Կոմպլեքս միացություններ են կոչվում այն ​​միացությունները, որոնց բյուրեղային հանգույցները պարունակում են ինքնուրույն գոյության ունակ բարդույթներ (բարդ իոններ):

Բարդ միացությունների նշանակությունը տեխնիկայի տարբեր ոլորտների համար շատ մեծ է։ Նյութերի բարդ միացություններ ձևավորելու ունակությունն օգտագործվում է հանքաքարերից, հազվագյուտ մետաղներից, գերմաքուր կիսահաղորդչային նյութերից, կատալիզատորներից, ներկանյութերից, դեղամիջոցներից քիմիապես մաքուր մետաղներ ստանալու արդյունավետ մեթոդներ մշակելու համար, բնական և կեղտաջրերի մաքրում, գոլորշու գեներատորներում կշեռք լուծելու համար, և այլն:

Առաջին բարդ միացությունները սինթեզվել են 19-րդ դարի կեսերին։ Բարդ միացությունների տեսության հիմնադիրը շվեյցարացի գիտնական Վերներն էր, ով այն մշակեց 1893 թվականին։ համակարգման տեսություն . Բարդ միացությունների քիմիայում մեծ ներդրում են ունեցել ռուս գիտնականներ Լ.Ա. Չուգաև, Ի.Ի. Չերնյաևը և նրանց աշակերտները.

Բարդ միացությունների կառուցվածքը.

1. Յուրաքանչյուր բարդ միացությունում կան ներքին և արտաքին ոլորտները. Ներքին ոլորտը կոչվում է համալիր։ Բարդ միացությունների քիմիական բանաձևերը գրելիս ներքին գունդը փակվում է քառակուսի փակագծերում։ Օրինակ, բարդ միացություններում ա) K 2 [BeF 4 ], բ) Cl 2, ներքին գունդը կազմված է ատոմների խմբերից՝ կոմպլեքսներ ա) [BeF 4 ] 2- և բ) 2+, իսկ արտաքին գնդերը. կազմված է ա) համապատասխանաբար 2K + իոններից և բ) 2Cl - .

2. Ցանկացած բարդ միացության մոլեկուլում իոններից մեկը, սովորաբար դրական լիցքավորված, կամ ներքին միջավայրի ատոմը կենտրոնական դիրք է զբաղեցնում և կոչվում է. բարդացնող միջոց. Կոմպլեքսի (ներքին գնդ) բանաձեւում առաջինը նշվում է կոմպլեքսացնող նյութը։ Բերված օրինակներում սրանք իոններն են՝ ա) Be 2+ և բ) Zn 2+։

Կոմպլեքսավորող նյութերը ատոմներն ենկամ ավելի հաճախ մետաղական իոններ՝ կապված p-, d-, f- տարրերի հետ և ունեն բավարար քանակությամբ ազատ ուղեծրեր (Cu 2+, Pt 2+, Pt 4+, Ag +, Zn 2+, Al 3+ և այլն)։ )

3. Կոմպլեքսավորող նյութի շուրջ տեղակայված են (կամ, ինչպես ասում են, կոորդինացված) որոշակի քանակությամբ հակառակ լիցքավորված իոններ կամ էլեկտրական չեզոք մոլեկուլներ, որոնք կոչվում են. լիգանդներ(կամ ավելացնում է): Այս դեպքում դրանք ա) F - իոններ և բ) NH 3 մոլեկուլներ են:

Բարդ միացություններում լիգանդները կարող են լինել անիոններ F -, OH -, CN -, CNS -, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2- և այլն, չեզոք մոլեկուլներ H 2 O, NH 3, CO, NO: և այլն։

Կոմպլեքսավորող նյութի շուրջ լիգանների կողմից զբաղեցրած կոորդինացիոն վայրերի թիվը (ամենապարզ դեպքերում՝ կոմպլեքսավորող նյութը շրջապատող լիգանդների թիվը) կոչվում է. Կոմպլեքսավորող նյութի կոորդինացիոն համարը (CN):Տարբեր կոմպլեքսավորող նյութերի կոորդինացիոն թվերը տատանվում են 2-ից մինչև 12:

Ամենաբնորոշ կոորդինացիոն թվերը լուծույթներում և կենտրոնական իոնի (բարդացնող նյութի) լիցքը համեմատվում են ստորև.

Ծանոթագրություն. առավել հաճախ հանդիպող կոորդինացման համարներն ընդգծված են այն դեպքերում, երբ հնարավոր է երկու տարբեր տեսակի համակարգում:

Դիտարկված օրինակներում կոմպլեքսավորող նյութերի կոորդինացիոն թվերն են՝ ա) գ.ն. (Եղեք 2+) = 4, բ) ք.հ. (Zn 2+) = 4:

B. Այնուհետև չեզոք լիգանների թվերն ու անունները կոչվում են.

Բ. Վերջինս գենետիկ դեպքում կոմպլեքսավորող նյութ է՝ ցույց տալով դրա օքսիդացման աստիճանը (փակագծերում՝ հռոմեական թվերով՝ կոմպլեքսավորող նյութի անունից հետո)։

Օրինակ, Cl-ը քլորոտրիամմինեպլատինի (II) քլորիդ է:

Եթե ​​մետաղը ձևավորում է իոն մեկ օքսիդացման վիճակով, ապա այն չի կարող ներառվել համալիրի անվան մեջ: Օրինակ, Cl 2-ը tetraamminzinc dichloride է:

2. Բարդ անիոնի անվանումըձևավորվել է նման կերպ՝ ավելացնելով «at» վերջածանցը բարդացնող նյութի լատինական անվան արմատին (օրինակ՝ ֆերատ, նիկելատ, քրոմատ, կոբալտատ, կուպրատ և այլն): Օրինակ:

K 2 - կալիումի հեքսաքլորպլատինատ (IV);

Ba 2 - բարիումի տետրարոդանոդիամինի քրոմատ (III);

K 3 - կալիումի hexacyanoferrate (III);

K 2 - կալիումի տետրաֆտորոբերիլատ:

3. Չեզոք բարդ մասնիկների անվանումներըձևավորվում են այնպես, ինչպես կատիոնները, բայց կոմպլեքսավորող նյութը կոչվում է անվանական դեպքում, և դրա օքսիդացման աստիճանը նշված չէ, քանի որ. այն որոշվում է համալիրի էլեկտրական չեզոքությամբ: Օրինակ:

դիքլորդիամմինեպլատին;

Տետրակարբոնիլնիկել.

Բարդ միացությունների դասակարգում.Բարդ միացությունները կառուցվածքով և հատկություններով շատ բազմազան են։ Նրանց դասակարգման համակարգերը հիմնված են տարբեր սկզբունքների վրա.

1. Էլեկտրական լիցքի բնույթից ելնելով առանձնացնում են կատիոնային, անիոնային և չեզոք բարդույթները։

Դրական լիցքով կոմպլեքսը կոչվում է կատիոնային, օրինակ 2+, բացասական լիցքով՝ անիոնային, օրինակ՝ 2-, զրոյական լիցքով՝ չեզոք, օրինակ։

2. Ըստ լիգանդների տեսակի տարբերվում են.

ա) թթուներ, օրինակ.

H - ջրածնի տետրաքլորաուրատ (III);

H 2 - ջրածնի հեքսաքլորպլատինատ (IV);

բ) պատճառները, օրինակ.

(OH) 2 - tetraammine պղնձի (II) հիդրօքսիդ;

OH - դիամմին արծաթի հիդրօքսիդ;

գ) աղեր, օրինակ.

K 3 - կալիումի hexahydroxoaluminate;

Cl 3 - hexaaquachrome (III) քլորիդ;

դ) ոչ էլեկտրոլիտներ, օրինակ՝ դիքլորդիամմինեպլատին։

Քիմիական կապերի առաջացում բարդ միացություններում:Բարդ միացությունների առաջացումը և հատկությունները բացատրելու համար ներկայումս օգտագործվում են մի շարք տեսություններ.

1) վալենտային կապի մեթոդ (VBC);

2) բյուրեղային դաշտի տեսություն.

3) մոլեկուլային ուղեծրային մեթոդ.

Ըստ MBC-իԿոմպլեքսային նյութի և լիգանդների միջև բարդույթների առաջացման ժամանակ առաջանում է կովալենտային կապ դոնոր-ընդունող մեխանիզմ . Կոմպլեքսավորող նյութերն ունեն դատարկ ուղեծրեր, այսինքն. խաղալ ընդունողների դերը. Որպես կանոն, կապերի ձևավորմանը մասնակցում են կոմպլեքսավորող նյութի տարբեր դատարկ ուղեծրեր, ուստի տեղի է ունենում դրանց հիբրիդացում։ Լիգանդներն ունեն էլեկտրոնների միայնակ զույգեր և կատարում են դոնորների դեր կովալենտային կապի ձևավորման դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմում։

Օրինակ, դիտարկենք 2+ համալիրի ձևավորումը: Վալենտային էլեկտրոնների էլեկտրոնային բանաձևեր.

Zn ատոմ - 3d 10 4s 2;

Ցինկի իոնային բարդացնող միջոց

Zn 2+ - 3d 10 4s 0

Ինչպես երևում է, արտաքին էլեկտրոնային մակարդակում ցինկի իոնն ունի էներգիայով մոտ չորս դատարկ ատոմային ուղեծրեր (մեկ 4s և երեք 4p), որոնք ենթարկվելու են sp 3 հիբրիդացման; Zn 2+ իոնը, որպես կոմպլեքսավորող նյութ, ունի թիվ = 4:

Երբ ցինկի իոնը փոխազդում է ամոնիակի մոլեկուլների հետ, որոնց ազոտի ատոմներն ունեն միայնակ զույգ էլեկտրոններ (: NH 3), առաջանում է բարդույթ.

