب با کاتیون های Fe 3 + و Fe 2 + است که رسوبی از Fe 4 3 آبی پروس و Fe 3 2 آبی Turnboul را به دست می دهد:

3 4- + 4Fe 3+ = Fe 4 3 ↓،

آبی پروس

2 3- + 3Fe 2 + = Fe 3 2 ↓.

آبی ترنبول

واکنش های نوع دومدر مواردی که این منجر به تشکیل یک مجتمع پایدارتر می شود، یعنی. با مقدار کمتر Kn، مثلا:

2S 2 O 3 2- D 3- + 2NH 3.

Kn: 9.3·10 -8 1·10 -13

در مقادیر نزدیک Kn، امکان چنین فرآیندی توسط مازاد لیگاند رقیب تعیین می شود.

برای ترکیبات پیچیده، واکنش های ردوکس نیز ممکن است، بدون تغییر ترکیب اتمی یون پیچیده، اما با تغییر در بار آن، به عنوان مثال:

2K 3 + H 2 O 2 + 2KOH = 2 K 4 + O 2 + 2H 2 O.

اتصالات پیچیده

تمام ترکیبات معدنی به دو گروه تقسیم می شوند:

1. اتصالات مرتبه اول، ᴛ.ᴇ. ترکیبات مشمول نظریه ظرفیت.

2. اتصالات مرتبه بالاتر، ᴛ.ᴇ. ترکیباتی که از مفاهیم نظریه ظرفیت پیروی نمی کنند. ترکیبات درجه بالاتر شامل هیدرات ها، آمونیاک و غیره است.

CoCl 3 + 6 NH 3 = Co(NH 3) 6 Cl 3

ورنر (سوئیس) مفهوم ترکیبات درجه بالاتر را وارد شیمی کرد و نام آنها را گذاشت. ترکیبات پیچیده. او تمام ترکیبات با ثبات بالاتر را که در یک محلول آبی یا اصلاً به اجزای سازنده خود تجزیه نمی شوند یا به میزان ناچیزی تجزیه می شوند، به عنوان CS طبقه بندی کرد. در سال 1893، ورنر پیشنهاد کرد که هر عنصر، پس از اشباع، همچنین می تواند ظرفیت اضافی را نشان دهد - هماهنگی. طبق نظریه هماهنگی ورنر، در هر CS موارد زیر متمایز می شوند:

Cl 3:عامل کمپلکس کننده (CO = Co)، لیگاندها (NH 3)، تعداد هماهنگی (CN = 6)، کره داخلی، محیط خارجی (Cl3)، ظرفیت هماهنگی.

اتم مرکزی کره داخلی که یون ها یا مولکول ها در اطراف آن گروه بندی می شوند معمولاً نامیده می شود عامل کمپلکس کننده نقش عوامل کمپلکس اغلب توسط یون های فلزی انجام می شود و کمتر توسط اتم ها یا آنیون های خنثی انجام می شود. یون ها یا مولکول هایی که در اطراف یک اتم مرکزی در کره داخلی هماهنگ می شوند نامیده می شوند لیگاندها. لیگاندها آنیون هستند: G -، OH-، CN-، CNS-، NO 2 -، CO 3 2-، C 2 O 4 2-، مولکول های خنثی: H 2 O، CO، G 2، NH 3، N 2 H 4 . شماره هماهنگی تعداد مکان هایی در حوزه داخلی مجموعه است که توسط لیگاندها اشغال شده است. CN معمولاً بالاتر از حالت اکسیداسیون است. CN = 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، 12. رایج ترین CN = 4، 6، 2. این اعداد مربوط به متقارن ترین پیکربندی پیچیده - هشت وجهی (6)، چهار وجهی (4) و خطی (2). CCبسته به ماهیت عامل کمپلکس کننده و لیگاندها، و همچنین به اندازه CO و لیگاندها. ظرفیت هماهنگی لیگاندهاتعداد مکان‌هایی است که در حوزه داخلی مجتمع توسط هر لیگاند اشغال شده است. برای اکثر لیگاندها، ظرفیت هماهنگی برابر است با وحدت ( لیگاندهای تک دندانی، کمتر دو ( لیگاندهای دوتاییلیگاندهایی با ظرفیت بیشتر وجود دارد (3، 4،6) - لیگاندهای چند دندانه. بار کمپلکس باید از نظر عددی برابر با بار کل کره بیرونی و علامت مخالف باشد. 3+ Cl 3 - .

نامگذاری ترکیبات پیچیدهبسیاری از ترکیبات پیچیده نام تاریخی خود را حفظ کرده اند که با رنگ یا نام دانشمندی که آنها را سنتز کرده است مرتبط است. امروزه از نامگذاری IUPAC استفاده می شود.

ترتیب فهرست بندی یون ها. مرسوم است که ابتدا آنیون و سپس کاتیون نامیده می شود، در حالی که نام آنیون از ریشه نام لاتین KO استفاده می کند و نام کاتیون از نام روسی آن در حالت جنسی استفاده می کند.

کلرید - دیامین کلرید نقره؛ K2 - تری کلروکوپرات پتاسیم.

ترتیب فهرست لیگاندها. لیگاندهای موجود در مجتمع به ترتیب زیر فهرست می شوند: آنیونی، خنثی، کاتیونی - بدون جداسازی با خط فاصله. آنیون ها به ترتیب H -، O 2-، OH -، آنیون های ساده، آنیون های پیچیده، آنیون های چند اتمی، آنیون های آلی فهرست شده اند.

SO 4 - کلرونیترو دی امین اتیلن دی امین پلاتین سولفات (+4)

پایان گروه های هماهنگی.گروه های خنثی را همان مولکول ها می نامند. استثنائات آکوا (H2O)، آمین (NH3) هستند. مصوت ʼʼОʼʼ به آنیون های دارای بار منفی اضافه می شود

- هگزوسیانوفرات (+3) کبالت هگزامین (+3)

پیشوندهایی که تعداد لیگاندها را نشان می دهند.

1 - مونو، 2 - دی، 3 - سه، 4 - تترا، 5 - پنتا، 6 - هگزا، 7 - هپتا، 8 - اکتا، 9 - نونا، 10 - دکا، 11 - ایندکا، 12 - دودکا، بسیاری - چند.

پیشوندهای bis-، tris- قبل از لیگاندهایی با نام های پیچیده استفاده می شوند، جایی که قبلاً پیشوندهای mono-، di- و غیره وجود دارد.

Cl 3 - کلرید آهن تری (اتیلن دیامین) (+3)

در نام ترکیبات پیچیده ابتدا قسمت آنیونی به صورت اسمی و با پسوند -at و سپس قسمت کاتیونی در حالت تنسی مشخص می شود. در این مورد، قبل از نام اتم مرکزی در هر دو بخش آنیونی و کاتیونی ترکیب، همه لیگاندهای هماهنگ شده در اطراف آن فهرست شده اند، که تعداد آنها را در اعداد یونانی نشان می دهد (1 - mono (معمولا حذف می شود)، 2 - di، 3. - سه، 4 - تترا، 5 - پنتا، 6 - هگزا، 7 - هپتا، 8 - اکتا). پسوند -o به نام لیگاندها اضافه می شود و ابتدا آنیون ها و سپس مولکول های خنثی: Cl- - chloro، CN- - cyano، OH- - hydroxo، C2O42- - oxalato، S2O32- - thiosulfato نامگذاری می شوند. ، (CH3)2NH - دی متیل آمینو و غیره. استثناها: نام H2O و NH3 به عنوان لیگاند به شرح زیر است: "آکوا" و "آمین". اگر اتم مرکزی بخشی از کاتیون باشد، از نام روسی عنصر و به دنبال آن حالت اکسیداسیون آن در پرانتز با اعداد رومی استفاده می شود. برای اتم مرکزی در آنیون از نام لاتین عنصر استفاده شده و قبل از این نام حالت اکسیداسیون نشان داده شده است. برای عناصر با حالت اکسیداسیون ثابت می توان آن را حذف کرد. در مورد غیر الکترولیت ها، وضعیت اکسیداسیون اتم مرکزی نیز نشان داده نمی شود، زیرا بر اساس خنثی بودن الکتریکی مجموعه تعیین می شود. نمونه هایی از نام ها:

Cl2 - کلرید دی کلرو-تترامین-پلاتین (IV)،

OH - دی آمین نقره (I) هیدروکسید.

طبقه بندی ترکیبات پیچیدهچندین طبقه بندی مختلف از CS استفاده می شود.

1. با تعلق به دسته خاصی از ترکیبات:

اسیدهای پیچیده - H2

پایه های پیچیده -

نمک های پیچیده - K2

2. بر اساس ماهیت لیگاندها: کمپلکس های آبی، آمونیاک. سیانید، هالید و غیره

کمپلکس های آبی کمپلکس هایی هستند که در آنها مولکول های آب به عنوان لیگاند عمل می کنند، به عنوان مثال Cl 2 - کلرید هگزاکواکلسیم. آمونیاک و آمینات ها کمپلکس هایی هستند که در آنها لیگاندها مولکول های آمونیاک و آمین های آلی هستند، به عنوان مثال: SO 4 - سولفات مس تترامین (II). مجتمع های هیدروکسو در آنها، یون های OH- به عنوان لیگاند عمل می کنند. به ویژه مشخصه فلزات آمفوتریک است. مثال: Na 2 - سدیم تتراهیدروکسوسینات (II). کمپلکس های اسیدی در این کمپلکس ها، لیگاندها باقیمانده آنیون-اسید هستند، به عنوان مثال K4 - هگزاسیانوفرات پتاسیم (II).

3. با توجه به علامت شارژ مجتمع: کاتیونی، آنیونی، خنثی

4. با توجه به ساختار داخلی CS: با تعداد هسته های تشکیل دهنده مجتمع:

تک هسته ای - H 2، دو هسته ای - Cl 5 و غیره،

5. با عدم وجود یا حضور چرخه ها: CS ساده و چرخه ای

کمپلکس های حلقوی یا کلات (پنجه ای شکل). Οʜᴎ حاوی یک لیگاند دو یا چند دندانه است که به نظر می رسد اتم مرکزی M را مانند پنجه های سرطان می گیرد: مثال: Na 3 - سدیم تری اکسالاتو-(III) فرات، (NO 3) 4 - نیترات تری اتیلن دی آمین پلاتین (IV) .

گروه کمپلکس های کلات همچنین شامل ترکیبات درون کمپلکسی است که در آنها اتم مرکزی بخشی از چرخه است و به روش های مختلف با لیگاندها پیوند ایجاد می کند: با مکانیسم های تبادل و گیرنده دهنده. چنین کمپلکس هایی برای اسیدهای آمینه کربوکسیلیک بسیار مشخص است؛ به عنوان مثال، گلیسین با یون های Cu 2+ و Pt 2+ کلات تشکیل می دهد:

ترکیبات کلات به ویژه قوی هستند، زیرا اتم مرکزی در آنها توسط یک لیگاند حلقوی مسدود شده است. کلات های دارای حلقه های پنج و شش عضوی پایدارترین هستند. کمپلکس‌ها کاتیون‌های فلزی را چنان قوی می‌بندند که وقتی به آن‌ها اضافه می‌شوند، مواد کم محلول مانند CaSO 4، BaSO 4، CaC 2 O 4، CaCO 3 حل می‌شوند. به همین دلیل از آنها برای نرم کردن آب، اتصال یون های فلزی در هنگام رنگرزی، پردازش مواد عکاسی و در شیمی تجزیه استفاده می شود. بسیاری از کمپلکس‌های نوع کلات دارای رنگ خاصی هستند و بنابراین، ترکیبات لیگاند مربوطه، معرف‌های بسیار حساسی برای کاتیون‌های فلزات واسطه هستند. به عنوان مثال، دی متیل گلیوکسیم [C(CH 3)NOH] 2 به عنوان یک معرف عالی برای کاتیون های Ni2+، Pd2+، Pt2+، Fe2+ و غیره عمل می کند.

پایداری ترکیبات پیچیده ثابت ناپایداریهنگامی که CS در آب حل می شود، تجزیه رخ می دهد و کره داخلی به عنوان یک کل رفتار می کند.

K = K + + -

همراه با این فرآیند، تفکیک حوزه داخلی مجموعه به میزان کمی رخ می دهد:

Ag + + 2CN -

برای مشخص کردن ثبات CS، ما را معرفی می کنیم ثابت ناپایداری، مساوی با:

ثابت ناپایداری معیاری برای سنجش قدرت CS است. هر چه لانه K پایین تر باشد، KS قوی تر است.

ایزومری ترکیبات پیچیدهبرای ترکیبات پیچیده، ایزومریسم بسیار رایج است و متمایز می شود:

1. ایزومر حلالیت زمانی در ایزومرها یافت می شود که توزیع مولکول های آب بین کره داخلی و خارجی نابرابر باشد.

Cl 3 Cl 2 H 2 O Cl ( H 2 O ) 2

بنفش سبز روشن سبز تیره

2.ایزومریسم یونیزاسیون با سهولت متفاوت تفکیک یون ها از کره های داخلی و خارجی مجتمع همراه است.

4 Cl 2 ] Br 2 4 Br 2 ] Cl 2

SO 4 و Br - سولفات برومو-پنتامین-کبالت (III) و سولفات برومو-پنتامین-کبالت (III).

Cl و NO 2 - کلرید-نیترو-کلرو-دی اتیلن دی آمین- کبالت (III) اینیتیت دی کلرو- دی اتیلن دی آمین- کبالت (III).

3. ایزومریسم هماهنگی فقط در ترکیبات دو کمپلکس یافت می شود

[Co(NH 3) 6 ] [Co(CN) 6]

ایزومریسم هماهنگیدر ترکیبات پیچیده ای که کاتیون و آنیون هر دو پیچیده هستند، رخ می دهد.

به عنوان مثال، - تتراکلرو-(II) پلاتین تترامین-کروم(II) و تتراکلرو-(II) کرومات تترامین-پلاتین(II) ایزومرهای هماهنگی هستند.

4. ایزومریسم ارتباطی تنها زمانی اتفاق می افتد که لیگاندهای تک دندانی بتوانند از طریق دو اتم مختلف هماهنگ شوند.

5. ایزومریسم فضایی با توجه به این واقعیت که لیگاندهای یکسان در اطراف KO یا نزدیک آن قرار دارند (cis)، یا مخالف ( ترنس).

ایزومر سیس (کریستال های نارنجی) ایزومر ترانس (کریستال های زرد)

ایزومرهای دی کلرو-دیامین-پلاتین

با آرایش چهار وجهی لیگاندها، ایزومریسم سیس ترانس غیرممکن است.

6. ایزومریسم آینه ای (نوری)., به عنوان مثال، در دی کلرو-دی اتیلن دی آمین-کروم (III) + کاتیون:

همانطور که در مورد مواد آلی، ایزومرهای آینه ای دارای خواص فیزیکی و شیمیایی یکسانی هستند و در عدم تقارن بلورها و جهت چرخش صفحه قطبش نور متفاوت هستند.