Համալիրի տարածական կառուցվածքը որոշվում է կոմպլեքսավորող նյութի ատոմային օրբիտալների հիբրիդացման տեսակով (այս դեպքում՝ քառաեդրոն)։ Կոորդինացիոն թիվը կախված է կոմպլեքսավորող նյութի դատարկ ուղեծրերի քանակից։

Կոմպլեքսներում դոնոր-ընդունիչ կապեր ձևավորելիս կարող են օգտագործվել ոչ միայն s- և p-օրբիտալներ, այլև d-օրբիտալներ: Այս դեպքերում հիբրիդացումը տեղի է ունենում d-orbitals-ի մասնակցությամբ։ Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս հիբրիդացման որոշ տեսակներ և դրանց համապատասխան տարածական կառուցվածքները.

Այսպիսով, MBC-ն հնարավորություն է տալիս կանխատեսել համալիրի կազմը և կառուցվածքը։ Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը չի կարող բացատրել համալիրների այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են ուժը, գույնը և մագնիսական հատկությունները: Բարդ միացությունների վերը նշված հատկությունները նկարագրված են բյուրեղային դաշտի տեսությամբ։

Բարդ միացությունների տարանջատումը լուծույթներում.Բարդ միացության ներքին և արտաքին գնդերը մեծապես տարբերվում են կայունությամբ։

Արտաքին ոլորտում տեղակայված մասնիկները կապված են բարդ իոնի հետ հիմնականում էլեկտրաստատիկ ուժերով (իոնային կապ) և հեշտությամբ բաժանվում են ջրային լուծույթում, ինչպես ուժեղ էլեկտրոլիտների իոնները:

Բարդ միացության տարանջատումը (քայքայումը) արտաքին ոլորտի իոնների և բարդ իոնի (բարդ) կոչվում է. առաջնային.Այն ընթանում է գրեթե ամբողջությամբ, մինչև վերջ, ըստ ուժեղ էլեկտրոլիտների տարանջատման տեսակի։

Օրինակ, կալիումի տետրաֆտորոբերիլատի տարրալուծման ժամանակ առաջնային տարանջատման գործընթացը կարելի է գրել ըստ սխեմայի.

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

Լիգանդներբարդ միացության ներքին ոլորտում տեղակայված կոմպլեքսավորող նյութի հետ կապված են դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի համաձայն ձևավորված ուժեղ կովալենտային կապերով, և բարդ իոնների տարանջատումը լուծույթում տեղի է ունենում, որպես կանոն, աննշան չափով. թույլ էլեկտրոլիտների տարանջատման տեսակը, այսինքն. հետադարձելի է մինչև հավասարակշռության հաստատումը: Բարդ միացության ներքին ոլորտի շրջելի տարրալուծումը կոչվում է երկրորդական դիսոցացիա.Օրինակ, տետրաֆտորոբերիլատ իոնը մասնակիորեն տարանջատվում է, որն արտահայտվում է հավասարմամբ.

[BeF 4 ] 2- D Be 2+ + 4F - (երկրորդային դիսոցման հավասարում):

Համալիրի տարանջատումը որպես շրջելի գործընթաց բնութագրվում է հավասարակշռության հաստատունով, որը կոչվում է Kn համալիրի անկայունության հաստատունը.

Հարցի օրինակի համար.

Kn - աղյուսակային (տեղեկատու) արժեք:Անկայունության հաստատունները, որոնց արտահայտությունները ներառում են իոնների և մոլեկուլների կոնցենտրացիաները, կոչվում են կոնցենտրացիայի հաստատուններ։ Ավելի խիստ և անկախ լուծույթի բաղադրությունից և իոնային ուժից Kn-ն են, որոնք պարունակում են իոնների և մոլեկուլների ակտիվության կոնցենտրացիայի փոխարեն:

Տարբեր համալիրների Kn արժեքները շատ տարբեր են և կարող են ծառայել որպես դրանց կայունության չափանիշ: Որքան կայուն է բարդ իոնը, այնքան ցածր է նրա անկայունության հաստատունը:

Այսպիսով, անկայունության հաստատունների տարբեր արժեքներ ունեցող նմանատիպ միացությունների շարքում

ամենակայուն բարդույթն է, և ամենաքիչ կայունն է:

Ինչպես ցանկացած հավասարակշռության հաստատուն, անկայունության հաստատունկախված է միայն բարդ իոնի, կոմպլեքսացնող նյութի և լիգանդների բնույթից, լուծիչից, ինչպես նաև ջերմաստիճանից և կախված չէ լուծույթում նյութերի կոնցենտրացիայից (ակտիվությունից).

Որքան մեծ են կոմպլեքսավորող նյութի և լիգանդների լիցքերը և որքան փոքր են նրանց շառավիղները, այնքան բարձր է կոմպլեքսների կայունությունը . Երկրորդական ենթախմբերի մետաղների կողմից առաջացած բարդ իոնների ուժգնությունը ավելի մեծ է, քան հիմնական ենթախմբերի մետաղներից առաջացած իոնների ուժը։

Լուծման մեջ բարդ իոնների տարրալուծման գործընթացը տեղի է ունենում բազմափուլ եղանակով՝ լիգանդների հաջորդական վերացումով։ Օրինակ, պղնձի (II) 2+ ամոնիակի իոնի տարանջատումը տեղի է ունենում չորս քայլով, որոնք համապատասխանում են մեկ, երկու, երեք և չորս ամոնիակի մոլեկուլների բաժանմանը.

Տարբեր բարդ իոնների ուժը համեմատաբար գնահատելու համար նրանք օգտագործում են ոչ թե առանձին քայլերի դիսոցման հաստատունը, այլ ամբողջ համալիրի ընդհանուր անկայունության հաստատունը, որը որոշվում է համապատասխան աստիճանական դիսոցման հաստատունները բազմապատկելով։ Օրինակ, 2+ իոնի անկայունության հաստատունը հավասար կլինի.

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

Կոմպլեքսների ուժը (կայունությունը) բնութագրելու համար օգտագործվում է նաև անկայունության հաստատունի փոխադարձությունը, այն կոչվում է կայունության հաստատուն (K st) կամ բարդ առաջացման հաստատուն.

Բարդ իոնի տարանջատման հավասարակշռությունը կարող է տեղափոխվել լիգանների ավելցուկով դեպի դրա ձևավորում, իսկ դիսոցացիոն արտադրանքներից մեկի կոնցենտրացիայի նվազումը, ընդհակառակը, կարող է հանգեցնել համալիրի ամբողջական ոչնչացման:

Որակական քիմիական ռեակցիաները սովորաբար հայտնաբերում են միայն արտաքին ոլորտի իոնները կամ բարդ իոնները:Թեև ամեն ինչ կախված է աղի լուծելիության արտադրանքից (SP), որի ձևավորումը տեղի կունենա որակական ռեակցիաներում համապատասխան լուծույթներ ավելացնելիս։ Սա կարելի է ստուգել հետևյալ ռեակցիաների հիման վրա. Եթե ​​բարդ իոն + պարունակող լուծույթը մշակվում է որոշ քլորիդի լուծույթով, ապա նստվածք չի առաջանում, թեև քլորիդների ավելացման ժամանակ սովորական արծաթի աղերի լուծույթներից ազատվում է արծաթի քլորիդի նստվածք։

Ակնհայտ է, որ լուծույթում արծաթի իոնների կոնցենտրացիան չափազանց ցածր է, այնպես որ, եթե նույնիսկ քլորիդի իոնների ավելցուկ ներմուծվի դրա մեջ, հնարավոր կլինի հասնել արծաթի քլորիդի լուծելիության արտադրանքի արժեքին (PR AgCl = 1,8·10 - 10): Սակայն լուծույթին կալիումի յոդիդի համալիր ավելացնելուց հետո նստվածք է առաջանում արծաթի յոդիդի նստվածք։ Սա ապացուցում է, որ լուծույթում դեռևս առկա են արծաթի իոններ։ Որքան էլ նրանց կոնցենտրացիան փոքր է, պարզվում է, որ այն բավարար է նստվածքի առաջացման համար, քանի որ PR AgI = 1·10 -16, այսինքն. զգալիորեն պակաս, քան արծաթի քլորիդը: Նույն կերպ H 2 S լուծույթին ենթարկվելիս ստացվում է արծաթի սուլֆիդի Ag 2 S նստվածք, որի լուծելիության արտադրանքը հավասար է 10 -51։

Տեղի ունեցող ռեակցիաների իոն-մոլեկուլային հավասարումները ունեն ձև.

I - D АgI↓ + 2NН 3

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

Անկայուն ներքին գնդով բարդ միացությունները կոչվում են կրկնակի աղեր։Դրանք նշանակվում են տարբեր կերպ, մասնավորապես որպես մոլեկուլների միացություններ: Օրինակ՝ CaCO 3 Na 2 CO 3 ; СuСl 2 ·КCl; KCl·MgCl 2; 2NaСl·СoСl 2. Կրկնակի աղերկարելի է համարել միացություններ, որոնց բյուրեղային ցանցերի տեղամասերում կան նույնական անիոններ, բայց տարբեր կատիոններ. Այս միացությունների քիմիական կապերը հիմնականում իոնային են, և, հետևաբար, ջրային լուծույթներում դրանք գրեթե ամբողջությամբ տարանջատվում են առանձին իոնների: Եթե, օրինակ, կալիումը և պղնձի (II) քլորիդը լուծվում են ջրի մեջ, ապա տարանջատումը տեղի է ունենում ուժեղ էլեկտրոլիտի նման.

CuCl 2 ·KCl = Cu 2+ + 3Cl - + K +:

Կրկնակի աղի լուծույթում ձևավորված բոլոր իոնները կարող են հայտնաբերվել համապատասխան որակական ռեակցիաների միջոցով:

Ռեակցիաները բարդ միացությունների լուծույթներում:Բարդ իոնների մասնակցությամբ էլեկտրոլիտների լուծույթներում փոխանակման ռեակցիաների հավասարակշռության փոփոխությունը որոշվում է նույն կանոններով, ինչ պարզ (ոչ բարդ) էլեկտրոլիտների լուծույթներում, մասնավորապես՝ հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է իոնների առավել ամբողջական կապի ուղղությամբ։ (կոմպլեքսացնող նյութ, լիգանդներ, արտաքին գնդերի իոններ), ինչը հանգեցնում է չլուծվող, վատ լուծվող նյութերի կամ թույլ էլեկտրոլիտների առաջացմանը։

Այս առումով բարդ միացությունների լուծույթներում հնարավոր են հետևյալ ռեակցիաները.

1) արտաքին ոլորտի իոնների փոխանակում, որի դեպքում բարդ իոնի բաղադրությունը մնում է հաստատուն.

2) ներոլորտային փոխանակում.

Առաջին տեսակի ռեակցիաիրականացվում է այն դեպքերում, երբ դա հանգեցնում է չլուծվող և վատ լուծվող միացությունների առաջացմանը: Օրինակ՝ K 4 և K 3 փոխազդեցությունը համապատասխանաբար Fe 3+ և Fe 2+ կատիոնների հետ, որը տալիս է պրուսական կապույտ Fe 4 3 և Turnboul blue Fe 3 2 նստվածք:

3 4- + 4Fe 3+ = Fe 4 3 ↓,

Պրուսական կապույտ

2 3- + 3Fe 2+ = Fe 3 2 ↓:

Turnbull կապույտ

Երկրորդ տեսակի ռեակցիաներհնարավոր է այն դեպքերում, երբ դա հանգեցնում է ավելի կայուն համալիրի ձևավորմանը, այսինքն. Kn-ի ավելի ցածր արժեքով, Օրինակ:

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

Kn՝ 9.3·10 -8 1·10 -13

Kn-ի մոտ արժեքներով նման գործընթացի հնարավորությունը որոշվում է մրցակցող լիգանդի ավելցուկով:

Բարդ միացությունների համար հնարավոր են նաև ռեդոքս ռեակցիաներ, որոնք տեղի են ունենում առանց բարդ իոնի ատոմային կազմը փոխելու, բայց դրա լիցքի փոփոխությամբ, օրինակ.

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

Համալիր կապեր.

Բոլոր անօրգանական միացությունները բաժանվում են երկու խմբի.

1. առաջին կարգի միացումներ, ᴛ.ᴇ. միացություններ, որոնք ենթակա են վալենտության տեսությանը.

2. ավելի բարձր կարգի միացումներ, ᴛ.ᴇ. միացություններ, որոնք չեն ենթարկվում վալենտության տեսության հասկացություններին: Բարձր կարգի միացությունները ներառում են հիդրատներ, ամոնիակ և այլն:

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

Վերները (Շվեյցարիա) ներմուծեց քիմիայի մեջ բարձր կարգի միացությունների հայեցակարգը և տվեց նրանց անունը. բարդ միացություններ. Նա CS դասակարգեց ավելի բարձր կարգի բոլոր ամենակայուն միացությունները, որոնք ջրային լուծույթում կամ ընդհանրապես չեն քայքայվում իրենց բաղադրիչ մասերի, կամ քայքայվում են աննշան չափով։ 1893 թվականին Վերները առաջարկեց, որ ցանկացած տարր, հագեցվածությունից հետո, կարող է նաև դրսևորել լրացուցիչ վալենտություն. համակարգումը. Համաձայն Վերների համակարգման տեսության՝ յուրաքանչյուր CS-ում առանձնանում են.

Cl 3:կոմպլեքսավորող նյութ (CO = Co), լիգանդներ (NH 3), կոորդինացիոն թիվը (CN = 6), ներքին ոլորտ, արտաքին միջավայր (Cl 3), կոորդինացիոն հզորություն:

Ներքին ոլորտի կենտրոնական ատոմը, որի շուրջ խմբավորված են իոնները կամ մոլեկուլները, սովորաբար կոչվում է բարդացնող միջոց. Կոմպլեքսավորող նյութերի դերն առավել հաճախ կատարում են մետաղական իոնները, ավելի քիչ՝ չեզոք ատոմները կամ անիոնները։ Իոնները կամ մոլեկուլները, որոնք կոորդինացվում են կենտրոնական ատոմի շուրջը ներքին ոլորտում կոչվում են լիգանդներ. Լիգանդները անիոններ են՝ G -, OH-, CN-, CNS-, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2-, չեզոք մոլեկուլներ՝ H 2 O, CO, G 2, NH 3, N 2 H 4 . Համակարգման համարը համալիրի ներքին ոլորտի այն տեղամասերի քանակն է, որոնք զբաղեցնում են լիգանդները: CN-ը սովորաբար ավելի բարձր է, քան օքսիդացման վիճակը: CN = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12: Ամենատարածված CN = 4, 6, 2: Այս թվերը համապատասխանում են համալիրի ամենասիմետրիկ կոնֆիգուրացիային՝ ութանիստ (6), քառանիստ (4) և գծային (2): ՍԴկախված կոմպլեքսացնող նյութի և լիգանդների բնույթից, ինչպես նաև CO-ի և լիգանդների չափերից: Լիգանդների կոորդինացիոն կարողություններըյուրաքանչյուր լիգանդի կողմից զբաղեցրած համալիրի ներքին ոլորտում տեղամասերի քանակն է: Լիգանդների մեծամասնության համար կոորդինացիոն կարողությունը հավասար է միասնության ( մոնոդենտային լիգանդներ), պակաս հաճախ երկու ( բիդենտային լիգաններ), կան ավելի մեծ հզորությամբ լիգաններ (3, 4,6) – պոլիդենտատային լիգանդներ. Համալիրի լիցքը թվայինորեն պետք է հավասար լինի արտաքին ոլորտի ընդհանուր լիցքին և հակառակ նշանով: 3+ Cl 3 - .

Բարդ միացությունների նոմենկլատուրա.Շատ բարդ միացություններ պահպանել են իրենց պատմական անվանումները՝ կապված դրանք սինթեզող գիտնականի գույնի կամ անվան հետ։ Այսօր կիրառվում է IUPAC նոմենկլատուրան։

Իոնների ցուցակման կարգը. Ընդունված է սկզբում անվանել անիոնը, հետո կատիոն, մինչդեռ անիոնի անվանման մեջ օգտագործվում է լատիներեն KO անվան արմատը, իսկ կատիոնի անվանումն օգտագործում է իր ռուսերեն անունը գենետիկ դեպքում։

Cl-դիամինի արծաթի քլորիդ; K 2 - կալիումի տրիքլորոկուպրատ:

Լիգանդների ցուցակման կարգը. Համալիրում լիգանդները թվարկված են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ անիոնային, չեզոք, կատիոնային՝ առանց գծիկով բաժանման: Անիոնները թվարկված են H -, O 2-, OH - կարգով, պարզ անիոններ, բարդ անիոններ, բազմատոմ անիոններ, օրգանական անիոններ:

SO 4 – քլորոնիտրոդիամմինէթիլենդիամինեպլատինի սուլֆատ (+4)

Համակարգող խմբերի ավարտը.Չեզոք խմբերը կոչվում են նույնը, ինչ մոլեկուլները: Բացառություններ են ջրային (H 2 O), ամին (NH 3): Բացասական լիցքավորված անիոններին ավելացվում է ʼʼОʼʼ ձայնավորը

- հեքսոցիանոֆերատ (+3) կոբալտ հեքսաամին (+3)

Նախածանցներ, որոնք ցույց են տալիս լիգանների քանակը:

1 - մոնո, 2 - դի, 3 - երեք, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - octa, 9 - nona, 10 - deca, 11 - indeca, 12 - dodeca, շատ - պոլի.

Բիս-, տրիս- նախածանցներն օգտագործվում են բարդ անուններով լիգանդներից առաջ, որտեղ արդեն կան մոնո-, դի- և այլն նախածանցներ։

Cl 3 - տրիս (էթիլենդիամին) երկաթի քլորիդ (+3)

Բարդ միացությունների անվանումներում անիոնային մասը նախ նշվում է անվանական հոլովով և -at վերջածանցով, իսկ հետո՝ կատիոնային մասը՝ գենետիկական հոլովով։ Այս դեպքում, միացության և՛ անիոնային, և՛ կատիոնային մասերում կենտրոնական ատոմի անվանումից առաջ թվարկված են դրա շուրջ համակարգված բոլոր լիգանդները՝ նշելով դրանց թիվը հունական թվերով (1 - մոնո (սովորաբար բաց թողնված), 2 - di, 3: - երեք, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - octa): Լիգանդների անուններին ավելացվում է -o վերջածանց, և սկզբում անվանվում են անիոնները, իսկ հետո չեզոք մոլեկուլները՝ Cl- - քլոր, CN- - ցիան, OH- - հիդրոքսո, C2O42- - օքսալատո, S2O32- - թիոսուլֆատո: , (CH3)2NH - dimethylamino եւ այլն: Բացառություններ. H2O-ի և NH3-ի՝ որպես լիգանդների անվանումները հետևյալն են՝ «aqua» և «ammine»: Եթե ​​կենտրոնական ատոմը կատիոնի մի մասն է, ապա օգտագործվում է տարրի ռուսերեն անվանումը, որին հաջորդում է նրա օքսիդացման վիճակը հռոմեական թվերով փակագծերում։ Անիոնի կենտրոնական ատոմի համար օգտագործվում է տարրի լատիներեն անվանումը և այս անվանումից առաջ նշվում է օքսիդացման վիճակը։ Մշտական ​​օքսիդացման վիճակ ունեցող տարրերի համար այն կարելի է բաց թողնել: Ոչ էլեկտրոլիտների դեպքում կենտրոնական ատոմի օքսիդացման վիճակը նույնպես չի նշվում, քանի որ այն որոշվում է համալիրի էլեկտրական չեզոքության հիման վրա։ Անունների օրինակներ.