7. ایزومریسم لیگاند به عنوان مثال، برای (NH 2) 2 (CH 2) 4 ایزومرهای زیر امکان پذیر است: (NH 2) - (CH 2) 4 -NH 2، CH 3 -NH-CH 2 -CH 2 -NH-CH 3 ، NH 2 -CH(CH 3) -CH 2 -CH 2 -NH 2

مشکل ارتباط در ارتباطات پیچیدهماهیت اتصال در CS متفاوت است و در حال حاضر از سه رویکرد برای توضیح استفاده می شود: روش BC، روش MO و روش نظریه میدان کریستالی.

روش قبل از میلادپولین معرفی کرد. اصول اساسی روش:

1. پیوند در CS در نتیجه تعامل دهنده و گیرنده ایجاد می شود. لیگاندها جفت الکترون را فراهم می کنند و عامل کمپلکس کننده اوربیتال های آزاد را فراهم می کند. معیار استحکام پیوند، میزان همپوشانی مداری است.

2. اوربیتال های KO تحت هیبریداسیون قرار می گیرند، نوع هیبریداسیون با تعداد، ماهیت و ساختار الکترونیکی لیگاندها تعیین می شود. هیبریداسیون CO توسط هندسه مجتمع تعیین می شود.

3. تقویت اضافی کمپلکس به دلیل این واقعیت است که همراه با s-bond یک پیوند p تشکیل می شود.

4. خواص مغناطیسی کمپلکس با تعداد الکترون های جفت نشده تعیین می شود.

5. هنگامی که یک کمپلکس تشکیل می شود، توزیع الکترون ها در اوربیتال ها می تواند با اتم های خنثی باقی بماند یا دستخوش تغییرات شود. این بستگی به ماهیت لیگاندها و میدان الکترواستاتیک آن دارد. مجموعه ای از لیگاندهای طیف شیمیایی توسعه یافته است. اگر لیگاندها میدان قوی داشته باشند، الکترون‌ها را جابه‌جا می‌کنند و باعث جفت شدن آن‌ها و تشکیل یک پیوند جدید می‌شوند.

سری های طیف شیمیایی لیگاندها:

CN - >NO 2 - >NH 3 >CNS - >H 2 O>F - >OH - >Cl - >Br -

6. روش BC امکان توضیح تشکیل پیوندها را حتی در کمپلکس های خنثی و کلاسر فراهم می کند

K 3 K 3

1. در CS اول، لیگاندها یک میدان قوی ایجاد می کنند، در دوم - یک میدان ضعیف

2. اوربیتال های ظرفیت آهن را رسم کنید:

3. خواص دهنده لیگاندها را در نظر بگیرید: CN - دارای اوربیتال های الکترون آزاد و دهنده جفت الکترون هستند.
ارسال شده در ref.rf
CN - میدان قوی دارد، روی اوربیتال های سه بعدی عمل می کند و آنها را متراکم می کند.

در نتیجه، 6 پیوند تشکیل می شود که اوربیتال های 3 بعدی داخلی، ᴛ.ᴇ، در پیوند شرکت می کنند. یک کمپلکس داخل اوربیتال تشکیل می شود. این مجموعه پارامغناطیس و کم اسپین است، زیرا یک الکترون جفت نشده وجود دارد. مجتمع پایدار است، زیرا اوربیتال های داخلی اشغال شده اند.

یون‌های F دارای اوربیتال‌های الکترون آزاد هستند و اهداکننده‌های جفت الکترون هستند؛ آنها میدان ضعیفی دارند و بنابراین نمی‌توانند الکترون‌ها را در سطح سه بعدی متراکم کنند.

در نتیجه، یک مجموعه پارامغناطیس، با چرخش بالا و مدار بیرونی تشکیل می شود. ناپایدار و واکنش پذیر.

مزایای روش BC: محتوای اطلاعاتی

معایب روش BC: این روش برای طیف خاصی از مواد مناسب است، روش خواص نوری (رنگ) را توضیح نمی دهد، ارزیابی انرژی ارائه نمی دهد، زیرا در برخی موارد، یک مجتمع درجه دوم به جای مجموعه چهار وجهی مطلوب تر از نظر انرژی تشکیل می شود.

اتصالات پیچیده - مفهوم و انواع طبقه بندی و ویژگی های دسته "اتصالات پیچیده." 2017، 2018.

شیمی عمومی: کتاب درسی / A. V. Zholnin; ویرایش شده توسط V. A. Popkova، A. V. Zholnina. - 2012. - 400 ص: بیمار.

فصل 7. اتصالات پیچیده

فصل 7. اتصالات پیچیده

عناصر پیچیده تشکیل دهنده زندگی هستند.

K. B. Yatsimirsky

ترکیبات پیچیده گسترده ترین و متنوع ترین دسته از ترکیبات هستند. موجودات زنده حاوی ترکیبات پیچیده ای از فلزات بیوژنیک با پروتئین ها، اسیدهای آمینه، پورفیرین ها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها و ترکیبات ماکروسیکلیک هستند. مهمترین فرآیندهای زندگی با مشارکت ترکیبات پیچیده رخ می دهد. برخی از آنها (هموگلوبین، کلروفیل، هموسیانین، ویتامین B 12 و غیره) نقش بسزایی در فرآیندهای بیوشیمیایی دارند. بسیاری از داروها حاوی مجتمع های فلزی هستند. به عنوان مثال، انسولین (کمپلکس روی)، ویتامین B12 (کبالت کمپلکس)، پلاتینول (کمپلکس پلاتین) و غیره.

7.1. تئوری هماهنگی A. WERNER

ساختار ترکیبات پیچیده

هنگام تعامل ذرات، هماهنگی متقابل ذرات مشاهده می شود که می تواند به عنوان فرآیند تشکیل پیچیده تعریف شود. به عنوان مثال، فرآیند هیدراتاسیون یون ها با تشکیل کمپلکس های آبی به پایان می رسد. واکنش های کمپلکس با انتقال جفت الکترون همراه است و منجر به تشکیل یا تخریب ترکیبات درجه بالاتر، به اصطلاح ترکیبات پیچیده (هماهنگی) می شود. ویژگی ترکیبات پیچیده وجود یک پیوند هماهنگی در آنها است که بر اساس مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می شود:

ترکیبات پیچیده ترکیباتی هستند که هم در حالت کریستالی و هم در محلول وجود دارند که یک ویژگی است

که وجود یک اتم مرکزی است که توسط لیگاندها احاطه شده است. ترکیبات پیچیده را می توان به عنوان ترکیبات پیچیده مرتبه بالاتر، متشکل از مولکول های ساده که قادر به وجود مستقل در محلول هستند، در نظر گرفت.

بر اساس نظریه هماهنگی ورنر، یک ترکیب پیچیده به دو دسته تقسیم می شود درونی؛ داخلیو کره بیرونیاتم مرکزی با لیگاندهای اطرافش کره داخلی مجموعه را تشکیل می دهند. معمولاً در براکت های مربع قرار می گیرد. هر چیز دیگری در ترکیب پیچیده، کره بیرونی را تشکیل می دهد و خارج از پرانتز نوشته می شود. تعداد معینی لیگاند در اطراف اتم مرکزی قرار می گیرد که مشخص می شود شماره هماهنگی(kch). تعداد لیگاندهای هماهنگ اغلب 6 یا 4 است. لیگاند محل هماهنگی نزدیک اتم مرکزی را اشغال می کند. هماهنگی خواص لیگاندها و اتم مرکزی را تغییر می دهد. لیگاندهای هماهنگ اغلب با استفاده از واکنش های شیمیایی مشخصه آنها در حالت آزاد قابل شناسایی نیستند. به ذرات محکم‌تر کره داخلی می‌گویند کمپلکس (یون پیچیده).نیروهای کششی بین اتم مرکزی و لیگاندها (پیوند کووالانسی با مکانیسم تبادل و (یا) دهنده - گیرنده ایجاد می شود) و نیروهای دافعه بین لیگاندها وجود دارد. اگر بار کره داخلی 0 باشد، کره هماهنگی بیرونی وجود ندارد.

اتم مرکزی (عامل کمپلکس کننده)- اتم یا یونی که موقعیت مرکزی را در یک ترکیب پیچیده اشغال می کند. نقش یک عامل کمپلکس کننده اغلب توسط ذراتی انجام می شود که دارای اوربیتال آزاد و بار هسته ای به اندازه کافی بزرگ هستند و بنابراین می توانند پذیرنده الکترون باشند. اینها کاتیونهای عناصر انتقالی هستند. قوی ترین عوامل کمپلکس کننده عناصر گروه های IB و VIIB هستند. به ندرت به عنوان یک عامل کمپلکس کننده

عوامل اصلی اتم های خنثی عناصر d و اتم های غیر فلزات در درجات مختلف اکسیداسیون - . تعداد اوربیتال های اتمی آزاد ارائه شده توسط عامل کمپلکس، عدد هماهنگی آن را تعیین می کند. مقدار عدد هماهنگی به عوامل زیادی بستگی دارد، اما معمولاً برابر با دو برابر بار یون کمپلکس است:

لیگاندها- یون ها یا مولکول هایی که مستقیماً با عامل کمپلکس کننده مرتبط هستند و اهداکننده جفت الکترون هستند. این سیستم های غنی از الکترون با داشتن جفت الکترون آزاد و متحرک می توانند اهدا کننده الکترون باشند، به عنوان مثال:

ترکیبات عناصر p خاصیت تشکیل کمپلکس را نشان می دهند و به عنوان لیگاند در ترکیب پیچیده عمل می کنند. لیگاندها می توانند اتم ها و مولکول ها (پروتئین، اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها) باشند. بر اساس تعداد پیوندهای تشکیل شده توسط لیگاندها با عامل کمپلکس کننده، لیگاندها به لیگاندهای تک، دی و چند دندانه تقسیم می شوند.لیگاندهای فوق (مولکول ها و آنیون ها) تک دندانه هستند، زیرا آنها اهداکننده یک جفت الکترون هستند. لیگاندهای Bidentate شامل مولکول ها یا یون های حاوی دو گروه عاملی هستند که قادر به اهدای دو جفت الکترون هستند:

لیگاندهای چند دندانه شامل لیگاند اتیلن دی آمین تتراستیک اسید 6 دندانه ای هستند:

تعداد مکان های اشغال شده توسط هر لیگاند در کره داخلی یک ترکیب پیچیده نامیده می شود ظرفیت هماهنگی (دندانه) لیگاند.با تعداد جفت الکترون لیگاند که در تشکیل پیوند هماهنگی با اتم مرکزی شرکت می کنند تعیین می شود.

علاوه بر ترکیبات پیچیده، شیمی هماهنگی نمک‌های مضاعف، هیدرات‌های کریستالی را پوشش می‌دهد که در یک محلول آبی به اجزای تشکیل‌دهنده تجزیه می‌شوند، که در حالت جامد در بسیاری از موارد شبیه به ترکیبات پیچیده هستند، اما ناپایدار هستند.

پایدارترین و متنوع ترین کمپلکس ها در ترکیب و عملکرد توسط عناصر d تشکیل می شوند. به ویژه ترکیبات پیچیده عناصر انتقالی مهم هستند: آهن، منگنز، تیتانیوم، کبالت، مس، روی و مولیبدن. عناصر بیوژنیک (Na، K، Mg، Ca) تنها با لیگاندهای یک ساختار حلقوی خاص، ترکیبات پیچیده را تشکیل می دهند و همچنین به عنوان یک عامل کمپلکس کننده عمل می کنند. بخش اصلی آرعناصر (N, P, S, O) بخش فعال ذرات کمپلکس کننده (لیگاندها) از جمله بیولیگاندها است. این اهمیت بیولوژیکی آنهاست.

در نتیجه، توانایی تشکیل کمپلکس یک ویژگی کلی عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که این توانایی به ترتیب زیر کاهش می یابد: f> د> پ> س

7.2. تعیین بار ذرات اصلی یک ترکیب پیچیده

بار کره داخلی یک ترکیب پیچیده، مجموع جبری بارهای ذرات تشکیل دهنده آن است. به عنوان مثال، بزرگی و علامت بار یک مجتمع به صورت زیر تعیین می شود. بار یون آلومینیوم +3 است، بار کل شش یون هیدروکسید 6- است. بنابراین بار کمپلکس (+3) + (-6) = -3 و فرمول کمپلکس 3- است. بار یون مختلط از نظر عددی برابر با بار کل کره بیرونی است و علامت آن مخالف است. به عنوان مثال، بار کره خارجی K 3 +3 است. بنابراین بار یون مختلط 3- است. بار عامل کمپلکس از نظر بزرگی برابر و از نظر علامت با مجموع جبری بارهای تمام ذرات دیگر ترکیب مختلط برابر است. بنابراین، در K 3 بار یون آهن +3 است، زیرا بار کل سایر ذرات ترکیب پیچیده (+3) + (-6) = -3 است.

7.3. نامگذاری اتصالات پیچیده

اصول نامگذاری در آثار کلاسیک ورنر توسعه یافت. مطابق با آنها، در یک ترکیب پیچیده ابتدا کاتیون و سپس آنیون نامیده می شود. اگر ترکیبی از نوع غیر الکترولیتی باشد، در یک کلمه نامیده می شود. نام یک یون مختلط در یک کلمه نوشته می شود.

لیگاند خنثی همان مولکول نامیده می شود و یک "o" به لیگاندهای آنیونی اضافه می شود. برای یک مولکول آب هماهنگ، از نام "آکوا" استفاده می شود. برای نشان دادن تعداد لیگاندهای یکسان در کره داخلی مجتمع، اعداد یونانی di-، tri-، tetra-، penta-، hexa- و غیره به عنوان پیشوند قبل از نام لیگاندها استفاده می شود. پیشوند monone استفاده می شود. لیگاندها به ترتیب حروف الفبا فهرست شده اند. نام لیگاند به عنوان یک کل واحد در نظر گرفته می شود. پس از نام لیگاند، نام اتم مرکزی با نشان دادن حالت اکسیداسیون وجود دارد که با اعداد رومی داخل پرانتز نشان داده شده است. کلمه ammin (با دو "m") در رابطه با آمونیاک نوشته شده است. برای تمام آمین های دیگر، فقط یک "m" استفاده می شود.

C1 3 - هگزامین کبالت (III) کلرید.

C1 3 - آکواپنتامین کبالت (III) کلرید.

Cl 2 - کلرید پنتا متیل آمین کلروکوبالت (III).

دی آمین برومپلاتین (II).

اگر یون مختلط یک آنیون باشد، نام لاتین آن دارای پایان "am" است.

(NH 4) 2 - تتراکلروپالادات آمونیوم (II).

K - پلاتینات پنتابرومامین پتاسیم (IV).

K 2 - تترارودانوکبالتات پتاسیم (II).

نام لیگاند پیچیده معمولاً در داخل پرانتز قرار می گیرد.

NO 3 - نیترات دی کلرو دی (اتیلن دی آمین) کبالت (III).

Br - برومو-تریس-(تری فنیل فسفین) پلاتین (II) برمید.