Cl2 - երկքլոր-տետրամմին-պլատինե (IV) քլորիդ,

OH - դիամմին-արծաթի (I) հիդրօքսիդ:

Բարդ միացությունների դասակարգում.Օգտագործվում են CS-ի մի քանի տարբեր դասակարգումներ:

1. միացությունների որոշակի դասի պատկանելով:

բարդ թթուներ – H 2

բարդ հիմքեր –

բարդ աղեր – K2

2. Լիգանդների բնույթովջրային համալիրներ, ամոնիակ: Ցիանիդ, հալոգենիդ և այլն:

Aqua կոմպլեքսները համալիրներ են, որոնցում ջրի մոլեկուլները ծառայում են որպես լիգանդներ, օրինակ Cl 2 - hexaquacalcium chloride: Ամոնիակը և ամինատները բարդույթներ են, որոնցում լիգանները ամոնիակի և օրգանական ամինների մոլեկուլներն են, օրինակ՝ SO 4 - տետրամինի պղնձի (II) սուլֆատ: Hydroxo համալիրներ. Դրանցում OH- իոնները ծառայում են որպես լիգանդներ։ Հատկապես բնորոշ է ամֆոտերային մետաղներին։ Օրինակ՝ Na 2 - նատրիումի տետրահիդրոքսոցինատ (II): Թթվային բարդույթներ. Այս կոմպլեքսներում լիգանդները անիոն-թթվային մնացորդներ են, օրինակ՝ K 4 - կալիումի հեքսացիանոֆերատ (II):

3. ըստ համալիրի լիցքավորման նշանիԿատիոնային, անիոնային, չեզոք

4. ըստ ԿՀ ներքին կառուցվածքի: համալիրը կազմող միջուկների քանակով:

միամիջուկային - H 2, երկմիջուկային - Cl 5 և այլն,

5. ցիկլերի բացակայությամբ կամ առկայությամբ.պարզ և ցիկլային CS:

Ցիկլային կամ կելատային (ճանկաձեւ) համալիրներ։ Օʜᴎ պարունակում է բի- կամ պոլիդենտատային լիգանդ, որը կարծես բռնում է M կենտրոնական ատոմը, ինչպես քաղցկեղի ճանկերը. Օրինակներ. .

Քելատային համալիրների խումբը ներառում է նաև ներհամալիր միացություններ, որոնցում կենտրոնական ատոմը ցիկլի մի մասն է կազմում՝ կապեր ստեղծելով լիգանդների հետ տարբեր ձևերով՝ փոխանակման և դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմներով։ Նման բարդույթները շատ բնորոշ են ամինոկարբոքսիլաթթուներին, օրինակ՝ գլիցինը ձևավորում է քելատներ Cu 2+ և Pt 2+ իոններով.

Քելատային միացությունները հատկապես ուժեղ են, քանի որ դրանցում կենտրոնական ատոմը, ասես, արգելափակված է ցիկլային լիգանդի կողմից: Առավել կայուն են հինգ և վեցանդամ օղակներով շելատները։ Կոմպլեքսները այնքան ուժեղ են կապում մետաղական կատիոններին, որ երբ դրանք ավելացվում են, վատ լուծվող նյութերը, ինչպիսիք են CaSO 4, BaSO 4, CaC 2 O 4, CaCO 3, լուծվում են: Այդ իսկ պատճառով դրանք օգտագործվում են ջուրը փափկացնելու, ներկման, լուսանկարչական նյութերի մշակման ժամանակ մետաղական իոնները կապելու և անալիտիկ քիմիայում։ Շատ չելատային տիպի բարդույթներ ունեն հատուկ գույն և, հետևաբար, համապատասխան լիգանդի միացությունները շատ զգայուն ռեագենտներ են անցումային մետաղների կատիոնների համար: Օրինակ՝ դիմեթիլգլյոքսիմ [C(CH 3)NOH] 2-ը ծառայում է որպես հիանալի ռեագենտ Ni2+, Pd2+, Pt2+, Fe2+ և այլն կատիոնների համար։

Բարդ միացությունների կայունություն: Անկայունության հաստատուն.Երբ CS-ը լուծվում է ջրի մեջ, տեղի է ունենում տարրալուծում, և ներքին ոլորտը իրեն պահում է որպես մեկ ամբողջություն:

K = K + + -

Այս գործընթացի հետ մեկտեղ փոքր չափով տեղի է ունենում համալիրի ներքին ոլորտի տարանջատում.

Ag + + 2CN -

CS-ի կայունությունը բնութագրելու համար ներկայացնում ենք անկայունության հաստատուն, հավասար է:

Անկայունության հաստատունը CS-ի ուժի չափումն է: Որքան ցածր է K բույնը, այնքան ուժեղ է KS-ն:

Բարդ միացությունների իզոմերիզմ.Բարդ միացությունների համար իզոմերիզմը շատ տարածված է և առանձնանում է.

1. Սոլվատի իզոմերիզմը հանդիպում է իզոմերներում, երբ ջրի մոլեկուլների բաշխումը ներքին և արտաքին գնդերի միջև անհավասար է:

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

Մանուշակագույն բաց կանաչ մուգ կանաչ

2.Իոնացման իզոմերիզմ կապված է համալիրի ներքին և արտաքին ոլորտներից իոնների տարանջատման տարբեր հեշտության հետ։

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

SO 4 և Br - բրոմ-պենտամին-կոբալտ (III) սուլֆատ և բրոմ-պենտամին-կոբալտ (III) սուլֆատ:

Cl և NO 2 - քլորիդ-նիտրո-քլոր-դիէթիլենդիամին-կոբալտ (III) ինիտրիտեդիքլոր-դիէթիլենդիամին-կոբալտ (III):

3. Կոորդինացիոն իզոմերիզմ հայտնաբերվել է միայն երկհամալիր միացություններում

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

Կոորդինացիոն իզոմերիզմհանդիպում է այն բարդ միացություններում, որտեղ և՛ կատիոնը, և՛ անիոնը բարդ են:

Օրինակ, - tetrachloro-(II)platinate tetrammine-chromium(II) and -tetrachloro-(II)chromate tetrammine-platinum(II) կոորդինացիոն իզոմերներ են:

4. Հաղորդակցության իզոմերիզմ տեղի է ունենում միայն այն դեպքում, երբ մոնոդենտային լիգանները կարող են կոորդինացվել երկու տարբեր ատոմների միջոցով:

5. Տարածական իզոմերիզմ պայմանավորված է նրանով, որ նույնական լիգանները գտնվում են KO-ի շուրջ կամ մոտակայքում (cis), կամ հակառակը ( տրանս).

Cis իզոմեր (նարնջագույն բյուրեղներ) տրանս իզոմեր (դեղին բյուրեղներ)

Դիքլոր-դիամին-պլատինի իզոմերներ

Լիգանդների քառանիստ դասավորության դեպքում ցիս-տրանս իզոմերիզմն անհնար է։

6. Հայելային (օպտիկական) իզոմերիզմ, օրինակ՝ դիքլոր-դիէթիլենդիամին-քրոմ(III) + կատիոնում.

Ինչպես օրգանական նյութերի դեպքում, հայելային իզոմերներն ունեն նույն ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները և տարբերվում են բյուրեղների անհամաչափությամբ և լույսի բևեռացման հարթության պտտման ուղղությամբ։

7. Լիգանդի իզոմերիզմ Օրինակ, (NH 2) 2 (CH 2) 4-ի համար հնարավոր են հետևյալ իզոմերները. (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

Հաղորդակցության խնդիրը բարդ կապերում. CS-ում կապի բնույթը տարբեր է, և ներկայումս բացատրության համար օգտագործվում է երեք մոտեցում՝ BC մեթոդ, MO մեթոդ և բյուրեղային դաշտի տեսության մեթոդ:

մ.թ.ա. մեթոդՊոլինը ներկայացրեց. Մեթոդի հիմնական սկզբունքները.

1. ԿՀ-ում կապը ձևավորվում է դոնոր-ընդունող փոխազդեցության արդյունքում: Լիգանդներն ապահովում են էլեկտրոնային զույգեր, իսկ կոմպլեքսավորողն ապահովում է ազատ ուղեծրեր։ Կապի ամրության չափանիշը ուղեծրի համընկնման աստիճանն է:

2. KO օրբիտալները ենթարկվում են հիբրիդացման, հիբրիդացման տեսակը որոշվում է լիգանդների քանակով, բնույթով և էլեկտրոնային կառուցվածքով։ CO-ի հիբրիդացումը որոշվում է համալիրի երկրաչափությամբ:

3. Համալիրի լրացուցիչ ուժեղացումն առաջանում է այն պատճառով, որ s-կապին զուգահեռ ձևավորվում է նաև p-կապ:

4. Համալիրի մագնիսական հատկությունները որոշվում են չզույգված էլեկտրոնների քանակով։

5. Երբ ձևավորվում է կոմպլեքս, էլեկտրոնների բաշխումը ուղեծրերում կարող է մնալ չեզոք ատոմներով կամ ենթարկվել փոփոխությունների։ Դա կախված է լիգանդների բնույթից և դրանց էլեկտրաստատիկ դաշտից: Մշակվել է լիգանդների սպեկտրոքիմիական շարք։ Եթե ​​լիգանդներն ունեն ուժեղ դաշտ, նրանք տեղահանում են էլեկտրոնները՝ պատճառ դառնալով նրանց զուգավորման և նոր կապի ձևավորմանը։

Լիգանդների սպեկտրոքիմիական շարք.

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

6. BC մեթոդը հնարավորություն է տալիս բացատրել կապերի առաջացումը նույնիսկ չեզոք և դասակարգային բարդույթներում

K 3 K 3

1. Առաջին CS-ում լիգանները ստեղծում են ուժեղ դաշտ, երկրորդում՝ թույլ

2. Գծե՛ք երկաթի վալենտային ուղեծրերը.

3. Դիտարկենք լիգանդների դոնորային հատկությունները. CN - ունեն ազատ էլեկտրոնային ուղեծրեր և էլեկտրոնային զույգերի դոնորներ են:
Տեղադրված է ref.rf
CN - ունի ուժեղ դաշտ, գործում է 3d ուղեծրերի վրա՝ խտացնելով դրանք։

Արդյունքում առաջանում է 6 կապ՝ կապին մասնակցող ներքին 3 դ օրբիտալներով՝ ᴛ.ᴇ։ ձևավորվում է ներօրբիտալ համալիր. Համալիրը պարամագնիսական է և ցածր պտտվող, քանի որ կա մեկ չզույգված էլեկտրոն: Համալիրը կայուն է, քանի որ զբաղված են ներքին ուղեծրերը։

F իոնները ունեն ազատ էլեկտրոնային ուղեծրեր և էլեկտրոնային զույգերի դոնորներ են, նրանք ունեն թույլ դաշտ և, հետևաբար, չեն կարող խտացնել էլեկտրոնները 3d մակարդակում:

Արդյունքում առաջանում է պարամագնիսական, բարձր սպինով, արտաքին ուղեծրային համալիր։ Անկայուն և ռեակտիվ:

BC մեթոդի առավելությունները: տեղեկատվական բովանդակություն

BC մեթոդի թերություններըմեթոդը հարմար է նյութերի որոշակի տիրույթի համար, մեթոդը չի բացատրում օպտիկական հատկությունները (գույնը), չի տրամադրում էներգիայի գնահատում, քանի որ որոշ դեպքերում ձևավորվում է քառակուսի կոմպլեքս՝ ավելի էներգետիկորեն բարենպաստ քառաեզրայինի փոխարեն։

Համալիր կապեր. - հայեցակարգ և տեսակներ: «Բարդ կապեր» կատեգորիայի դասակարգումը և առանձնահատկությունները. 2017թ., 2018թ.

Ընդհանուր քիմիա. դասագիրք / A. V. Zholnin; խմբագրել է Վ.Ա.Պոպկովա, Ա.Վ.Ժոլնինա. - 2012. - 400 էջ: հիվանդ.

Գլուխ 7. ՀԱՄԱԼԻՐ ՄԻԱՑՈՒՄՆԵՐ

Գլուխ 7. ՀԱՄԱԼԻՐ ՄԻԱՑՈՒՄՆԵՐ

Կոմպլեքս կազմող տարրերը կյանքի կազմակերպիչներն են։

Կ.Բ.Յացիմիրսկի

Բարդ միացությունները միացությունների ամենատարածված և բազմազան դասն են։ Կենդանի օրգանիզմները պարունակում են բիոգեն մետաղների բարդ միացություններ՝ սպիտակուցներով, ամինաթթուներով, պորֆիրիններով, նուկլեինաթթուներով, ածխաջրերով և մակրոցիկլային միացություններով։ Կյանքի կարևորագույն գործընթացները տեղի են ունենում բարդ միացությունների մասնակցությամբ։ Նրանցից ոմանք (հեմոգլոբին, քլորոֆիլ, հեմոցիանին, վիտամին B 12 և այլն) նշանակալի դեր են խաղում կենսաքիմիական գործընթացներում։ Շատ դեղամիջոցներ պարունակում են մետաղական բարդույթներ: Օրինակ՝ ինսուլին (ցինկի համալիր), վիտամին B 12 (կոբալտային համալիր), պլատինոլ (պլատինի համալիր) և այլն։

7.1. Ա.ՎԵՐՆԵՐԻ ԿՈՈՐԴԻՆԱՑՄԱՆ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ

Բարդ միացությունների կառուցվածքը

Երբ մասնիկները փոխազդում են, նկատվում է մասնիկների փոխհամակարգում, որը կարող է սահմանվել որպես բարդ առաջացման գործընթաց։ Օրինակ, իոնների խոնավացման գործընթացն ավարտվում է ջրային համալիրների առաջացմամբ։ Կոմպլեքսավորման ռեակցիաները ուղեկցվում են էլեկտրոնային զույգերի տեղափոխմամբ և հանգեցնում են ավելի բարձր կարգի միացությունների՝ այսպես կոչված, բարդ (կոորդինացիոն) միացությունների առաջացմանը կամ ոչնչացմանը։ Բարդ միացությունների առանձնահատկությունը նրանց մեջ կոորդինացիոն կապի առկայությունն է, որն առաջանում է դոնոր-ընդունող մեխանիզմի համաձայն.

Բարդ միացությունները միացություններ են, որոնք գոյություն ունեն և՛ բյուրեղային, և՛ լուծույթում, հատկանիշ

որը լիգանդներով շրջապատված կենտրոնական ատոմի առկայությունն է։ Բարդ միացությունները կարելի է համարել ավելի բարձր կարգի բարդ միացություններ՝ բաղկացած պարզ մոլեկուլներից, որոնք ունակ են ինքնուրույն գոյության լուծույթում։

Համաձայն Վերների կոորդինացիոն տեսության՝ բարդ միացությունը բաժանվում է ներքինԵվ արտաքին ոլորտ.Կենտրոնական ատոմն իր շրջապատող լիգանդներով կազմում է համալիրի ներքին ոլորտը։ Այն սովորաբար փակցված է քառակուսի փակագծերում: Բարդ միացության մեջ մնացած ամեն ինչ կազմում է արտաքին գունդը և գրված է քառակուսի փակագծերից դուրս: Կենտրոնական ատոմի շուրջ կտեղադրվեն որոշակի քանակությամբ լիգանդներ, որը որոշված ​​է համակարգման համարը(կճ). Համակարգված լիգանդների թիվը ամենից հաճախ 6 կամ 4 է։ Համակարգումը փոխում է ինչպես լիգանդների, այնպես էլ կենտրոնական ատոմի հատկությունները։ Հաճախ կոորդինացված լիգանները չեն կարող հայտնաբերվել ազատ վիճակում նրանց բնորոշ քիմիական ռեակցիաների միջոցով։ Ներքին ոլորտի ավելի ամուր կապված մասնիկները կոչվում են բարդ (բարդ իոն):Կենտրոնական ատոմի և լիգանդների միջև կան գրավիչ ուժեր (կովալենտային կապը ձևավորվում է փոխանակման և (կամ) դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի միջոցով), իսկ լիգանդների միջև կան վանող ուժեր։ Եթե ​​ներքին ոլորտի լիցքը 0 է, ապա արտաքին կոորդինացիոն ոլորտ չկա։

Կենտրոնական ատոմ (բարդացնող նյութ)- ատոմ կամ իոն, որը կենտրոնական դիրք է զբաղեցնում բարդ միացության մեջ: Կոմպլեքսավորող նյութի դերն առավել հաճախ կատարում են մասնիկներ, որոնք ունեն ազատ ուղեծրեր և բավական մեծ դրական միջուկային լիցք, և, հետևաբար, կարող են լինել էլեկտրոն ընդունողներ: Սրանք անցումային տարրերի կատիոններ են։ Ամենահզոր կոմպլեքսավորող նյութերը IB և VIIB խմբերի տարրերն են: Հազվադեպ որպես բարդացնող միջոց

Հիմնական գործակալներն են d-տարրերի չեզոք ատոմները և օքսիդացման տարբեր աստիճանի ոչ մետաղների ատոմները. Կոմպլեքսավորող նյութի տրամադրած ազատ ատոմային ուղեծրերի թիվը որոշում է դրա կոորդինացիոն թիվը։ Համակարգման թվի արժեքը կախված է բազմաթիվ գործոններից, բայց սովորաբար այն հավասար է կոմպլեքսավորվող իոնի լիցքի կրկնակիին.

Լիգանդներ- իոններ կամ մոլեկուլներ, որոնք անմիջականորեն կապված են բարդացնող նյութի հետ և էլեկտրոնային զույգերի դոնորներ են: Էլեկտրոններով հարուստ այս համակարգերը, ունենալով ազատ և շարժական էլեկտրոնային զույգեր, կարող են լինել էլեկտրոնների դոնորներ, օրինակ.

p-տարրերի միացություններն օժտված են բարդ առաջացնող հատկություններով և բարդ միացությունում գործում են որպես լիգանդներ։ Լիգանդները կարող են լինել ատոմներ և մոլեկուլներ (սպիտակուցներ, ամինաթթուներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր): Կախված կոմպլեքսացնող նյութի հետ լիգանդների կողմից ձևավորված կապերի քանակից՝ լիգանդները բաժանվում են մոնո-, երկ- և պոլիդենտատային լիգանդների։Վերոնշյալ լիգանդները (մոլեկուլները և անիոնները) մոնոդենտատ են, քանի որ դրանք մեկ էլեկտրոնային զույգի դոնորներ են։ Բիդենտային լիգանները ներառում են մոլեկուլներ կամ իոններ, որոնք պարունակում են երկու ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք կարող են նվիրաբերել երկու էլեկտրոնային զույգ.