در مواردی که لیگاند دو یون مرکزی را به هم متصل می کند، قبل از نام آن از یک حرف یونانی استفاده می شودμ.

چنین لیگاندهایی نامیده می شوند پلو در آخر لیست شده اند.

7.4. پیوند شیمیایی و ساختار ترکیبات پیچیده

در تشکیل ترکیبات پیچیده، برهمکنش دهنده-گیرنده بین لیگاند و اتم مرکزی نقش مهمی ایفا می کند. دهنده جفت الکترون معمولا یک لیگاند است. پذیرنده یک اتم مرکزی است که دارای اوربیتال های آزاد است. این پیوند قوی است و با حل شدن کمپلکس (غیر یونی) نمی شکند و به آن می گویند هماهنگی

همراه با o-bonds، پیوند π با توجه به مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل می شود. در این مورد، اهداکننده یک یون فلزی است که الکترون‌های d زوج خود را به لیگاندی که دارای اوربیتال‌های خالی انرژی مطلوبی است، اهدا می‌کند. به این گونه اتصالات داتیو می گویند. آنها تشکیل می شوند:

الف) به دلیل همپوشانی اوربیتال های خالی p فلز با اوربیتال d فلز که حاوی الکترون هایی است که وارد پیوند σ نشده اند.

ب) هنگامی که اوربیتال های خالی لیگاند با اوربیتال های d پر از فلز همپوشانی دارند.

معیار قدرت آن میزان همپوشانی اوربیتال های لیگاند و اتم مرکزی است. جهت پیوندهای اتم مرکزی هندسه مجموعه را تعیین می کند. برای توضیح جهت پیوندها، از ایده هایی در مورد هیبریداسیون اوربیتال های اتمی اتم مرکزی استفاده می شود. اوربیتال‌های ترکیبی اتم مرکزی نتیجه اختلاط اوربیتال‌های اتمی نابرابر هستند، در نتیجه شکل و انرژی اوربیتال‌ها متقابلاً تغییر می‌کند و اوربیتال‌هایی با شکل و انرژی مشابه جدید تشکیل می‌شوند. تعداد اوربیتال های هیبریدی همیشه با تعداد اوربیتال های اصلی برابر است. ابرهای ترکیبی در اتم در حداکثر فاصله از یکدیگر قرار دارند (جدول 7.1).

جدول 7.1.انواع هیبریداسیون اوربیتال های اتمی یک عامل کمپلکس کننده و هندسه برخی از ترکیبات پیچیده

ساختار فضایی مجموعه با نوع هیبریداسیون اوربیتال های ظرفیت و تعداد جفت الکترون های تنها موجود در سطح انرژی ظرفیت آن تعیین می شود.

کارایی برهمکنش دهنده-گیرنده بین لیگاند و عامل کمپلکس کننده و در نتیجه استحکام پیوند بین آنها (پایداری کمپلکس) با قطبش پذیری آنها تعیین می شود. توانایی تبدیل پوسته های الکترونیکی خود تحت تأثیر خارجی. بر اساس این معیار، معرف ها به دو دسته تقسیم می شوند "سخت"یا قطبش کم، و "نرم" -به راحتی قابل پلاریزه شدن قطبیت یک اتم، مولکول یا یون به اندازه و تعداد لایه های الکترونی آن بستگی دارد. هرچه شعاع و الکترون های یک ذره کوچکتر باشد، قطبش کمتری دارد. هرچه شعاع کوچکتر و الکترون های یک ذره کمتر باشد، قطبی شدن آن بدتر است.

اسیدهای سخت با اتمهای الکترونگاتیوی O، N، F لیگاندها (بازهای سخت) کمپلکسهای قوی (سخت) تشکیل می دهند و اسیدهای نرم با اتمهای دهنده P، S و I لیگاندها کمپلکسهای قوی (نرم) تشکیل می دهند که دارای الکترونگاتیوی کم و زیاد هستند. قطبی پذیری ما در اینجا جلوه ای از اصل کلی «مثل با شبیه» را می بینیم.

یون های سدیم و پتاسیم به دلیل صلبیت عملا کمپلکس های پایداری با سوبستراهای زیستی تشکیل نمی دهند و در محیط های فیزیولوژیکی به صورت کمپلکس های آبی یافت می شوند. یون های Ca 2 + و Mg 2 + مجتمع های نسبتاً پایداری با پروتئین ها تشکیل می دهند و بنابراین در محیط های فیزیولوژیکی در هر دو حالت یونی و محدود یافت می شوند.

یون های عناصر d با سوبستراهای زیستی (پروتئین ها) کمپلکس های قوی تشکیل می دهند. و اسیدهای نرم Cd، Pb، Hg بسیار سمی هستند. آنها مجتمع های قوی با پروتئین های حاوی گروه های سولفیدریل R-SH تشکیل می دهند:

یون سیانید سمی است. لیگاند نرم به طور فعال با فلزات d در کمپلکس هایی با سوبستراهای زیستی برهمکنش می کند و دومی را فعال می کند.

7.5. جداسازی ترکیبات پیچیده. پایداری مجتمع ها. مجتمع های حساس و بی اثر

هنگامی که ترکیبات پیچیده در آب حل می‌شوند، معمولاً مانند الکترولیت‌های قوی به یون‌های کره‌های بیرونی و درونی تجزیه می‌شوند، زیرا این یون‌ها عمدتاً توسط نیروهای الکترواستاتیکی به صورت یونوژنیک متصل می‌شوند. این به عنوان تفکیک اولیه ترکیبات پیچیده ارزیابی می شود.

تفکیک ثانویه یک ترکیب پیچیده، تجزیه کره داخلی به اجزای تشکیل دهنده آن است. این فرآیند مانند الکترولیت های ضعیف رخ می دهد، زیرا ذرات کره داخلی به صورت غیریونی (توسط پیوندهای کووالانسی) به هم متصل می شوند. تفکیک ماهیت گام به گام است:

برای توصیف کیفی پایداری کره داخلی یک ترکیب پیچیده، از یک ثابت تعادل استفاده می شود که تفکیک کامل آن را توصیف می کند، به نام ثابت ناپایداری مجتمع(Kn). برای یک آنیون پیچیده، بیان ثابت ناپایداری به شکل زیر است:

هرچه مقدار Kn کمتر باشد، کره داخلی ترکیب پیچیده پایدارتر است، یعنی. کمتر در محلول آبی تفکیک می شود. اخیراً به جای Kn از مقدار ثابت پایداری (Ku) استفاده می شود - متقابل Kn. هر چه مقدار Ku بالاتر باشد، کمپلکس پایدارتر است.

ثابت های پایداری پیش بینی جهت فرآیندهای تبادل لیگاند را ممکن می سازد.

در یک محلول آبی، یون فلزی به شکل کمپلکس های آبی وجود دارد: 2 + - آهن هگزاکواتیک (II)، 2 + - مس تتراآکوا (II). هنگام نوشتن فرمول های یون های هیدراته، مولکول های آب هماهنگ پوسته هیدراتاسیون را نشان نمی دهیم، بلکه منظور ما آنهاست. تشکیل کمپلکس بین یک یون فلزی و هر لیگاند به عنوان واکنش جایگزینی یک مولکول آب در کره هماهنگی داخلی توسط این لیگاند در نظر گرفته می شود.

واکنش های تبادل لیگاند بر اساس مکانیسم واکنش های SN-Type پیش می رود. مثلا:

مقادیر ثابت های پایداری ارائه شده در جدول 7.2 نشان می دهد که به دلیل فرآیند کمپلکس شدن، اتصال قوی یون ها در محلول های آبی رخ می دهد که نشان دهنده اثربخشی استفاده از این نوع واکنش برای اتصال یون ها به ویژه با لیگاندهای پلی دندانه است.

جدول 7.2.پایداری کمپلکس های زیرکونیوم

برخلاف واکنش های تبادل یونی، تشکیل ترکیبات پیچیده اغلب یک فرآیند شبه آنی نیست. به عنوان مثال، هنگامی که آهن (III) با اسید نیتریلوتری متیلن فسفونیک واکنش می دهد، پس از 4 روز تعادل برقرار می شود. برای ویژگی های جنبشی مجتمع ها از مفاهیم زیر استفاده می شود: لاغر(با واکنش سریع) و بی اثر(آهسته واکنش نشان می دهد). طبق پیشنهاد G. Taube، کمپلکس‌های ناپایدار آن‌هایی در نظر گرفته می‌شوند که لیگاندها را در مدت 1 دقیقه در دمای اتاق و غلظت محلول 0.1 M مبادله می‌کنند. لازم است به وضوح بین مفاهیم ترمودینامیکی [قوی (پایدار)/ تمایز قائل شد کمپلکس های شکننده (ناپایدار)] و جنبشی [بی اثر و ناپایدار].

در کمپلکس های حساس، جایگزینی لیگاند به سرعت اتفاق می افتد و تعادل به سرعت برقرار می شود. در کمپلکس های بی اثر، جایگزینی لیگاند به کندی اتفاق می افتد.

بنابراین، کمپلکس بی اثر 2+ در یک محیط اسیدی از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است: ثابت ناپایداری 10-6 است و کمپلکس ناپایدار 2- بسیار پایدار است: ثابت پایداری 10-30 است. Taube پایداری کمپلکس ها را با ساختار الکترونیکی اتم مرکزی مرتبط می کند. بی اثر بودن کمپلکس ها عمدتاً مشخصه یون هایی با پوسته d ناقص است. کمپلکس های بی اثر شامل کمپلکس های Co و Cr هستند. کمپلکس های سیانید بسیاری از کاتیون ها با سطح خارجی s 2 p 6 حساس هستند.

7.6. خواص شیمیایی مجتمع ها

فرآیندهای کمپلکس عملاً بر خواص تمام ذرات تشکیل دهنده کمپلکس تأثیر می گذارد. هر چه استحکام پیوند بین لیگاند و عامل کمپلکس کننده بیشتر باشد، خواص اتم مرکزی و لیگاندها در محلول کمتر ظاهر می شود و ویژگی های کمپلکس بیشتر قابل توجه است.

ترکیبات پیچیده فعالیت شیمیایی و بیولوژیکی را در نتیجه اشباع نشدن هماهنگی اتم مرکزی (اربیتال‌های آزاد وجود دارد) و حضور جفت الکترون آزاد لیگاندها از خود نشان می‌دهند. در این حالت، کمپلکس دارای خواص الکتروفیل و هسته دوست است که با خواص اتم مرکزی و لیگاندها متفاوت است.

لازم است تأثیر ساختار پوسته هیدراتاسیون مجتمع بر فعالیت شیمیایی و بیولوژیکی در نظر گرفته شود. روند آموزش

تشکیل کمپلکس ها بر خواص اسید-باز ترکیب پیچیده تأثیر می گذارد. تشکیل اسیدهای پیچیده به ترتیب با افزایش قدرت اسید یا باز همراه است. بنابراین، هنگامی که اسیدهای پیچیده از اسیدهای ساده تشکیل می‌شوند، انرژی اتصال با یون‌های H+ کاهش می‌یابد و بر این اساس قدرت اسید افزایش می‌یابد. اگر یون OH - در کره بیرونی قرار داشته باشد، پیوند بین کاتیون کمپلکس و یون هیدروکسید کره خارجی کاهش می یابد و خواص اساسی کمپلکس افزایش می یابد. برای مثال، هیدروکسید مس Cu(OH) 2 یک باز ضعیف و کم محلول است. هنگام قرار گرفتن در معرض آمونیاک، آمونیاک مس (OH) 2 تشکیل می شود. چگالی بار 2+ در مقایسه با Cu 2+ کاهش می یابد، پیوند با یون های OH - ضعیف می شود و (OH) 2 به عنوان یک پایه قوی رفتار می کند. خواص اسید-باز لیگاندهای متصل به یک عامل کمپلکس کننده معمولاً بیشتر از خواص اسید-باز آنها در حالت آزاد است. به عنوان مثال، هموگلوبین (Hb) یا اکسی هموگلوبین (HbO 2) به دلیل گروه های کربوکسیل آزاد پروتئین گلوبین، که لیگاند HHb ↔ H + + Hb - است، خواص اسیدی از خود نشان می دهند. در عین حال، آنیون هموگلوبین، به دلیل وجود گروه های آمینه پروتئین گلوبین، خواص اساسی از خود نشان می دهد و بنابراین اکسید اسیدی CO 2 را برای تشکیل آنیون کربامینو هموگلوبین (HbCO 2 -): CO 2 + Hb - ↔ HbCO 2 - متصل می کند. .

کمپلکس‌ها به دلیل تبدیل‌های اکسیداسیون و کاهش عامل کمپلکس‌کننده، که حالت‌های اکسیداسیون پایدار را تشکیل می‌دهند، خواص ردوکس را نشان می‌دهند. فرآیند کمپلکس سازی به شدت بر مقادیر پتانسیل کاهش عناصر d تأثیر می گذارد. اگر شکل احیا شده کاتیون‌ها با لیگاند معین کمپلکس پایدارتری نسبت به شکل اکسید شده آن تشکیل دهد، پتانسیل افزایش می‌یابد. کاهش پتانسیل زمانی اتفاق می‌افتد که فرم اکسید شده کمپلکس پایدارتری را تشکیل دهد.به عنوان مثال، تحت تأثیر عوامل اکسید کننده: نیتریت ها، نیترات ها، NO 2، H 2 O 2، هموگلوبین در نتیجه اکسیداسیون اتم مرکزی به متهموگلوبین تبدیل می شود.

اوربیتال ششم در تشکیل اکسی هموگلوبین استفاده می شود. همین اوربیتال در ایجاد پیوند با مونوکسید کربن نقش دارد. در نتیجه، یک مجتمع ماکروسیکلیک با آهن تشکیل می شود - کربوکسی هموگلوبین. این کمپلکس 200 برابر پایدارتر از کمپلکس آهن-اکسیژن در هم است.

برنج. 7.1.تغییرات شیمیایی هموگلوبین در بدن انسان طرحی از کتاب: Slesarev V.I. مبانی شیمی زنده، 2000

تشکیل یون های کمپلکس بر فعالیت کاتالیزوری یون های کمپلکس تاثیر می گذارد. در برخی موارد، فعالیت افزایش می یابد. این به دلیل تشکیل سیستم‌های ساختاری بزرگ در محلول است که می‌توانند در ایجاد محصولات میانی شرکت کنند و انرژی فعال‌سازی واکنش را کاهش دهند. به عنوان مثال، اگر Cu 2 + یا NH 3 به H 2 O 2 اضافه شود، فرآیند تجزیه تسریع نمی شود. در حضور کمپلکس 2+ که در یک محیط قلیایی تشکیل می شود، تجزیه پراکسید هیدروژن 40 میلیون بار تسریع می یابد.

بنابراین، در مورد هموگلوبین می توان خواص ترکیبات پیچیده را در نظر گرفت: اسید-باز، کمپلکس و ردوکس.

7.7. طبقه بندی اتصالات پیچیده

سیستم های مختلفی برای طبقه بندی ترکیبات پیچیده وجود دارد که بر اساس اصول متفاوتی بنا شده اند.