Պոլիդենտատային լիգանդները ներառում են 6-ատամատամ էթիլենդիամինետրաքացախաթթվի լիգանդը.

Բարդ միացության ներքին ոլորտում յուրաքանչյուր լիգանդի զբաղեցրած տեղամասերի թիվը կոչվում է լիգանդի կոորդինացիոն կարողությունը (ատամնավոր):Այն որոշվում է լիգանդի էլեկտրոնային զույգերի քանակով, որոնք մասնակցում են կենտրոնական ատոմի հետ կոորդինացիոն կապի ձևավորմանը։

Բացի բարդ միացություններից, կոորդինացիոն քիմիան ներառում է կրկնակի աղեր, բյուրեղային հիդրատներ, որոնք ջրային լուծույթում քայքայվում են բաղադրիչ մասերի, որոնք պինդ վիճակում շատ դեպքերում կառուցված են բարդի նման, բայց անկայուն են։

Կազմով և ֆունկցիաներով ամենակայուն և բազմազան համալիրները ձևավորվում են d-տարրերով։ Հատկապես կարևոր են անցումային տարրերի բարդ միացությունները՝ երկաթ, մանգան, տիտան, կոբալտ, պղինձ, ցինկ և մոլիբդեն։ Կենսածին s-տարրերը (Na, K, Mg, Ca) բարդ միացություններ են կազմում միայն որոշակի ցիկլային կառուցվածքի լիգանդների հետ՝ հանդես գալով նաև որպես բարդացնող նյութ։ Հիմնական մասը Ռ-տարրերը (N, P, S, O) կոմպլեքսավորվող մասնիկների (լիգանդների) ակտիվ ակտիվ մասն է, ներառյալ կենսաոլիգանդները: Սա է նրանց կենսաբանական նշանակությունը։

Հետևաբար, կոմպլեքսներ ձևավորելու ունակությունը պարբերական համակարգի քիմիական տարրերի ընդհանուր հատկությունն է, այդ ունակությունը նվազում է հետևյալ հաջորդականությամբ. զ> դ> էջ> ս.

7.2. ԲԱՐԴ ՄԻԱՑՈՒԹՅԱՆ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՄԱՍՆԻԿՆԵՐԻ ԼԻՑՔԻ ՈՐՈՇՈՒՄԸ.

Բարդ միացության ներքին ոլորտի լիցքը այն կազմող մասնիկների լիցքերի հանրահաշվական գումարն է։ Օրինակ, համալիրի լիցքի մեծությունն ու նշանը որոշվում են հետևյալ կերպ. Ալյումինի իոնի լիցքը +3 է, հիդրօքսիդի վեց իոնների ընդհանուր լիցքը՝ -6։ Հետևաբար, համալիրի լիցքը (+3) + (-6) = -3 է, իսկ բարդի բանաձևը 3- է։ Կոմպլեքս իոնի լիցքը թվայինորեն հավասար է արտաքին ոլորտի ընդհանուր լիցքին և հակառակ նշանով է։ Օրինակ՝ K 3 արտաքին ոլորտի լիցքը +3 է։ Հետեւաբար, բարդ իոնի լիցքը -3 է։ Կոմպլեքսավորող նյութի լիցքը մեծությամբ և նշանով հավասար է բարդ միացության մյուս բոլոր մասնիկների լիցքերի հանրահաշվական գումարին։ Այսպիսով, K 3-ում երկաթի իոնի լիցքը +3 է, քանի որ բարդ միացության մյուս բոլոր մասնիկների ընդհանուր լիցքը (+3) + (-6) = -3 է։

7.3. ՀԱՄԱԼԻՐ ՄԻԱՑՈՒՄՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆԱԿԱՆԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

Նոմենկլատուրայի հիմունքները մշակվել են Վերների դասական ստեղծագործություններում։ Դրանց համապատասխան բարդ միացության մեջ սկզբում կոչվում է կատիոն, իսկ հետո՝ անիոն։ Եթե ​​միացությունը ոչ էլեկտրոլիտային տիպի է, ապա այն կոչվում է մեկ բառով։ Բարդ իոնի անունը գրված է մեկ բառով.

Չեզոք լիգանը կոչվում է նույնը, ինչ մոլեկուլը, իսկ անիոնային լիգանդներին ավելացվում է «o»: Համակարգված ջրի մոլեկուլի համար օգտագործվում է «aqua-» նշանակումը: Համալիրի ներքին ոլորտում միանման լիգանների թիվը նշելու համար որպես նախածանց օգտագործվում են հունական di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- և այլն թվերը: Օգտագործվում է մոնոն նախածանցը։ Լիգանդները թվարկված են այբբենական կարգով: Լիգանդի անվանումը համարվում է մեկ ամբողջություն։ Լիգանդի անվանմանը հաջորդում է կենտրոնական ատոմի անվանումը՝ օքսիդացման վիճակի նշումով, որը նշվում է փակագծերում հռոմեական թվերով։ Ամմին բառը (երկու «մ») գրված է ամոնիակի հետ կապված։ Մնացած բոլոր ամինների համար օգտագործվում է միայն մեկ «մ»:

C1 3 - hexamine cobalt (III) քլորիդ:

C1 3 - ակվապենտամին կոբալտ (III) քլորիդ:

Cl 2 - պենտամեթիլամին քլորոկոբալտ (III) քլորիդ:

Դիամինեդիբրոմպլատին (II):

Եթե ​​բարդ իոնը անիոն է, ապա նրա լատիներեն անվանումն ունի «am» վերջավորությունը։

(NH 4) 2 - ամոնիումի տետրաքլորոպալադատ (II):

K - կալիումի pentabromoammine platinate (IV):

K 2 - կալիումի tetrarodanocobaltate (II):

Կոմպլեքս լիգանդի անվանումը սովորաբար փակցվում է փակագծերում:

NO 3 - դիքլոր-դի-(էթիլենդիամին) կոբալտ (III) նիտրատ:

Br - բրոմ-տրիս-(տրիֆենիլֆոսֆին) պլատինի (II) բրոմիդ:

Այն դեպքերում, երբ լիգանդը կապում է երկու կենտրոնական իոններ, նրա անունից առաջ օգտագործվում է հունական տառμ.

Նման լիգանները կոչվում են կամուրջև թվարկված են վերջին:

7.4. ՀԱՄԱԼԻՐ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԱՊՈՒՄ ԵՎ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ

Բարդ միացությունների առաջացման գործում կարևոր դեր են խաղում դոնոր-ընդունիչ փոխազդեցությունները լիգանդի և կենտրոնական ատոմի միջև։ Էլեկտրոնային զույգի դոնորը սովորաբար լիգան է: Ընդունիչը կենտրոնական ատոմ է, որն ունի ազատ ուղեծրեր։ Այս կապը ամուր է և չի կոտրվում, երբ համալիրը լուծարվում է (ոչ իոնիկ), և այն կոչվում է համակարգումը։

Օ-կապերի հետ միասին, ըստ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի, ձևավորվում են π կապեր։ Տվյալ դեպքում դոնորը մետաղական իոն է, որն իր զուգակցված d-էլեկտրոնները նվիրաբերում է մի լիգանդի, որն ունի էներգետիկ բարենպաստ թափուր ուղեծրեր։ Այդպիսի միացումները կոչվում են դատիվ։ Դրանք ձևավորվում են.

ա) մետաղի դատարկ p-օրբիտալների համընկնման պատճառով մետաղի d-օրբիտալի հետ, որը պարունակում է էլեկտրոններ, որոնք չեն մտել σ կապի մեջ.

բ) երբ լիգանդի դատարկ d-օրբիտալները համընկնում են մետաղի լցված d-օրբիտալների հետ:

Նրա ուժի չափանիշը լիգանդի և կենտրոնական ատոմի ուղեծրերի համընկնման աստիճանն է։ Կենտրոնական ատոմի կապերի ուղղությունը որոշում է համալիրի երկրաչափությունը։ Կապերի ուղղությունը բացատրելու համար օգտագործվում են գաղափարներ կենտրոնական ատոմի ատոմային ուղեծրերի հիբրիդացման մասին։ Կենտրոնական ատոմի հիբրիդային ուղեծրերը անհավասար ատոմային օրբիտալների խառնման արդյունք են, արդյունքում ուղեծրերի ձևն ու էներգիան փոխադարձաբար փոխվում են, և ձևավորվում են նոր նույնական ձևի և էներգիայի ուղեծրեր։ Հիբրիդային օրբիտալների թիվը միշտ հավասար է սկզբնականների թվին։ Հիբրիդային ամպերը գտնվում են ատոմում միմյանցից առավելագույն հեռավորության վրա (Աղյուսակ 7.1):

Աղյուսակ 7.1.Կոմպլեքսավորող նյութի ատոմային օրբիտալների հիբրիդացման տեսակները և որոշ բարդ միացությունների երկրաչափությունը

Համալիրի տարածական կառուցվածքը որոշվում է վալենտային օրբիտալների հիբրիդացման տեսակով և նրա վալենտային էներգիայի մակարդակում պարունակվող միայնակ էլեկտրոնային զույգերի քանակով։

Դոնոր-ընդունիչ փոխազդեցության արդյունավետությունը լիգանդի և կոմպլեքսավորող նյութի միջև և, հետևաբար, նրանց միջև կապի ամրությունը (համալիրի կայունությունը) որոշվում է դրանց բևեռացմամբ, այսինքն. արտաքին ազդեցության տակ իրենց էլեկտրոնային պատյանները փոխակերպելու ունակությունը: Այս չափանիշի հիման վրա ռեակտիվները բաժանվում են «դժվար»կամ ցածր բևեռացվող, և «փափուկ» -հեշտությամբ բևեռացվող: Ատոմի, մոլեկուլի կամ իոնի բևեռականությունը կախված է դրա չափից և էլեկտրոնային շերտերի քանակից։ Որքան փոքր է մասնիկի շառավիղը և էլեկտրոնները, այնքան քիչ է այն բևեռացված: Որքան փոքր է շառավիղը և որքան քիչ էլեկտրոններ ունի մասնիկը, այնքան ավելի վատ է այն բևեռացված:

Կոշտ թթուները լիգանդների էլեկտրաբացասական O, N, F ատոմների հետ (կոշտ հիմքեր) կազմում են ուժեղ (կոշտ) կոմպլեքսներ, իսկ փափուկ թթուները ուժեղ (փափուկ) կոմպլեքսներ են առաջացնում լիգանդների P, S և I դոնոր ատոմների հետ, որոնք ունեն ցածր էլեկտրաբացասականություն և բարձր բևեռացում. Մենք այստեղ տեսնում ենք «նման և նման» ընդհանուր սկզբունքի դրսևորում։

Նատրիումի և կալիումի իոնները, իրենց կոշտության պատճառով, գործնականում կայուն բարդույթներ չեն կազմում կենսասուբստրատների հետ և ֆիզիոլոգիական միջավայրերում հանդիպում են ջրային կոմպլեքսների տեսքով։ Ca 2 + և Mg 2 + իոնները սպիտակուցների հետ բավականին կայուն բարդույթներ են կազմում և, հետևաբար, հայտնաբերվում են ֆիզիոլոգիական միջավայրում ինչպես իոնային, այնպես էլ կապակցված վիճակում:

d-տարրերի իոնները բիոսուբստրատների (սպիտակուցների) հետ կազմում են ամուր կոմպլեքսներ։ Իսկ փափուկ թթուները Cd, Pb, Hg խիստ թունավոր են։ Նրանք ձևավորում են ուժեղ բարդույթներ R-SH սուլֆիդրիլ խմբեր պարունակող սպիտակուցներով.

Ցիանիդ իոնը թունավոր է։ Փափուկ լիգանդը կենսասուբստրատներով կոմպլեքսներում ակտիվորեն փոխազդում է d-մետաղների հետ՝ ակտիվացնելով վերջիններս։

7.5. ՀԱՄԱԼԻՐ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ԴԻՍՈՑԻԱՑՈՒՄ. ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐԻ ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅՈՒՆ. ԼԱԲԻԼ ԵՎ ԻՆԵՐՏ ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐ

Երբ բարդ միացությունները լուծվում են ջրի մեջ, դրանք սովորաբար քայքայվում են արտաքին և ներքին ոլորտների իոնների մեջ, ինչպես ուժեղ էլեկտրոլիտները, քանի որ այդ իոնները կապված են իոնոգեն կերպով, հիմնականում էլեկտրաստատիկ ուժերով: Սա գնահատվում է որպես բարդ միացությունների առաջնային տարանջատում:

Բարդ միացության երկրորդային տարանջատումը ներքին ոլորտի տարրալուծումն է իր բաղկացուցիչ բաղադրիչների։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում թույլ էլեկտրոլիտների նման, քանի որ ներքին ոլորտի մասնիկները կապված են ոչ իոնային (կովալենտային կապերով): Տարանջատումը փուլային բնույթ է կրում.

Բարդ միացության ներքին ոլորտի կայունությունը որակապես բնութագրելու համար օգտագործվում է հավասարակշռության հաստատուն, որը նկարագրում է դրա ամբողջական տարանջատումը. համալիրի անկայունության հաստատուն(Kn): Բարդ անիոնի համար անկայունության հաստատունի արտահայտությունն ունի հետևյալ ձևը.

Որքան ցածր է Kn-ի արժեքը, այնքան ավելի կայուն է բարդ միացության ներքին գունդը, այսինքն. այնքան քիչ է այն տարանջատվում ջրային լուծույթում: Վերջերս Kn-ի փոխարեն օգտագործվում է կայունության հաստատունի արժեքը (Ku)՝ Kn-ի փոխադարձը։ Որքան բարձր է Ku-ի արժեքը, այնքան ավելի կայուն է համալիրը:

Կայունության հաստատունները հնարավորություն են տալիս կանխատեսել լիգանդի փոխանակման գործընթացների ուղղությունը:

Ջրային լուծույթում մետաղի իոնը գոյություն ունի ջրային համալիրների տեսքով՝ 2 + - hexaquatic երկաթ (II), 2 + - tetraaqua պղինձ (II): Հիդրատացված իոնների համար բանաձևեր գրելիս մենք չենք նշում հիդրացիոն թաղանթի կոորդինացված ջրի մոլեկուլները, այլ նկատի ունենք դրանք։ Մետաղական իոնի և ցանկացած լիգանդի միջև կոմպլեքսի առաջացումը դիտվում է որպես ջրի մոլեկուլի փոխարինման ռեակցիա ներքին կոորդինացիոն ոլորտում այս լիգանդի կողմից։

Լիգանդների փոխանակման ռեակցիաները ընթանում են S N-Type ռեակցիաների մեխանիզմի համաձայն: Օրինակ:

Աղյուսակ 7.2-ում տրված կայունության հաստատունների արժեքները ցույց են տալիս, որ կոմպլեքսավորման գործընթացի պատճառով տեղի է ունենում իոնների ուժեղ կապակցում ջրային լուծույթներում, ինչը ցույց է տալիս այս տեսակի ռեակցիայի օգտագործման արդյունավետությունը իոնների կապակցման համար, հատկապես պոլիդենտատային լիգանների հետ:

Աղյուսակ 7.2.Ցիրկոնիումի համալիրների կայունությունը

Ի տարբերություն իոնափոխանակման ռեակցիաների, բարդ միացությունների առաջացումը հաճախ գրեթե ակնթարթային գործընթաց չէ։ Օրինակ, երբ երկաթը (III) փոխազդում է նիտրիլոտրիմեթիլենֆոսֆոնաթթվի հետ, հավասարակշռությունը հաստատվում է 4 օր հետո։ Համալիրների կինետիկ բնութագրերի համար օգտագործվում են հետևյալ հասկացությունները. անկայուն(արագ արձագանքելով) և իներտ(դանդաղ արձագանքելու համար): Լաբիլ կոմպլեքսները, ըստ G. Taube-ի առաջարկի, համարվում են նրանք, որոնք ամբողջությամբ փոխանակում են լիգանները 1 րոպեի ընթացքում սենյակային ջերմաստիճանում և լուծույթի կոնցենտրացիայով 0,1 Մ: Անհրաժեշտ է հստակ տարբերակել թերմոդինամիկ հասկացությունները [ուժեղ (կայուն)/: փխրուն (անկայուն)] և կինետիկ [իներտ և անկայուն] համալիրներ:

Լաբիլ կոմպլեքսներում լիգանդի փոխարինումը տեղի է ունենում արագ և արագորեն հաստատվում է հավասարակշռությունը: Իներտ կոմպլեքսներում լիգանդի փոխարինումը տեղի է ունենում դանդաղ։

Այսպիսով, թթվային միջավայրում իներտ կոմպլեքսը 2+ թերմոդինամիկորեն անկայուն է՝ անկայունության հաստատունը 10 -6 է, իսկ անկայուն կոմպլեքսը 2-ը շատ կայուն է՝ կայունության հաստատունը 10 -30 է։ Տաուբեն կոմպլեքսների կայունությունը կապում է կենտրոնական ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի հետ։ Կոմպլեքսների իներտությունը բնորոշ է հիմնականում թերի d թաղանթով իոններին։ Իներտ կոմպլեքսները ներառում են Co և Cr համալիրները։ Արտաքին s 2 p 6 մակարդակով բազմաթիվ կատիոնների ցիանիդային համալիրները անկայուն են:

7.6. ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐԻ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Կոմպլեքսավորման գործընթացները գործնականում ազդում են համալիրը կազմող բոլոր մասնիկների հատկությունների վրա: Որքան մեծ է կապի ուժը լիգանդի և կոմպլեքսավորող նյութի միջև, այնքան կենտրոնական ատոմի և լիգանդների հատկությունները ավելի քիչ են հայտնվում լուծույթում և ավելի նկատելի են համալիրի առանձնահատկությունները։

Համալիր միացությունները քիմիական և կենսաբանական ակտիվություն են ցուցաբերում կենտրոնական ատոմի կոորդինացիոն չհագեցվածության (կան ազատ ուղեծրեր) և լիգանդների ազատ էլեկտրոնային զույգերի առկայության արդյունքում։ Այս դեպքում համալիրն ունի էլեկտրոֆիլ և նուկլեոֆիլ հատկություններ, որոնք տարբերվում են կենտրոնական ատոմի և լիգանդների հատկություններից։