1. با توجه به تعلق ترکیبات پیچیده به دسته خاصی از ترکیبات:

اسیدهای پیچیده H 2;

پایه های پیچیده OH;

نمک های پیچیده K4.

2. بر اساس ماهیت لیگاند: کمپلکس های آبی، آمونیاک، کمپلکس های اسیدی (آنیون های اسیدهای مختلف، K 4 به عنوان لیگاند عمل می کنند؛ کمپلکس های هیدروکسی (گروه های هیدروکسیل، K 3 به عنوان لیگاند عمل می کنند)، کمپلکس هایی با لیگاندهای ماکروسیکلیک، که درون آن ها اتم

3. با توجه به علامت بار کمپلکس: کاتیونی - کاتیون پیچیده در ترکیب پیچیده Cl 3; آنیونی - آنیون پیچیده در ترکیب پیچیده K. خنثی - بار کمپلکس 0 است. ترکیب پیچیده مثلاً کره بیرونی ندارد. این یک فرمول دارویی ضد سرطان است.

4. با توجه به ساختار داخلی مجموعه:

الف) بسته به تعداد اتم های عامل کمپلکس کننده: تک هسته ای- ذره پیچیده حاوی یک اتم از یک عامل کمپلکس کننده است، برای مثال Cl 3. چند هسته ای- ذره پیچیده حاوی چندین اتم از یک عامل کمپلکس کننده - یک مجتمع آهن-پروتئین است:

ب) بسته به تعداد انواع لیگاندها، کمپلکس ها متمایز می شوند: همگن (تک لیگاند)،حاوی یک نوع لیگاند، به عنوان مثال 2+، و غیر مشابه (چند لیگاند)- دو نوع لیگاند یا بیشتر، به عنوان مثال Pt(NH 3) 2 Cl 2. این مجموعه شامل لیگاندهای NH 3 و Cl - است. ترکیبات پیچیده حاوی لیگاندهای مختلف در کره داخلی با ایزومری هندسی مشخص می شوند، زمانی که با همان ترکیب کره داخلی، لیگاندهای موجود در آن به طور متفاوت نسبت به یکدیگر قرار دارند.

ایزومرهای هندسی ترکیبات پیچیده نه تنها از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی، بلکه در فعالیت بیولوژیکی نیز متفاوت هستند. ایزومر سیس از Pt(NH3)2Cl2 دارای فعالیت ضد توموری مشخص است، اما ایزومر ترانس ندارد.

ج) بسته به دانسیته لیگاندهایی که مجتمع های تک هسته ای را تشکیل می دهند، گروه ها را می توان تشخیص داد:

کمپلکس های تک هسته ای با لیگاندهای تک دندانی، به عنوان مثال 3+.

کمپلکس های تک هسته ای با لیگاندهای چند دندانه. ترکیبات پیچیده با لیگاندهای چند دندانه نامیده می شوند ترکیبات کلات؛

د) اشکال حلقوی و غیر حلقوی ترکیبات پیچیده.

7.8. مجتمع های کلات. مجتمع ها. کامپلکسون ها

ساختارهای حلقوی که در نتیجه افزودن یک یون فلزی به دو یا چند اتم دهنده متعلق به یک مولکول عامل کیلیت تشکیل می شوند، نامیده می شوند. ترکیبات کلاتبه عنوان مثال، مس گلیسینات:

در آنها، عامل کمپلکس کننده، همانطور که بود، به لیگاند منتهی می شود، مانند پنجه ها با پیوندهایی پوشیده شده است، بنابراین، سایر چیزها که برابر هستند، پایداری بالاتری نسبت به ترکیباتی دارند که حاوی حلقه نیستند. پایدارترین چرخه ها آنهایی هستند که از پنج یا شش لینک تشکیل شده اند.این قانون اولین بار توسط L.A. چوگایف. تفاوت

پایداری کمپلکس کلات و پایداری آنالوگ غیر حلقوی آن نامیده می شود اثر شلیت

لیگاندهای Polydentate که شامل 2 نوع گروه هستند، به عنوان عوامل کیلیت عمل می کنند:

1) گروه هایی که به دلیل واکنش های مبادله ای قادر به تشکیل پیوندهای قطبی کووالانسی هستند (دهنده پروتون، گیرنده های جفت الکترون) -CH 2 COOH، -CH 2 PO(OH) 2، -CH 2 SO 2 OH، - گروه های اسیدی (مراکز).

2) گروه های دهنده جفت الکترون: ≡N، >NH، >C=O، -S-، -OH، - گروه های اصلی (مراکز).

اگر چنین لیگاندهایی کره هماهنگی داخلی کمپلکس را اشباع کنند و بار یون فلز را کاملاً خنثی کنند، ترکیبات نامیده می شوند. در داخل مجتمعبه عنوان مثال، مس گلیسینات. در این مجموعه هیچ کره خارجی وجود ندارد.

گروه بزرگی از مواد آلی حاوی مراکز بازی و اسیدی در مولکول نامیده می شوند کمپلکس هااینها اسیدهای پلی بازیک هستند. ترکیبات کلات که توسط کمپلکس ها در هنگام برهم کنش با یون های فلزی تشکیل می شوند نامیده می شوند کمپلکس ها،برای مثال کمپلکسونات منیزیم با اتیلن دی آمین تترا استیک اسید:

در محلول آبی، کمپلکس به شکل آنیونی وجود دارد.

کمپلکسون ها و کمپلکسونات ها مدل ساده ای از ترکیبات پیچیده تر موجودات زنده هستند: اسیدهای آمینه، پلی پپتیدها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، آنزیم ها، ویتامین ها و بسیاری از ترکیبات درون زا.

در حال حاضر طیف وسیعی از کمپلکس های مصنوعی با گروه های عملکردی مختلف تولید می شود. فرمول کمپلکس های اصلی در زیر ارائه شده است:

کمپلکس‌ها، تحت شرایط خاص، می‌توانند جفت‌های تکی الکترون (چندین) را برای تشکیل پیوند هماهنگی با یک یون فلزی (s-، p- یا d-element) فراهم کنند. در نتیجه، ترکیبات پایدار از نوع کلات با حلقه های 4، 5، 6 یا 8 عضوی تشکیل می شوند. این واکنش در محدوده وسیعی از pH رخ می دهد. بسته به pH، ماهیت عامل کمپلکس‌کننده و نسبت آن با لیگاند، کمپلکس‌هایی با قدرت و حلالیت متفاوت تشکیل می‌شوند. شیمی تشکیل کمپلکسونات را می توان با معادلات با استفاده از مثال نمک سدیم EDTA (Na 2 H 2 Y ) که در محلول آبی تفکیک می شود نشان داد: Na 2 H 2 Y → 2Na + + H 2 Y 2- و یون H2Y2- با فلزات یونی برهمکنش می کند، صرف نظر از درجه اکسیداسیون کاتیون فلز، اغلب یک یون فلزی با یک مولکول کمپلکس برهمکنش می کند (1:1). واکنش به صورت کمی پیش می رود (Kp> 109).

کمپلکسون ها و کمپلکسون ها دارای خواص آمفوتریک در محدوده وسیعی از pH، توانایی شرکت در واکنش های اکسیداسیون-کاهش، تشکیل کمپلکس، تشکیل ترکیباتی با خواص مختلف بسته به درجه اکسیداسیون فلز، اشباع هماهنگی آن و دارای خواص الکتروفیل و هسته دوست هستند. . همه اینها توانایی اتصال تعداد زیادی از ذرات را تعیین می کند، که به مقدار کمی از معرف اجازه می دهد تا مشکلات بزرگ و متنوع را حل کند.

یکی دیگر از مزایای غیرقابل انکار کمپلکسون ها و کمپلکسون ها سمیت کم و توانایی آنها در تبدیل ذرات سمی است.

کم سمی یا حتی از نظر بیولوژیکی فعال است. محصولات از بین بردن کمپلکس ها در بدن جمع نمی شوند و بی ضرر هستند. سومین ویژگی کمپلکسون ها امکان استفاده از آنها به عنوان منبع ریز عناصر است.

افزایش قابلیت هضم به این دلیل است که ریز عنصر به شکل فعال بیولوژیکی وارد شده و نفوذپذیری غشایی بالایی دارد.

7.9. کمپلکسونات فلزی حاوی فسفر - شکل موثر تبدیل میکرو و درشت عناصر به حالت فعال بیولوژیکی و مدلی برای مطالعه عمل بیولوژیکی عناصر

مفهوم فعالیت بیولوژیکیطیف وسیعی از پدیده ها را پوشش می دهد. از نقطه نظر اثرات شیمیایی، مواد فعال بیولوژیکی (BAS) به طور کلی به عنوان موادی شناخته می شوند که می توانند بر روی سیستم های بیولوژیکی تأثیر بگذارند و عملکردهای حیاتی آنها را تنظیم کنند.

توانایی داشتن چنین تأثیری به عنوان توانایی نشان دادن فعالیت بیولوژیکی تفسیر می شود. تنظیم می تواند خود را در اثرات تحریک، مهار، توسعه اثرات خاص نشان دهد. تجلی شدید فعالیت بیولوژیکی است عمل بیوسیدال،هنگامی که در نتیجه تأثیر یک ماده بیوسید بر بدن، ماده دوم می میرد. در غلظت‌های پایین‌تر، در بیشتر موارد، بیوسیدها به جای کشنده، اثر محرکی بر موجودات زنده دارند.

در حال حاضر تعداد زیادی از این مواد شناخته شده است. با این حال، در بسیاری از موارد، استفاده از مواد فعال بیولوژیکی شناخته شده به اندازه کافی استفاده نمی شود، اغلب با اثربخشی به دور از حداکثر، و استفاده اغلب منجر به عوارض جانبی می شود که می توان با وارد کردن اصلاح کننده ها در مواد فعال بیولوژیکی از بین برد.

کمپلکسون های حاوی فسفر بسته به ماهیت، درجه اکسیداسیون فلز، اشباع هماهنگی، ترکیب و ساختار پوسته هیدراتاسیون، ترکیباتی با خواص مختلف تشکیل می دهند. همه اینها چند عملکردی کمپلکسون ها، توانایی منحصر به فرد آنها در عمل زیر استوکیومتری را تعیین می کند.

اثر یون مشترک و کاربرد گسترده ای در پزشکی، زیست شناسی، اکولوژی و در بخش های مختلف اقتصاد ملی ارائه می دهد.

هنگامی که یک کمپلکس توسط یک یون فلزی هماهنگ می شود، توزیع مجدد چگالی الکترون رخ می دهد. به دلیل مشارکت یک جفت الکترون تنها در برهمکنش دهنده-گیرنده، چگالی الکترونی لیگاند (کمپلکس) به اتم مرکزی تغییر می کند. کاهش بار منفی نسبی روی لیگاند به کاهش دفع کولن واکنش دهنده ها کمک می کند. بنابراین، لیگاند هماهنگ شده برای حمله توسط یک معرف هسته دوست با چگالی الکترون اضافی در مرکز واکنش قابل دسترس تر می شود. تغییر چگالی الکترون از کمپلکس به یون فلز منجر به افزایش نسبی بار مثبت اتم کربن و در نتیجه حمله آسان تر توسط معرف هسته دوست، یون هیدروکسیل می شود. کمپلکس هیدروکسیله، در میان آنزیم‌هایی که فرآیندهای متابولیک را در سیستم‌های بیولوژیکی کاتالیز می‌کنند، یکی از مکان‌های مرکزی را در مکانیسم عمل آنزیمی و سم‌زدایی بدن اشغال می‌کند. در نتیجه برهمکنش چند نقطه ای آنزیم با سوبسترا، جهت گیری رخ می دهد که همگرایی گروه های فعال را در مرکز فعال و انتقال واکنش به حالت درون مولکولی، قبل از شروع واکنش و تشکیل حالت گذار تضمین می کند. که عملکرد آنزیمی FCM را تضمین می کند.تغییرات ساختاری می تواند در مولکول های آنزیم رخ دهد. هماهنگی شرایط اضافی را برای برهمکنش ردوکس بین یون مرکزی و لیگاند ایجاد می کند، زیرا یک ارتباط مستقیم بین عامل اکسید کننده و عامل احیا کننده برقرار می شود و انتقال الکترون ها را تضمین می کند. مجتمع‌های فلزات واسطه FCM ممکن است با انتقال الکترونی از انواع L-M، M-L، M-L-M مشخص شوند که شامل اوربیتال‌های فلز (M) و لیگاندها (L) هستند که به ترتیب با پیوندهای دهنده-پذیرنده در کمپلکس به هم متصل می‌شوند. کمپلکس‌ها می‌توانند به عنوان پلی عمل کنند که در طول آن الکترون‌های کمپلکس‌های چند هسته‌ای بین اتم‌های مرکزی عناصر مشابه یا متفاوت در حالت‌های اکسیداسیون مختلف در نوسان هستند. (کمپلکس های انتقال الکترون و پروتون).کمپلکسون ها خواص کاهنده کمپلکسونات های فلزی را تعیین می کنند که به آنها امکان می دهد خواص آنتی اکسیدانی، سازگاری و عملکردهای هموستاتیک بالایی از خود نشان دهند.

بنابراین، کمپلکس ها ریز عناصر را به شکل فعال بیولوژیکی در دسترس بدن تبدیل می کنند. پایدار تشکیل می دهند

ذرات با هماهنگی اشباع‌شده‌تر، قادر به از بین بردن کمپلکس‌های زیستی نیستند و در نتیجه اشکال کم‌سمی دارند. کمپلکسون ها در موارد اختلال در هموستاز ریز عناصر در بدن اثر مفیدی دارند. یون های عناصر انتقالی به شکل کمپلکسونات در بدن به عنوان عاملی برای تعیین حساسیت بالای سلول ها به عناصر کمیاب از طریق مشارکت آنها در ایجاد گرادیان غلظت بالا و پتانسیل غشایی عمل می کنند. ترکیبات فلزات واسطه FCM دارای خواص تنظیم زیستی هستند.

وجود مراکز اسیدی و بازی در ترکیب FCM خصوصیات آمفوتریک و مشارکت آنها را در حفظ تعادل اسید و باز (حالت ایزوهیدریک) تضمین می کند.

با افزایش تعداد گروه های فسفونی در کمپلکس، ترکیب و شرایط تشکیل کمپلکس های محلول و کم محلول تغییر می کند. افزایش تعداد گروه‌های فسفونی به نفع تشکیل کمپلکس‌های کم محلول در محدوده pH وسیع‌تر است و منطقه وجود آنها را به ناحیه اسیدی تغییر می‌دهد. تجزیه کمپلکس ها در pH بالای 9 اتفاق می افتد.

مطالعه فرآیندهای تشکیل پیچیده با کمپلکس ها امکان توسعه روش هایی را برای سنتز تنظیم کننده های زیستی فراهم کرد:

محرک‌های رشد طولانی‌اثر به شکل شیمیایی کلوئیدی ترکیبات چند هسته‌ای همو و هتروکمپلکس تیتانیوم و آهن هستند.

محرک های رشد به شکل محلول در آب. اینها کمپلکسونات تیتانیوم چند لیگاندی هستند که بر پایه کمپلکس ها و یک لیگاند معدنی هستند.

بازدارنده های رشد کمپلکسات های حاوی فسفر عناصر s هستند.

اثر بیولوژیکی داروهای سنتز شده بر رشد و نمو در آزمایش‌های مزمن روی گیاهان، حیوانات و انسان مورد مطالعه قرار گرفت.

تنظیم زیستی- این یک جهت علمی جدید است که به شما امکان می دهد جهت و شدت فرآیندهای بیوشیمیایی را تنظیم کنید، که می تواند به طور گسترده در پزشکی، دامپروری و تولید محصولات زراعی استفاده شود. این با توسعه روش هایی برای بازگرداندن عملکرد فیزیولوژیکی بدن به منظور پیشگیری و درمان بیماری ها و آسیب شناسی های مرتبط با سن همراه است. کمپلکس ها و ترکیبات پیچیده بر اساس آنها را می توان به عنوان ترکیبات فعال بیولوژیکی امیدوار کننده طبقه بندی کرد. مطالعه عملکرد بیولوژیکی آنها در یک آزمایش مزمن نشان داد که شیمی به دست پزشکان داده شد.

دامداران، کشاورزان و زیست شناسان ابزار نویدبخش جدیدی دارند که به آنها اجازه می دهد تا به طور فعال بر یک سلول زنده تأثیر بگذارند، شرایط تغذیه، رشد و توسعه موجودات زنده را تنظیم کنند.

مطالعه سمیت کمپلکس‌ها و کمپلکسون‌های مورد استفاده، عدم تأثیر کامل داروها بر اندام‌های خونساز، فشار خون، تحریک‌پذیری، تعداد تنفس را نشان داد: هیچ تغییری در عملکرد کبد مشاهده نشد، هیچ اثر سم‌شناسی بر مورفولوژی بافت‌ها مشاهده نشد. اعضای بدن شناسایی شد. نمک پتاسیم HEDP در دوز 5-10 برابر بیشتر از دوز درمانی (10-20 میلی گرم بر کیلوگرم) زمانی که به مدت 181 روز مطالعه شود سمی نیست. در نتیجه، کمپلکس ها ترکیبات کم سمی هستند. آنها به عنوان دارو برای مبارزه با بیماری های ویروسی، مسمومیت با فلزات سنگین و عناصر رادیواکتیو، اختلالات متابولیسم کلسیم، بیماری های بومی و عدم تعادل ریز عناصر در بدن استفاده می شوند. کمپلکس ها و کمپلکسات های حاوی فسفر در معرض فتولیز نیستند.

آلودگي پيشرونده محيط زيست با فلزات سنگين - محصولات فعاليت اقتصادي انسان - يك عامل زيست محيطي دائمي است. آنها می توانند در بدن جمع شوند. زیاده روی و کمبود آنها باعث مسمومیت بدن می شود.

کمپلکسون های فلزی اثر کیلیت بر لیگاند (کمپلکسون) در بدن را حفظ می کنند و برای حفظ هموستاز لیگاند فلزی ضروری هستند. فلزات سنگین گنجانیده شده تا حد معینی در بدن خنثی می شوند و ظرفیت جذب کم از انتقال فلزات در امتداد زنجیره های تغذیه ای جلوگیری می کند، در نتیجه این امر منجر به "بیومینه سازی" خاصی از اثر سمی آنها می شود که به ویژه برای اورال مهم است. منطقه به عنوان مثال، یون سرب آزاد یک سم تیول است و کمپلکسونات سرب قوی با اتیلن دی آمین تترا استیک اسید کم سمی است. بنابراین، سم زدایی از گیاهان و حیوانات شامل استفاده از کمپلکسونات فلزی است. این بر اساس دو اصل ترمودینامیکی است: توانایی آنها برای ایجاد پیوندهای قوی با ذرات سمی، تبدیل آنها به ترکیباتی که در محلول آبی کم محلول یا پایدار هستند. ناتوانی آنها در تخریب بیوکمپلکس های درون زا. در این راستا، ما درمان پیچیده گیاهان و حیوانات را یک جهت مهم در مبارزه با مسمومیت با محیط زیست و به دست آوردن محصولات دوستدار محیط زیست می دانیم.

مطالعه‌ای در مورد تأثیر تیمار گیاهان با کمپلکس‌های فلزات مختلف تحت فناوری کشت فشرده انجام شد

سیب زمینی بر روی ترکیب عناصر ریز غده های سیب زمینی نمونه های غده حاوی 105-116 میلی گرم بر کیلوگرم آهن، 20-16 میلی گرم بر کیلوگرم منگنز، 18-13 میلی گرم بر کیلوگرم مس و 15-11 میلی گرم بر کیلوگرم روی بودند. نسبت و محتوای ریز عناصر برای بافت های گیاهی معمولی است. غده هایی که با و بدون استفاده از کمپلکس های فلزی رشد می کنند ترکیب عنصری تقریباً یکسانی دارند. استفاده از کلات ها شرایطی را برای تجمع فلزات سنگین در غده ها ایجاد نمی کند. کمپلکسون ها به میزان کمتری نسبت به یون های فلزی توسط خاک جذب می شوند و در برابر اثرات میکروبیولوژیکی آن مقاوم هستند که به آنها اجازه می دهد برای مدت طولانی در محلول خاک باقی بمانند. عواقب آن 3-4 سال است. آنها به خوبی با آفت کش های مختلف ترکیب می شوند. فلز موجود در مجتمع دارای سمیت کمتری است. ترکیبات فلزی حاوی فسفر، غشای مخاطی چشم را تحریک نمی کند و به پوست آسیب نمی رساند. خواص حساس کننده مشخص نشده است، خواص تجمعی کمپلکسونات تیتانیوم بیان نمی شود و در برخی موارد بسیار ضعیف بیان می شود. ضریب تجمع 0.9-3.0 است که نشان دهنده خطر بالقوه کم مسمومیت دارویی مزمن است.

کمپلکس های حاوی فسفر بر اساس پیوند فسفر-کربن (C-P) هستند که در سیستم های بیولوژیکی نیز یافت می شود. این بخشی از فسفونولیپیدها، فسفونوگلیکان ها و فسفوپروتئین های غشای سلولی است. لیپیدهای حاوی ترکیبات آمینو فسفونیک در برابر هیدرولیز آنزیمی مقاوم بوده و پایداری و در نتیجه عملکرد طبیعی غشای سلولی خارجی را تضمین می کنند. آنالوگ های مصنوعی پیروفسفات ها - دی فسفونات ها (P-S-P) یا (P-C-S-P) در دوزهای زیاد متابولیسم کلسیم را مختل می کنند و در دوزهای کوچک آن را عادی می کنند. دی فسفونات ها در برابر افزایش چربی خون موثر هستند و از نقطه نظر دارویی امیدوار کننده هستند.

دی فسفونات های حاوی پیوندهای P-C-P عناصر ساختاری بیوسیستم ها هستند. آنها از نظر بیولوژیکی موثر هستند و آنالوگ پیروفسفات ها هستند. نشان داده شده است که بیس فسفونات ها درمان موثری برای بیماری های مختلف هستند. بیس فسفونات ها مهارکننده های فعال معدنی شدن و جذب استخوان هستند. کمپلکس ها ریز عناصر را به شکل فعال بیولوژیکی در دسترس بدن تبدیل می کنند، ذرات پایدار و اشباع از هماهنگی بیشتری را تشکیل می دهند که قادر به تخریب بیوکمپلکس ها نیستند و در نتیجه اشکال کم سمی دارند. آنها حساسیت بالای سلول ها را به عناصر کمیاب تعیین می کنند و در تشکیل یک گرادیان غلظت بالا شرکت می کنند. توانایی مشارکت در تشکیل ترکیبات چند هسته ای هترونوکلئی تیتانیوم

از نوع جدید - مجتمع های انتقال الکترون و پروتون، در تنظیم زیستی فرآیندهای متابولیک، مقاومت بدن، توانایی تشکیل پیوند با ذرات سمی، تبدیل آنها به مجتمع های درون زا کمی محلول یا محلول، پایدار و غیر مخرب شرکت می کنند. بنابراین، استفاده از آنها برای سم زدایی، دفع از بدن، به دست آوردن محصولات سازگار با محیط زیست (درمان پیچیده)، و همچنین در صنعت برای بازسازی و دفع زباله های صنعتی اسیدهای معدنی و نمک های فلزات واسطه بسیار امیدوار کننده است.

7.10. بورس لیگاند و بورس فلزات

تعادل. کلات تراپی

اگر سیستم دارای چندین لیگاند با یک یون فلزی یا چندین یون فلزی با یک لیگاند باشد که قادر به تشکیل ترکیبات پیچیده باشد، فرآیندهای رقابتی مشاهده می شود: در حالت اول، تعادل تبادل لیگاند رقابت بین لیگاندها برای یون فلز است، در حالت دوم. تعادل تبادل فلز رقابت بین یون های فلزی در هر لیگاند است. روند تشکیل بادوام ترین مجموعه پیروز خواهد شد. به عنوان مثال، محلول حاوی یون هایی است: منیزیم، روی، آهن (III)، مس، کروم (II)، آهن (II) و منگنز (II). هنگامی که مقدار کمی اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) به این محلول وارد می شود، رقابت بین یون های فلزی و اتصال آهن (III) به یک کمپلکس رخ می دهد، زیرا با دوام ترین کمپلکس با EDTA تشکیل می شود.

در بدن، تعامل بیومتال ها (Mb) و بیولیگاندها (Lb)، تشکیل و تخریب بیوکمپلکس های حیاتی (MbLb) به طور مداوم رخ می دهد:

در بدن انسان، جانوران و گیاهان مکانیسم‌های مختلفی برای محافظت و حفظ این تعادل در برابر بیگانه‌بیوتیک‌ها (مواد خارجی) از جمله یون‌های فلزات سنگین وجود دارد. یون های فلزات سنگین که کمپلکس نیستند و کمپلکس های هیدروکسی آنها ذرات سمی (Mt) هستند. در این موارد، همراه با تعادل طبیعی فلز- لیگاند، ممکن است تعادل جدیدی با تشکیل کمپلکس‌های خارجی بادوام‌تر حاوی فلزات سمی (MtLb) یا لیگاندهای سمی (MbLt) ایجاد شود که کارایی ندارند.

عملکردهای بیولوژیکی لازم هنگامی که ذرات سمی برون زا وارد بدن می شوند، تعادل های ترکیبی ایجاد می شود و در نتیجه رقابت فرآیندها رخ می دهد. فرآیند غالب فرآیندی است که منجر به تشکیل بادوام ترین ترکیب پیچیده می شود:

اختلال در هموستاز لیگاندهای فلزی باعث اختلالات متابولیکی، مهار فعالیت آنزیم، تخریب متابولیت های مهم مانند ATP، غشاهای سلولی و اختلال در گرادیان غلظت یون در سلول ها می شود. بنابراین سیستم های دفاع مصنوعی ایجاد می شود. کیلات تراپی (کمپلکس تراپی) جایگاه شایسته خود را در این روش می گیرد.

کیلاسیون تراپی حذف ذرات سمی از بدن است که بر اساس کیلاسیون آنها با کمپلکسون های عنصر s انجام می شود. داروهایی که برای حذف ذرات سمی موجود در بدن استفاده می شوند سم زدا نامیده می شوند.(Lg). کیلاسیون ذرات سمی با کمپلکسونات‌های فلزی (Lg) یون‌های فلزی سمی (Mt) را به فرم‌های غیرسمی (MtLg) تبدیل می‌کند که برای جداسازی و نفوذ به غشاء، انتقال و دفع از بدن مناسب است. آنها یک اثر کیلیت را در بدن برای لیگاند (کمپلکسون) و یون فلزی حفظ می کنند. این امر هموستاز لیگاند فلزی بدن را تضمین می کند. بنابراین استفاده از کمپلکسون ها در پزشکی، دامپروری و تولید محصولات زراعی سم زدایی بدن را تضمین می کند.

اصول پایه ترمودینامیکی کیلیت تراپی را می توان در دو موقعیت فرموله کرد.

I. سم زدا (Lg) باید به طور موثر یون های سمی (Mt, Lt) را به هم متصل کند، ترکیبات تازه تشکیل شده (MtLg) باید قوی تر از آنهایی باشند که در بدن وجود دارد:

II. سم زدا نباید ترکیبات پیچیده حیاتی (MbLb) را از بین ببرد. ترکیباتی که می توانند در طی برهمکنش یک سم زدا و یون های بیومتال (MbLg) ایجاد شوند، باید دوام کمتری نسبت به ترکیبات موجود در بدن داشته باشند:

7.11. کاربرد کمپلکسون ها و کمپلکسون ها در پزشکی

مولکول های کمپلکس عملاً دچار شکاف یا تغییر در محیط زیستی نمی شوند که این ویژگی مهم فارماکولوژیک آنهاست. کمپلکس ها در لیپیدها نامحلول و در آب بسیار محلول هستند، بنابراین از طریق غشای سلولی نفوذ یا نفوذ ضعیفی ندارند و بنابراین: 1) توسط روده ها دفع نمی شوند. 2) جذب عوامل کمپلکس کننده فقط زمانی اتفاق می افتد که آنها تزریق می شوند (فقط پنی سیلامین به صورت خوراکی مصرف می شود). 3) در بدن ، کمپلکس ها عمدتاً در فضای خارج سلولی گردش می کنند. 4) دفع از بدن عمدتاً از طریق کلیه ها انجام می شود. این فرآیند به سرعت اتفاق می افتد.

موادی که اثرات سم بر ساختارهای بیولوژیکی را از بین می برند و سموم را از طریق واکنش های شیمیایی غیرفعال می کنند. پادزهرها

یکی از اولین پادزهرهایی که در درمان کیلیت استفاده شد، آنتی لویزیت بریتانیا (BAL) بود. Unithiol در حال حاضر استفاده می شود:

این دارو به طور موثر آرسنیک، جیوه، کروم و بیسموت را از بدن حذف می کند. پرمصرف ترین آنها برای مسمومیت با روی، کادمیوم، سرب و جیوه کمپلکس ها و کمپلکسون ها هستند. استفاده از آنها بر اساس تشکیل کمپلکس های قوی تر با یون های فلزی نسبت به کمپلکس های همان یون ها با گروه های حاوی گوگرد از پروتئین ها، اسیدهای آمینه و کربوهیدرات ها است. برای حذف سرب، از آماده سازی های مبتنی بر EDTA استفاده می شود. وارد کردن داروها به بدن در دوزهای زیاد خطرناک است، زیرا یون های کلسیم را به هم متصل می کنند که منجر به اختلال در بسیاری از عملکردها می شود. بنابراین استفاده می کنند تتاسین(CaNa 2 EDTA) که برای حذف سرب، کادمیوم، جیوه، ایتریوم، سریم و سایر فلزات خاکی کمیاب و کبالت استفاده می شود.

از زمان اولین استفاده درمانی از تتاسین در سال 1952، این دارو به طور گسترده در درمانگاه بیماری های شغلی استفاده می شود و همچنان یک پادزهر ضروری است. مکانیسم اثر تتاسین بسیار جالب است. یون های سمی به دلیل تشکیل پیوندهای قوی تر با اکسیژن و EDTA، یون کلسیم هماهنگ شده را از تتاسین جابجا می کنند. یون کلسیم به نوبه خود دو یون سدیم باقیمانده را جابجا می کند:

تتاسین به صورت محلول 5-10 درصد به بدن تزریق می شود که اساس آن محلول نمکی است. بنابراین، در حال حاضر 1.5 ساعت پس از تزریق داخل صفاقی، 15٪ از دوز تجویز شده تتاسین در بدن باقی می ماند، پس از 6 ساعت - 3٪ و بعد از 2 روز - فقط 0.5٪. این دارو هنگام استفاده از روش استنشاقی تجویز تتاسین به طور موثر و سریع عمل می کند. به سرعت جذب می شود و برای مدت طولانی در خون گردش می کند. علاوه بر این، تتاسین برای محافظت در برابر گانگرن گازی استفاده می شود. این ماده از عملکرد یون های روی و کبالت که فعال کننده آنزیم لسیتیناز است که یک سم گانگرن گازی است، جلوگیری می کند.

اتصال مواد سمی توسط تتاسین به یک کمپلکس کلات کم سمیت و بادوام تر، که از بین نمی رود و به راحتی از طریق کلیه ها از بدن دفع می شود، سم زدایی و تغذیه معدنی متعادلی را فراهم می کند. از نظر ساختار و ترکیب نزدیک به قبل

پاراتام EDTA نمک سدیم کلسیم دی اتیلن تریامین-پنتااستیک اسید (CaNa 3 DTPA) است - پنتاسینو نمک سدیم دی اتیلن تری آمین پنتافسفونیک اسید (Na 6 DTPP) - trimefa-cin.پنتاسین در درجه اول برای مسمومیت با ترکیبات آهن، کادمیوم و سرب و همچنین برای حذف رادیونوکلئیدها (تکنسیوم، پلوتونیوم، اورانیوم) استفاده می شود.

نمک سدیم اتیلن دی آمین دی ایزوپروپیل فسفونیک اسید (CaNa 2 EDTP) فسفیسینبا موفقیت برای حذف جیوه، سرب، بریلیم، منگنز، اکتینیدها و سایر فلزات از بدن استفاده می شود. کمپلکسونات ها در حذف برخی از آنیون های سمی بسیار موثر هستند. به عنوان مثال، کبالت (II) اتیلن دی آمین تترا استات، که یک کمپلکس مخلوط لیگاند با CN - تشکیل می دهد، می تواند به عنوان پادزهر برای مسمومیت با سیانید توصیه شود. یک اصل مشابه زیربنای روش‌هایی برای حذف مواد آلی سمی است، از جمله آفت‌کش‌های حاوی گروه‌های عاملی با اتم‌های دهنده که قادر به تعامل با فلز کمپلکس هستند.

یک داروی موثر است succimer(دیمرکاپتوسوکسینیک اسید، دیمرکاپتوسوکسینیک اسید، کیمت). تقریباً تمام سموم (Hg، As، Pb، Cd) را محکم می‌بندد، اما یون‌های عناصر بیوژنیک (Cu، Fe، Zn، Co) را از بدن حذف می‌کند، بنابراین تقریباً هرگز استفاده نمی‌شود.

کمپلکسون های حاوی فسفر، مهارکننده های قوی تشکیل کریستال فسفات ها و اگزالات کلسیم هستند. Xidifon، نمک پتاسیم سدیم HEDP، به عنوان یک داروی ضد کلسیفیکاسیون در درمان سنگ‌های ادراری پیشنهاد شده است. علاوه بر این، دی فسفونات ها در حداقل دوز باعث افزایش ادغام کلسیم در بافت استخوانی و جلوگیری از انتشار پاتولوژیک آن از استخوان می شوند. HEDP و سایر دی فسفونات ها از انواع مختلف پوکی استخوان از جمله استئودیستروفی کلیه، پریودنتال جلوگیری می کنند.

تخریب و همچنین تخریب استخوان پیوند شده در حیوانات. اثر ضد آترواسکلروتیک HEDP نیز شرح داده شده است.

در ایالات متحده، تعدادی از دی فسفونات ها، به ویژه HEDP، به عنوان دارو برای درمان انسان و حیوانات مبتلا به سرطان استخوان متاستاتیک پیشنهاد شده است. با تنظیم نفوذپذیری غشاء، بیس فسفونات ها انتقال داروهای ضد تومور را به داخل سلول و در نتیجه درمان موثر بیماری های سرطانی مختلف را افزایش می دهند.

یکی از مشکلات مبرم طب مدرن، تشخیص سریع بیماری های مختلف است. در این جنبه، بدون شک دسته جدیدی از داروهای حاوی کاتیون ها مورد توجه قرار می گیرند که می توانند عملکردهای یک کاوشگر را انجام دهند - مگنتوآلات رادیواکتیو و برچسب های فلورسنت. رادیوایزوتوپ های فلزات خاص به عنوان اجزای اصلی رادیوداروها استفاده می شود. کیلاسیون کاتیون‌های این ایزوتوپ‌ها با کمپلکس‌ها این امکان را فراهم می‌آورد که مقبولیت سم‌شناسی آن‌ها برای بدن افزایش یابد، حمل و نقل آن‌ها تسهیل شود و در محدوده‌های معینی از گزینش‌پذیری غلظت در اندام‌های خاص اطمینان حاصل شود.

مثال های ارائه شده به هیچ وجه انواع اشکال کاربرد کمپلکسون ها را در پزشکی تمام نمی کند. بنابراین، نمک دی پتاسیم منیزیم اتیلن دی آمین تترا استات برای تنظیم محتوای مایع در بافت ها در طول پاتولوژی استفاده می شود. EDTA در ترکیب سوسپانسیون های ضد انعقاد مورد استفاده در جداسازی پلاسمای خون، به عنوان تثبیت کننده آدنوزین تری فسفات در تعیین گلوکز خون، و در سفید کردن و ذخیره سازی لنزهای تماسی استفاده می شود. بیس فسفونات ها به طور گسترده در درمان بیماری های روماتوئید استفاده می شود. آنها به ویژه به عنوان عوامل ضد آرتریت در ترکیب با داروهای ضد التهابی موثر هستند.

7.12. کمپلکس هایی با ترکیبات ماکروسیکلیک

در میان ترکیبات پیچیده طبیعی، جایگاه ویژه‌ای را ماکرو کمپلکس‌های مبتنی بر پلی پپتیدهای حلقوی حاوی حفره‌های داخلی با اندازه‌های معین دارند که در آن‌ها چندین گروه اکسیژن دار وجود دارد که قادر به اتصال کاتیون‌های آن فلزات از جمله سدیم و پتاسیم هستند که ابعاد آنها مطابقت دارد. به ابعاد حفره چنین موادی که در بیولوژیکی هستند

برنج. 7.2.کمپلکس والینومایسین با یون K

مواد، انتقال یون ها را از طریق غشاها تضمین می کنند و بنابراین نامیده می شوند یونوفورهابه عنوان مثال، والینومایسین یون پتاسیم را در سراسر غشاء منتقل می کند (شکل 7.2).

استفاده از پلی پپتید دیگر - گرامیسیدین Aکاتیون های سدیم از طریق مکانیسم رله منتقل می شوند. این پلی پپتید به صورت "لوله ای" تا می شود که سطح داخلی آن با گروه های حاوی اکسیژن پوشیده شده است. نتیجه این است

یک کانال آبدوست به اندازه کافی طولانی با سطح مقطع مشخص مربوط به اندازه یون سدیم. یون سدیم که از یک طرف وارد کانال آبدوست می شود، مانند یک مسابقه رله از طریق یک کانال رسانای یونی، از یک گروه اکسیژن به گروه دیگر منتقل می شود.

بنابراین، یک مولکول پلی پپتیدی حلقوی دارای یک حفره درون مولکولی است که یک بستر با اندازه و هندسه مشخص می تواند وارد شود، شبیه به اصل کلید و قفل. حفره چنین گیرنده های داخلی با مراکز فعال (اندورسپتورها) هم مرز است. بسته به ماهیت یون فلزی، برهمکنش غیرکووالانسی (الکترواستاتیک، تشکیل پیوندهای هیدروژنی، نیروهای واندروالس) با فلزات قلیایی و برهمکنش کووالانسی با فلزات قلیایی خاکی ممکن است رخ دهد. در نتیجه این، ابر مولکول ها- پیوندهای پیچیده متشکل از دو یا چند ذره که توسط نیروهای بین مولکولی به هم متصل می شوند.

رایج ترین چرخه های چهار دندانی در طبیعت زنده پورفین ها و کورینوئیدهای مشابه ساختار هستند.به طور شماتیک، چرخه چهار دندانی را می توان به شکل زیر نشان داد (شکل 7.3)، که در آن قوس ها نشان دهنده زنجیره های کربنی از همان نوع هستند که اتم های نیتروژن دهنده را به یک چرخه بسته متصل می کنند. R1، R2، R3، P4 رادیکال های هیدروکربنی هستند. Mn+ یک یون فلزی است: در کلروفیل یک یون Mg 2 +، در هموگلوبین یک یون Fe 2 +، در هموسیانین یک یون Cu 2 +، در ویتامین B 12 (کوبالامین) یک یون Co 3 + وجود دارد. .

اتم های نیتروژن دهنده در گوشه های مربع قرار دارند (با خطوط نقطه چین مشخص می شوند). آنها به شدت در فضا هماهنگ هستند. از همین رو

پورفیرین ها و کورینوئیدها کمپلکس های پایداری را با کاتیون های عناصر مختلف و حتی فلزات قلیایی خاکی تشکیل می دهند. ضروری است که صرف نظر از چگالی لیگاند، پیوند شیمیایی و ساختار کمپلکس توسط اتم های دهنده تعیین می شود.به عنوان مثال، کمپلکس های مس با NH 3، اتیلن دی آمین و پورفیرین دارای ساختار مربعی یکسان و پیکربندی الکترونیکی مشابه هستند. اما لیگاندهای چند دندانه بسیار قویتر از لیگاندهای تک دندانی به یونهای فلزی متصل می شوند

برنج. 7.3.ماکروسیکل چهار دندانی

با همان اتم های دهنده قدرت کمپلکس های اتیلن دی آمین 8-10 مرتبه بزرگتر از قدرت همان فلزات با آمونیاک است.

مجتمع های بیوان آلی یون های فلزی با پروتئین ها نامیده می شوند خوشه های زیستی -مجتمع های یون های فلزی با ترکیبات ماکروسیکلیک (شکل 7.4).

برنج. 7.4.نمایش شماتیک ساختار خوشه های زیستی با اندازه های معین از کمپلکس های پروتئینی با یون های عناصر d. انواع برهمکنش های مولکول پروتئین. M n+ - یون فلزی مرکزی فعال

یک حفره در داخل خوشه زیستی وجود دارد. این شامل فلزی است که با اتم های دهنده گروه های اتصال تعامل می کند: OH -، SH -، COO -، -NH 2، پروتئین ها، اسیدهای آمینه. معروف ترین متالوفرها هستند

آنزیم ها (کربنیک انیدراز، گزانتین اکسیداز، سیتوکروم ها) خوشه های زیستی هستند که حفره های آنها مراکز آنزیمی را به ترتیب حاوی روی، مو، آهن تشکیل می دهند.

7.13. مجتمع های چندگانه

کمپلکس های هترو ظرفیتی و هترونهسته ای

مجتمع هایی که حاوی چندین اتم مرکزی یک یا عناصر مختلف هستند نامیده می شوند چند هسته ایامکان تشکیل کمپلکس های چند هسته ای با توانایی برخی لیگاندها برای اتصال به دو یا سه یون فلزی تعیین می شود. چنین لیگاندهایی نامیده می شوند پلبه ترتیب پلمجتمع نیز نامیده می شوند. پل های تک اتمی نیز در اصل امکان پذیر است، به عنوان مثال:

آنها از جفت های تک الکترون متعلق به یک اتم استفاده می کنند. نقش پل ها را می توان توسط لیگاندهای چند اتمیچنین پل هایی از جفت الکترون های تنها متعلق به اتم های مختلف استفاده می کنند لیگاند چند اتمی

A.A. گرینبرگ و F.M. فیلینوف ترکیبات پل زدنی این ترکیب را مورد مطالعه قرار داد که در آن لیگاند به ترکیبات پیچیده یک فلز، اما در حالت های اکسیداسیون متفاوت، متصل می شود. G. Taube آنها را صدا کرد کمپلکس های انتقال الکتروناو واکنش های انتقال الکترون بین اتم های مرکزی فلزات مختلف را مطالعه کرد. مطالعات سیستماتیک سینتیک و مکانیسم واکنش های ردوکس به این نتیجه رسید که انتقال الکترون بین دو کمپلکس

از طریق پل لیگاند حاصل می آید. تبادل الکترون بین 2 + و 2 + از طریق تشکیل یک مجتمع پل میانی رخ می دهد (شکل 7.5). انتقال الکترون از طریق لیگاند پل زدن کلرید انجام می شود و به تشکیل مجتمع های 2+ ختم می شود. 2+.

برنج. 7.5.انتقال الکترون در یک مجتمع چند هسته ای میانی

طیف گسترده ای از کمپلکس های چند هسته ای از طریق استفاده از لیگاندهای آلی حاوی چندین گروه دهنده به دست آمده است. شرط تشکیل آنها ترتیب گروه های دهنده در لیگاند است که اجازه نمی دهد چرخه های کلات بسته شوند. اغلب مواردی وجود دارد که لیگاند توانایی بستن چرخه کلات را داشته باشد و در عین حال به عنوان یک پل عمل کند.

اصل فعال انتقال الکترون، فلزات واسطه هستند که چندین حالت اکسیداسیون پایدار را نشان می دهند. این به یون های تیتانیوم، آهن و مس خاصیت حمل الکترون ایده آل می دهد. مجموعه ای از گزینه ها برای تشکیل کمپلکس های هترووالان (HVC) و هترونهسته ای (HNC) بر اساس Ti و Fe در شکل 1 ارائه شده است. 7.6.

واکنش

واکنش (1) نامیده می شود واکنش متقابلدر واکنش های مبادله ای، کمپلکس های هترو ظرفیتی واسطه خواهند بود. تمام کمپلکس های ممکن از نظر تئوری در واقع تحت شرایط خاصی در محلول تشکیل می شوند که با آزمایش های مختلف فیزیکوشیمیایی ثابت شده است.

برنج. 7.6.تشکیل کمپلکس های هترو ظرفیتی و کمپلکس های هترونهسته ای حاوی Ti و Fe

مواد و روش ها. برای اینکه انتقال الکترون اتفاق بیفتد، واکنش دهنده ها باید در حالت های نزدیک به انرژی باشند. این الزام را اصل فرانک-کاندون می نامند. انتقال الکترون می‌تواند بین اتم‌های یک عنصر انتقالی که در حالت‌های مختلف اکسیداسیون HVA هستند یا عناصر مختلف HCA که ماهیت مراکز فلزی آن‌ها متفاوت است، رخ دهد. این ترکیبات را می توان به عنوان کمپلکس های انتقال الکترون تعریف کرد. آنها حامل های مناسب الکترون ها و پروتون ها در سیستم های بیولوژیکی هستند. افزودن و اهدای یک الکترون تنها باعث تغییراتی در پیکربندی الکترونیکی فلز می شود، بدون اینکه ساختار جزء آلی مجموعه تغییر کند.همه این عناصر چندین حالت اکسیداسیون پایدار دارند (Ti +3 و +4؛ Fe +2 و +3؛ Cu +1 و +2). به نظر ما، طبیعتاً به این سیستم ها نقش منحصر به فردی در تضمین برگشت پذیری فرآیندهای بیوشیمیایی با حداقل هزینه انرژی داده شده است. واکنش های برگشت پذیر شامل واکنش هایی با ثابت های ترمودینامیکی و ترموشیمیایی از 10 -3 تا 10 3 و با مقدار کمی ΔGo و E oفرآیندها تحت این شرایط، مواد اولیه و محصولات واکنش می توانند در غلظت های قابل مقایسه وجود داشته باشند. هنگام تغییر آنها در یک محدوده خاص، دستیابی به برگشت پذیری فرآیند آسان است، بنابراین، در سیستم های بیولوژیکی، بسیاری از فرآیندها ماهیت نوسانی (موجی) دارند. سیستم‌های ردوکس حاوی جفت‌های فوق طیف وسیعی از پتانسیل‌ها را پوشش می‌دهند که به آن‌ها اجازه می‌دهد وارد تعاملاتی شوند که با تغییرات متوسط ​​در Δ G oو E°, با بسیاری از بسترها

احتمال تشکیل HVA و GAC به طور قابل توجهی افزایش می یابد زمانی که محلول حاوی لیگاندهای پل زدن بالقوه باشد، به عنوان مثال. مولکول‌ها یا یون‌ها (اسیدهای آمینه، اسیدهای هیدروکسی، کمپلکس‌ها و غیره) که می‌توانند دو مرکز فلزی را همزمان به هم متصل کنند. امکان جابجایی الکترون در GVK به کاهش انرژی کل مجموعه کمک می کند.

به طور واقعی تر، مجموعه ای از انواع احتمالی تشکیل HVC و HNC، که در آن ماهیت مراکز فلزی متفاوت است، در شکل 1 قابل مشاهده است. 7.6. شرح مفصلی از تشکیل GVK و GYAK و نقش آنها در سیستم های بیوشیمیایی در آثار A.N. گلبووا (1997). جفت های ردوکس باید از نظر ساختاری با یکدیگر تنظیم شوند تا امکان انتقال فراهم شود. با انتخاب اجزای محلول، می توانید فاصله ای را که در آن یک الکترون از عامل کاهنده به عامل اکسید کننده منتقل می شود، "توسعه دهید". با حرکت هماهنگ ذرات، انتقال الکترون در فواصل طولانی می تواند از طریق مکانیسم موج اتفاق بیفتد. "راهرو" می تواند یک زنجیره پروتئین هیدراته و غیره باشد. احتمال انتقال الکترون در فاصله تا 100A وجود دارد. طول "راهرو" را می توان با افزودن مواد افزودنی (یون های فلز قلیایی، الکترولیت های پس زمینه) افزایش داد. این فرصت های بزرگی را در زمینه کنترل ترکیب و خواص HVA و HYA باز می کند. در محلول ها نقش نوعی "جعبه سیاه" پر از الکترون و پروتون را بازی می کنند. بسته به شرایط، او می تواند آنها را به اجزای دیگر بدهد یا "ذخایر" خود را دوباره پر کند. برگشت پذیری واکنش های مربوط به آنها به آنها اجازه می دهد تا به طور مکرر در فرآیندهای چرخه ای شرکت کنند. الکترون ها از یک مرکز فلزی به مرکز دیگر حرکت می کنند و بین آنها نوسان می کنند. مولکول پیچیده نامتقارن باقی می ماند و می تواند در فرآیندهای ردوکس شرکت کند. GVA و GNA به طور فعال در فرآیندهای نوسانی در محیط های بیولوژیکی شرکت می کنند. به این نوع واکنش، واکنش نوسانی می گویند.آنها در کاتالیز آنزیمی، سنتز پروتئین و سایر فرآیندهای بیوشیمیایی همراه با پدیده های بیولوژیکی یافت می شوند. اینها شامل فرآیندهای دوره ای متابولیسم سلولی، امواج فعالیت در بافت قلب، در بافت مغز و فرآیندهایی است که در سطح سیستم های اکولوژیکی اتفاق می افتد. یک مرحله مهم در متابولیسم، انتزاع هیدروژن از مواد مغذی است. در همان زمان، اتم های هیدروژن به حالت یونی تبدیل می شوند و الکترون های جدا شده از آنها وارد زنجیره تنفسی می شوند و انرژی خود را برای تشکیل ATP صرف می کنند. همانطور که مشخص کردیم، کمپلکسونات های تیتانیوم حامل های فعال نه تنها الکترون ها، بلکه پروتون ها نیز هستند. توانایی یون‌های تیتانیوم برای انجام نقش خود در مرکز فعال آنزیم‌هایی مانند کاتالازها، پراکسیدازها و سیتوکروم‌ها با توانایی بالای آن در تشکیل کمپلکس، تشکیل هندسه یک یون هماهنگ، تشکیل HVA و HNA چند هسته‌ای با ترکیبات و خواص مختلف تعیین می‌شود. به عنوان تابعی از pH، غلظت عنصر انتقال Ti و جزء آلی کمپلکس، نسبت مولی آنها. این توانایی خود را در افزایش گزینش مجموعه نشان می دهد

در رابطه با سوبستراها، محصولات فرآیندهای متابولیک، فعال شدن پیوندها در کمپلکس (آنزیم) و بستر از طریق هماهنگی و تغییر شکل بستر مطابق با نیاز فضایی مرکز فعال.

تحولات الکتروشیمیایی در بدن مرتبط با انتقال الکترون ها با تغییر در درجه اکسیداسیون ذرات و ظهور پتانسیل ردوکس در محلول همراه است. نقش اصلی در این تحولات متعلق به مجتمع های چند هسته ای GVK و GYAK است. آنها تنظیم کننده فعال فرآیندهای رادیکال آزاد، سیستمی برای بازیافت گونه های فعال اکسیژن، پراکسید هیدروژن، اکسیدان ها، رادیکال ها هستند و در اکسیداسیون بسترها و همچنین در حفظ هموستاز آنتی اکسیدانی و محافظت از بدن در برابر استرس اکسیداتیو نقش دارند.اثر آنزیمی آنها بر روی بیوسیستم ها مشابه آنزیم ها (سیتوکروم ها، سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز، دهیدروژنازها) است. همه اینها نشان دهنده خواص آنتی اکسیدانی بالای کمپلکسونات های عنصر انتقالی است.

7.14. سوالات و وظایف برای آمادگی خودآزمایی برای کلاس ها و امتحانات

1. مفهوم ترکیبات پیچیده را بیان کنید. تفاوت آنها با نمک های مضاعف چیست و چه چیزی مشترک است؟

2. فرمول ترکیبات پیچیده را با توجه به نام آنها بسازید: آمونیوم دی هیدروکسوتتراکلروپلاتینات (IV)، تری آمین تری نیتروکوبالت (III)، ویژگی های آنها را ارائه دهید. مناطق هماهنگی داخلی و خارجی را مشخص کنید. یون مرکزی و حالت اکسیداسیون آن: لیگاندها، تعداد و چگالی آنها. ماهیت اتصالات معادله تفکیک در محلول آبی و عبارت ثابت پایداری را بنویسید.

3. خواص عمومی ترکیبات پیچیده، تفکیک، پایداری کمپلکس ها، خواص شیمیایی کمپلکس ها.

4. واکنش کمپلکس ها از موقعیت های ترمودینامیکی و جنبشی چگونه مشخص می شود؟

5. کدام آمینو کمپلکس‌ها از تترا آمینو مس (II) بادوام‌تر هستند و کدام‌ها دوام کمتری خواهند داشت؟

6. نمونه هایی از کمپلکس های ماکروسیکلیک تشکیل شده توسط یون های فلز قلیایی را ذکر کنید. یون های عناصر d

7. بر چه اساسی کمپلکس ها به عنوان کلات طبقه بندی می شوند؟ نمونه هایی از ترکیبات پیچیده کلات و غیرکلاته را ذکر کنید.

8. با استفاده از مس گلیسینات به عنوان مثال، مفهوم ترکیبات داخل کمپلکس را بیان کنید. فرمول ساختاری کمپلکسونات منیزیم را با اتیلن دی آمین تتراستیک اسید به شکل سدیم بنویسید.

9. یک قطعه ساختاری شماتیک از یک کمپلکس چند هسته ای ارائه دهید.

10. کمپلکس های چند هسته ای، هترونکلئر و هترو ظرفیتی را تعریف کنید. نقش فلزات واسطه در تشکیل آنها. نقش بیولوژیکی این اجزاء

11. چه نوع پیوندهای شیمیایی در ترکیبات پیچیده یافت می شود؟

12. انواع اصلی هیبریداسیون اوربیتال های اتمی را که می تواند در اتم مرکزی مجتمع رخ دهد، فهرست کنید. هندسه مجتمع بسته به نوع هیبریداسیون چگونه است؟

13. بر اساس ساختار الکترونیکی اتم های عناصر بلوک های s، p و d، توانایی تشکیل کمپلکس و جایگاه آنها را در شیمی کمپلکس ها با هم مقایسه کنید.

14. کمپلکس و کمپلکس را تعریف کنید. نمونه هایی از مواردی که بیشترین استفاده را در زیست شناسی و پزشکی دارند، بیاورید. اصول ترمودینامیکی که درمان کیلیت بر آن استوار است را بیان کنید. استفاده از کمپلکسون ها برای خنثی سازی و حذف بیگانه بیوتیک ها از بدن.

15. موارد اصلی اختلال هموستاز لیگاندهای فلزی در بدن انسان را در نظر بگیرید.

16- از ترکیبات بیوکمپلکس حاوی آهن، کبالت، روی مثال بزنید.

17. نمونه هایی از فرآیندهای رقابتی شامل هموگلوبین.

18. نقش یون های فلزی در آنزیم ها.

19- توضیح دهید چرا برای کبالت در کمپلکس های دارای لیگاندهای پیچیده (پلیدنتات) حالت اکسیداسیون 3+ و در نمک های معمولی مانند هالیدها، سولفات ها، نیترات ها حالت اکسیداسیون 2+ است؟

20. مس با حالت های اکسیداسیون +1 و +2 مشخص می شود. آیا مس می تواند واکنش های انتقال الکترون را کاتالیز کند؟

21. آیا روی می تواند واکنش های ردوکس را کاتالیز کند؟

22. مکانیسم عمل جیوه به عنوان سم چیست؟

23. اسید و باز را در واکنش نشان دهید:

AgNO 3 + 2NH 3 = NO 3.

24. توضیح دهید که چرا نمک پتاسیم سدیم هیدروکسی اتیلیدین دی فسفونیک اسید به عنوان دارو استفاده می شود و نه HEDP.

25. انتقال الکترون به کمک یون های فلزی که بخشی از ترکیبات زیست کمپلکس هستند چگونه در بدن انجام می شود؟

7.15. وظایف تست

1. حالت اکسیداسیون اتم مرکزی در یک یون کمپلکس 2- است. برابر است با:

الف) -4؛

ب) + 2;

در 2;

د) +4.

2. پایدارترین یون کمپلکس:

الف) 2-، Kn = 8.5x10 -15؛

ب) 2-، Kn = 1.5x10 -30;

ج) 2-، Kn = 4x10 -42;

د) 2-، Kn = 1x10 -21.

3. محلول حاوی 0.1 مول از ترکیب PtCl 4 4NH 3 است. در واکنش با AgNO 3، 0.2 مول رسوب AgCl تشکیل می دهد. به ماده اولیه فرمول هماهنگی بدهید:

الف) کلر؛

ب) Cl 3;

ج) Cl 2;

د) Cl 4.

4. کمپلکس ها در نتیجه چه شکلی تشکیل می شوند sp 3 d 2-gi- هیبریداسیون؟

1) چهار وجهی؛

2) مربع؛

4) دو هرمی مثلثی؛

5) خطی

5. فرمول ترکیب پنتاامین کلروکوبالت (III) سولفات را انتخاب کنید:

الف) Na 3 ;

6) [CoCl 2 (NH 3) 4] Cl;

ج) K2 [Co(SCN) 4]؛

د) SO 4;

e)[Co(H 2 O) 6 ] C1 3 .

6. کدام لیگاندها پلی دندانه هستند؟

الف) C1 - ;

ب) H 2 O;

ج) اتیلن دی آمین؛

د) NH 3;

ه) SCN - .

7. عوامل کمپلکس عبارتند از:

الف) اتم های دهنده جفت الکترون؛

ج) اتم ها و یون هایی که جفت الکترون را می پذیرند.

د) اتم ها و یون هایی که دهنده جفت الکترون هستند.

8. عناصری که کمترین قابلیت پیچیده سازی را دارند عبارتند از:

مانند؛ ج) د؛

ب) پ ؛ د) و

9. لیگاندها عبارتند از:

الف) مولکول های دهنده جفت الکترون؛

ب) یونهای گیرنده جفت الکترون.

ج) مولکولها و یونهای دهنده جفت الکترون.

د) مولکول ها و یون هایی که جفت الکترون را می پذیرند.

10. ارتباط در حوزه هماهنگی داخلی مجتمع:

الف) تبادل کووالانسی؛

ب) دهنده-گیرنده کووالانسی؛

ج) یونی؛

د) هیدروژن

11. بهترین عامل کمپلکس کننده این خواهد بود:

همانطور که می دانید فلزات تمایل به از دست دادن الکترون دارند و در نتیجه تشکیل می شوند. یون های فلزی با بار مثبت می توانند توسط آنیون ها یا مولکول های خنثی احاطه شوند و ذراتی به نام جامعو قادر به وجود مستقل در یک بلور یا محلول است. و ترکیبات حاوی ذرات پیچیده در گره های بلورهای خود نامیده می شوند ترکیبات پیچیده.

ساختار ترکیبات پیچیده

1. اکثر ترکیبات پیچیده دارند حوزه های داخلی و خارجی . هنگام نوشتن فرمول های شیمیایی ترکیبات پیچیده، کره داخلی در براکت های مربع محصور می شود. به عنوان مثال، در ترکیبات پیچیده K و Cl 2، کره داخلی گروه هایی از اتم ها (کمپلکس) - - و 2+ و کره بیرونی به ترتیب یون های K + و Cl - است.
2. اتم یا یون مرکزیکره درونی نامیده می شود عامل کمپلکس کننده. معمولاً یون های فلزی با مقدار کافی آزاد به عنوان عوامل کمپلکس کننده عمل می کنند - اینها عناصر p-، d-، f- هستند: Cu 2+، Pt 2+، Pt 4+، Ag +، Zn 2+، Al 3+. و غیره اما می تواند اتم های عناصری باشد که نافلزها را تشکیل می دهند. بار عامل کمپلکس کننده معمولاً مثبت است، اما می تواند منفی یا صفر و برابر با مجموع بارهای تمام یون های دیگر باشد. در مثال های بالا، عوامل کمپلکس کننده یون های Al 3 + و Ca 2 + هستند.

1. عامل کمپلکس کننده احاطه شده استو با یون های علامت مخالف یا مولکول های خنثی همراه است که به اصطلاح لیگاندها. آنیون‌هایی مانند F–، OH–، CN–، CNS–، NO 2–، CO 3 2–، C 2 O 4 2– و غیره یا مولکول‌های خنثی H 2 O می‌توانند به عنوان لیگاند در ترکیبات پیچیده عمل کنند. 3، CO، NO، و غیره. در مثال های ما، اینها یون های OH و مولکول های NH 3 هستند. تعداد لیگاندها در ترکیبات پیچیده مختلف از 2 تا 12 متغیر است و به تعداد خود لیگاندها (تعداد پیوندهای سیگما) می گویند. شماره هماهنگی (CN) عامل کمپلکس کننده.در مثال های مورد بررسی، c.ch. برابر 4 و 8 است.

1. شارژ مجتمع(کره داخلی) به عنوان مجموع بارهای عامل کمپلکس کننده و لیگاندها تعریف می شود.
2. کره بیرونییونهای مرتبط با کمپلکس را با پیوندهای یونی یا بین مولکولی تشکیل می دهند و دارای باری هستند که علامت آن مخالف علامت بار عامل کمپلکس کننده است. مقدار عددی بار کره بیرونی با مقدار عددی بار کره داخلی منطبق است. در فرمول یک ترکیب پیچیده پشت پرانتز نوشته می شود. اگر کره داخلی خنثی باشد، ممکن است کره بیرونی کاملاً وجود نداشته باشد. در مثال های بالا، کره بیرونی به ترتیب توسط 1 K + یون و 2 Cl - تشکیل شده است.

طبقه بندی ترکیبات پیچیده

بر اساس اصول مختلف، ترکیبات پیچیده را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد:

1. با توجه به بار الکتریکی: کمپلکس های کاتیونی، آنیونی و خنثی.

• کمپلکس های کاتیونی بار مثبت دارند و اگر مولکول های خنثی حول یک یون مثبت هماهنگ شوند تشکیل می شوند. به عنوان مثال، Cl 3، Cl 2
• کمپلکس آنیونیکسبار منفی دارند و اگر اتم های دارای یون منفی حول یک یون مثبت هماهنگ شوند تشکیل می شوند. به عنوان مثال، K، K 2
• مجتمع های خنثی باری برابر با صفر دارند و کره بیرونی ندارند. آنها می توانند از هماهنگی مولکول ها در اطراف یک اتم و همچنین با هماهنگی همزمان یون ها و مولکول های منفی در اطراف یک یون با بار مثبت مرکزی تشکیل شوند.

1. با تعداد عوامل کمپلکس کننده

• تک هسته ای - این کمپلکس شامل یک اتم مرکزی، به عنوان مثال، K2 است
• چند هسته ایه- یک مجتمع شامل دو یا چند اتم مرکزی است، به عنوان مثال،

1. بر اساس نوع لیگاند

• هیدراته ها - حاوی کمپلکس های آبی، یعنی. مولکول های آب به عنوان لیگاند عمل می کنند. به عنوان مثال، Br 3، Br 2
• آمونیاک - حاوی کمپلکس های آمین است که در آن مولکول های آمونیاک (NH 3) به عنوان لیگاند عمل می کنند. به عنوان مثال، Cl 2، Cl
• کربونیل ها - در چنین ترکیبات پیچیده ای، مولکول های مونوکسید کربن به عنوان لیگاند عمل می کنند. مثلا، ، .
• کمپلکس های اسیدی - ترکیبات پیچیده حاوی بقایای اسیدی اسیدهای حاوی اکسیژن و اسیدهای بدون اکسیژن به عنوان لیگاند (F – , Cl – , Br – , I – , CN – , NO 2 – , SO 4 2 – , PO 4 3 – و غیره). و همچنین OH –). به عنوان مثال، K 4، Na 2
• مجتمع های هیدروکسو - ترکیبات پیچیده ای که در آنها یون های هیدروکسید به عنوان لیگاند عمل می کنند: K2، Cs2

ترکیبات پیچیده ممکن است حاوی لیگاندهای متعلق به کلاس های مختلف طبقه بندی فوق باشند. به عنوان مثال: K، Br

1. با توجه به خواص شیمیایی: اسیدها، بازها، نمک ها، غیر الکترولیت ها:

• اسیدها - H، H 2
• زمینه - (OH)2،OH
• نمک ها — Cs3، Cl2
• غیر الکترولیت ها —

1. با توجه به تعداد مکان های اشغال شده توسط لیگاند در حوزه هماهنگی

در حوزه هماهنگی، لیگاندها می توانند یک یا چند مکان را اشغال کنند، به عنوان مثال. با اتم مرکزی یک یا چند پیوند ایجاد می کند. بر این اساس آنها تشخیص می دهند:

• لیگاندهای تک دندانی – اینها لیگاندهایی مانند مولکول های H 2 O، NH 3، CO، NO، و غیره و غیره CN -، F -، Cl -، OH -، SCN - و غیره هستند.
• لیگاندهای Bidentate . این نوع لیگاندها شامل یونهای H 2 N-CH 2 -COO - ، CO 3 2 - ، SO 4 2 - ، S 2 O 3 2 - ، مولکول اتیلن دی آمین H 2 N-CH 2 - CH 2 - H 2 N (به اختصار en).
• لیگاندهای Polydentate . اینها، برای مثال، لیگاندهای آلی حاوی چندین گروه - CN یا -COOH (EDTA) هستند. برخی لیگاندهای پلی دندانه قادر به تشکیل کمپلکس های حلقوی به نام کلات هستند (به عنوان مثال، هموگلوبین، کلروفیل و غیره).

نامگذاری ترکیبات پیچیده

برای ضبط فرمول ترکیب پیچیده،لازم به یادآوری است که مانند هر ترکیب یونی، ابتدا فرمول کاتیون و سپس فرمول آنیون نوشته می شود. در این حالت فرمول کمپلکس در نوشته می شود براکت های مربع، جایی که ابتدا عامل کمپلکس و سپس لیگاندها نوشته می شود.

در اینجا چند قانون وجود دارد که به دنبال آنها فرموله کردن نام یک ترکیب پیچیده دشوار نخواهد بود:

1. به نام ترکیبات پیچیده و همچنین نمک های یونی، ابتدا آنیون و سپس کاتیون ذکر شده است.
2. به نام مجتمع ابتدا لیگاندها و سپس عامل کمپلکس کننده نشان داده می شوند. لیگاندها به ترتیب حروف الفبا فهرست شده اند.
3. لیگاندهای خنثی را مولکول نیز می نامند، انتهای آن به لیگاندهای آنیونی اضافه می شود -O.جدول زیر اسامی رایج ترین لیگاندها را نشان می دهد

لیگاند	نام لیگاند	لیگاند	نام لیگاند
en	اتیلن دی آمین	O2-	Oxo
H2O	آبی	H-	هیدریدو
NH 3	امین	H+	هیدرو
CO	کربونیل	اوه -	هیدروکسو
نه	نیتروسیل	SO 4 2-	سولفاتو
نه -	نیتروزو	CO 3 2-	کربناتو
NO 2 -	نیترو	CN-	سیانو
N 3 -	آزیدو	NCS	تیوسیاناتو
Cl-	کلرو	C2O42-	اگزالاتو
برادر -	برومو

1. اگر تعداد لیگاندها بیشتر از یک باشد، تعداد آنها با پیشوندهای یونانی نشان داده می شود:

2-di-، 3-tri-، 4-tetra-، 5-penta-، 6-hexa-، 7-hepta-، 8-octa-، 9-nona-، 10-deca-.

اگر نام لیگاند قبلاً دارای یک پیشوند یونانی باشد، نام لیگاند در پرانتز و پیشوندی مانند زیر نوشته می‌شود:

2-bis-, 3-tris-, 4-tetrakis-, 5-pentakis-, 6-hexakis-.

به عنوان مثال، ترکیب Cl 3 تریس (اتیلن دی آمین) کبالت (III) نامیده می شود.

1. نام آنیون های پیچیده به پایان می رسد پسوند - در
2. بعد از نام فلزدر پرانتز نشان دهید در اعداد رومی حالت اکسیداسیون آن.

برای مثال، بیایید اتصالات زیر را فراخوانی کنیم:

• Cl

بیا شروع کنیم از لیگاندها: 4 مولکول آب به عنوان تتراآکوا و 2 یون کلرید به عنوان دی کلرو تعیین می شوند.

سرانجام، آنیوندر این رابطه است یون کلرید

کلرید تترا آکوادی کلروکروم (III)

• K 4

بیایید با لیگاندها شروع کنیم:آنیون پیچیده حاوی 4 لیگاند CN است که به آنها تتراسیانو می گویند.

از آنجایی که این فلز بخشی از یک آنیون پیچیده است، نیکلات (0) نامیده می شود.

بنابراین نام کامل این است - پتاسیم تتراسیانون نیکلات (0)

دسته بندی ها ،

اتصالات پیچیدهاینها ترکیبات مولکولی یا یونی هستند که از افزودن یک فلز یا غیرفلز، مولکول‌های خنثی یا یون‌های دیگر به یک اتم یا یون تشکیل می‌شوند. آنها می توانند هم در کریستال و هم در محلول وجود داشته باشند.

مفاد و مفاهیم اساسی تئوری هماهنگی.

برای توضیح ساختار و خواص ترکیبات پیچیده، در سال 1893 شیمیدان سوئیسی A. Werner نظریه هماهنگی را ارائه کرد که در آن دو مفهوم را معرفی کرد: هماهنگی و ظرفیت ثانویه.

به گفته ورنر ظرفیت اصلیظرفیتی نامیده می شود که توسط آن اتم ها ترکیب می شوند تا ترکیبات ساده ای را ایجاد کنند که از نظریه پیروی می کنند

ظرفیت. اما، با اتمام ظرفیت اصلی، اتم، به عنوان یک قاعده، قادر به اضافه کردن بیشتر به دلیل ظرفیت ثانویه،در نتیجه تجلی آن یک ترکیب پیچیده تشکیل می شود.

تحت تأثیر نیروهای ظرفیت اولیه و ثانویه، اتم ها تمایل دارند به طور مساوی خود را با یون ها یا مولکول ها احاطه کنند و بنابراین به عنوان مرکز جذب عمل می کنند. چنین اتمی نامیده می شود عوامل مرکزی یا کمپلکس کنندهیون ها یا مولکول هایی که مستقیماً به عامل کمپلکس کننده متصل می شوند نامیده می شوند لیگاندها

لیگاندها و یونها از طریق ظرفیت اصلی و یونها و مولکولها از طریق ظرفیت ثانویه اضافه می شوند.

جذب لیگاند به یک عامل کمپلکس کننده را هماهنگی و به تعداد لیگاندها عدد هماهنگی عامل کمپلکس کننده می گویند.

می توان گفت که ترکیبات پیچیده ترکیباتی هستند که مولکول های آنها از یک اتم مرکزی (یا یون) به طور مستقیم با تعداد معینی از مولکول ها یا یون های دیگر به نام لیگاند مرتبط است.

کاتیون های فلزی (Co +3، Pt +4، Cr +3، Cu +2 Au +3، و غیره) اغلب به عنوان عوامل کمپلکس کننده عمل می کنند.

یون های Cl -، CN -، NCS -، NO 2 -، OH -، SO 4 2- و مولکول های خنثی NH 3، H 2 O، آمین ها، اسیدهای آمینه، الکل ها، تیوالکل ها، pH 3، اترها می توانند به عنوان لیگاند عمل کنند.

تعداد مکان‌های هماهنگی که توسط یک لیگاند در نزدیکی یک عامل کمپلکس‌کننده اشغال می‌شود، آن نامیده می‌شود ظرفیت هماهنگی یا دندانه.

لیگاندهایی که توسط یک پیوند به عامل کمپلکس کننده متصل می شوند، یک محل هماهنگی را اشغال می کنند و تک دندانه (Cl -، CN -، NCS -) نامیده می شوند. اگر لیگاند از طریق چندین پیوند به عامل کمپلکس کننده متصل شود، آنگاه پلی دندانه است. به عنوان مثال: SO 4 2-، CO 3 2- دو طرفه هستند.

عامل کمپلکس کننده و لیگاندها تشکیل می دهند حوزه داخلیترکیبات یا کمپلکس (در فرمول ها، کمپلکس در براکت های مربع قرار می گیرد). یون هایی که مستقیماً با عامل کمپلکس کننده مرتبط نیستند تشکیل می شوند حوزه هماهنگی خارجی

یون‌های کره بیرونی نسبت به لیگاندها محکم‌تر محدود شده‌اند و از نظر مکانی از عامل کمپلکس‌کننده فاصله دارند. آنها به راحتی با یون های دیگر در محلول های آبی جایگزین می شوند.

به عنوان مثال، در ترکیب K 3 عامل کمپلکس کننده Fe +2 است، لیگاندها CN - هستند. دو لیگاند به دلیل ظرفیت اصلی و 4 - به دلیل ظرفیت ثانویه متصل می شوند، بنابراین تعداد هماهنگی 6 است.

یون Fe +2 با لیگاندهای CN - را تشکیل می دهند کره داخلی یا پیچیدهو یون های K + کره هماهنگی بیرونی:

به عنوان یک قاعده، عدد هماهنگی برابر است با دو برابر بار کاتیون فلز، به عنوان مثال: کاتیون های تک بار دارای عدد هماهنگی برابر با 2، 2-شارژ - 4، و 3-شارژ - 6 هستند. اگر عنصری یک عدد را نشان دهد. حالت اکسیداسیون متغیر، سپس با افزایش در تعداد هماهنگی آن افزایش می یابد. برای برخی از عوامل کمپلکس، عدد هماهنگی ثابت است، به عنوان مثال: Co +3، Pt +4، Cr +3 دارای عدد هماهنگی برابر با 6، برای B +3، Be +2، Cu +2، Au +3 هستند. یون‌ها عدد هماهنگی 4 است. برای اکثر یون‌ها، عدد هماهنگی متغیر است و به ماهیت یون‌ها در کره بیرونی و شرایط تشکیل کمپلکس‌ها بستگی دارد.