Անհրաժեշտ է հաշվի առնել համալիրի հիդրացիոն թաղանթի կառուցվածքի ազդեցությունը քիմիական և կենսաբանական ակտիվության վրա։ Կրթության գործընթացը

Կոմպլեքսների առաջացումը ազդում է բարդ միացության թթու-բազային հատկությունների վրա։ Բարդ թթուների առաջացումը ուղեկցվում է համապատասխանաբար թթվի կամ հիմքի ուժի բարձրացմամբ։ Այսպիսով, երբ բարդ թթուները ձևավորվում են պարզ թթուներից, H + իոնների հետ կապի էներգիան նվազում է, և թթվի ուժը համապատասխանաբար մեծանում է: Եթե ​​OH - իոնը գտնվում է արտաքին գնդում, ապա բարդ կատիոնի և արտաքին ոլորտի հիդրօքսիդ իոնի միջև կապը նվազում է, և համալիրի հիմնական հատկությունները մեծանում են։ Օրինակ՝ պղնձի հիդրօքսիդ Cu(OH) 2-ը թույլ, քիչ լուծվող հիմք է։ Ամոնիակի ազդեցության դեպքում առաջանում է պղնձի ամոնիակ (OH) 2: 2+ լիցքի խտությունը Cu 2+-ի համեմատ նվազում է, OH - իոնների հետ կապը թուլանում է և (OH) 2-ն իրեն պահում է որպես ամուր հիմք։ Կոմպլեքսացնող նյութի հետ կապված լիգանդների թթու-բազային հատկությունները սովորաբար ավելի արտահայտված են, քան ազատ վիճակում նրանց թթու-բազային հատկությունները։ Օրինակ, հեմոգլոբինը (Hb) կամ օքսիհեմոգլոբինը (HbO 2) ցուցաբերում են թթվային հատկություններ՝ շնորհիվ գլոբինի սպիտակուցի ազատ կարբոքսիլային խմբերի, որը լիգան է՝ HHb ↔ H + + Hb -: Միևնույն ժամանակ, հեմոգլոբինի անիոնը, շնորհիվ գլոբինի սպիտակուցի ամինային խմբերի, ցուցադրում է հիմնական հատկություններ և, հետևաբար, կապում է թթվային CO 2 օքսիդը և ձևավորում է կարբամինոհեմոգլոբինի անիոն (HbCO 2 -). CO 2 + Hb - ↔ HbCO 2 - .

Կոմպլեքսները ցուցադրում են ռեդոքսային հատկություններ կոմպլեքսային նյութի ռեդոքս փոխակերպումների շնորհիվ, որը ձևավորում է կայուն օքսիդացման վիճակներ։ Կոմպլեքսավորման գործընթացը խիստ ազդում է d-տարրերի նվազեցման ներուժի արժեքների վրա: Եթե ​​կատիոնների կրճատված ձևը տվյալ լիգանդի հետ ավելի կայուն բարդույթ է կազմում, քան դրա օքսիդացված ձևը, ապա պոտենցիալը մեծանում է։ Պոտենցիալի նվազումը տեղի է ունենում, երբ օքսիդացված ձևը ձևավորում է ավելի կայուն բարդույթ:Օրինակ՝ օքսիդացնող նյութերի՝ նիտրիտների, նիտրատների, NO 2, H 2 O 2 ազդեցության տակ կենտրոնական ատոմի օքսիդացման արդյունքում հեմոգլոբինը վերածվում է մետեմոգլոբինի։

Վեցերորդ ուղեծրը օգտագործվում է օքսիհեմոգլոբինի ձևավորման մեջ: Նույն ուղեծրը մասնակցում է ածխածնի երկօքսիդի հետ կապերի ձևավորմանը: Արդյունքում ձևավորվում է երկաթի հետ մակրոցիկլային համալիր՝ կարբոքսիհեմոգլոբին։ Այս համալիրը 200 անգամ ավելի կայուն է, քան երկաթ-թթվածին կոմպլեքսը հեմում:

Բրինձ. 7.1.Հեմոգլոբինի քիմիական փոխակերպումները մարդու մարմնում. Սխեման գրքից՝ Սլեսարև Վ.Ի. Կենդանի քիմիայի հիմունքները, 2000 թ

Բարդ իոնների առաջացումը ազդում է կոմպլեքսավորվող իոնների կատալիտիկ ակտիվության վրա։ Որոշ դեպքերում ակտիվությունը մեծանում է: Դա պայմանավորված է լուծույթում խոշոր կառուցվածքային համակարգերի ձևավորմամբ, որոնք կարող են մասնակցել միջանկյալ արտադրանքների ստեղծմանը և նվազեցնել ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան: Օրինակ, եթե H 2 O 2-ին ավելացվի Cu 2+ կամ NH 3, ապա տարրալուծման գործընթացը չի արագանում: 2+ համալիրի առկայության դեպքում, որն առաջանում է ալկալային միջավայրում, ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծումն արագանում է 40 միլիոն անգամ։

Այսպիսով, հեմոգլոբինի վրա կարելի է դիտարկել բարդ միացությունների հատկությունները՝ թթու-բազային, կոմպլեքսացիա և ռեդոքս:

7.7. ՀԱՄԱԼԻՐ ՄԻԱՑՈՒՄՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ

Գոյություն ունեն բարդ միացությունների դասակարգման մի քանի համակարգեր, որոնք հիմնված են տարբեր սկզբունքների վրա։

1. Համաձայն բարդ միացությունների որոշակի դասի միացությունների պատկանելության.

Համալիր թթուներ H 2;

Համալիր հիմքեր OH;

Կոմպլեքս աղեր K4.

2. Լիգանդի բնույթով` ջրային կոմպլեքսներ, ամոնիակ, թթվային կոմպլեքսներ (տարբեր թթուների անիոններ, K 4 գործում են որպես լիգանդներ; հիդրոքսոմպլեքսներ (հիդրոքսիլ խմբեր, K 3 գործում են որպես լիգանդներ); մակրոցիկլային լիգանդներով կոմպլեքսներ, որոնցում կենտրոնական ատոմ.

3.Ըստ համալիրի լիցքի նշանի՝ կատիոնային - բարդ կատիոն Cl 3 բարդ միացության մեջ; անիոնային - բարդ անիոն K բարդ միացության մեջ; չեզոք - համալիրի լիցքը 0 է: Բարդ միացությունը չունի արտաքին գնդիկ, օրինակ. Սա հակաքաղցկեղային դեղամիջոցի բանաձև է:

4. Համալիրի ներքին կառուցվածքի համաձայն.

ա) կախված կոմպլեքսավորող նյութի ատոմների քանակից. միամիջուկային- բարդ մասնիկը պարունակում է բարդացնող նյութի մեկ ատոմ, օրինակ՝ Cl 3; բազմամիջուկ- բարդ մասնիկը պարունակում է բարդացնող նյութի մի քանի ատոմ՝ երկաթ-սպիտակուցային համալիր.

բ) կախված լիգանդների տեսակների քանակից առանձնանում են բարդույթներ՝ միատարր (մեկ լիգանդ),պարունակում է մեկ տեսակի լիգանդ, օրինակ՝ 2+ և նման չէ (բազմալիգանդ)- երկու կամ ավելի տեսակի լիգանդներ, օրինակ Pt(NH 3) 2 Cl 2: Համալիրը ներառում է NH 3 և Cl- լիգանդներ: Ներքին ոլորտի տարբեր լիգաններ պարունակող բարդ միացությունները բնութագրվում են երկրաչափական իզոմերիզմով, երբ ներքին ոլորտի միևնույն բաղադրությամբ դրանում գտնվող լիգանդները գտնվում են միմյանց նկատմամբ տարբեր կերպով։

Բարդ միացությունների երկրաչափական իզոմերները տարբերվում են ոչ միայն ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով, այլև կենսաբանական ակտիվությամբ։ Pt(NH 3) 2 Cl 2-ի cis իզոմերը ունի ընդգծված հակաուռուցքային ակտիվություն, բայց տրանս իզոմերը՝ ոչ;

գ) կախված մոնոմիջուկային համալիրներ կազմող լիգանդների ատամնությունից՝ կարելի է առանձնացնել խմբեր.

Մոնոմիջուկային համալիրներ մոնոդենտային լիգանդներով, օրինակ 3+;

Միամիջուկային համալիրներ պոլիդենտատային լիգանդներով: Բարդ միացությունները պոլիդենտատային լիգանդներով կոչվում են chelate միացություններ;

դ) բարդ միացությունների ցիկլային և ացիկլիկ ձևերը.

7.8. CHELATE ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐ. ԲԱՐԴԻՐՆԵՐ. ԲՈԼՈՐԴՆԵՐ

Ցիկլային կառուցվածքները, որոնք ձևավորվում են մետաղի իոնի ավելացման արդյունքում երկու կամ ավելի դոնոր ատոմներին, որոնք պատկանում են չելացնող նյութի մեկ մոլեկուլին, կոչվում են. քելատային միացություններ.Օրինակ՝ պղնձի գլիցինատ.

Դրանցում կոմպլեքսավորող նյութը, այսպես ասած, տանում է լիգանդի մեջ, ծածկված է կապերով, ինչպես ճանկերը, հետևաբար, այլ հավասար լինելով, նրանք ունեն ավելի բարձր կայունություն, քան օղակներ չպարունակող միացությունները: Ամենակայուն ցիկլերը հինգ կամ վեց հղումներից բաղկացած ցիկլերն են:Այս կանոնն առաջին անգամ ձևակերպվել է Լ.Ա. Չուգաև. Տարբերություն

կոչվում է քելատային համալիրի կայունությունը և նրա ոչ ցիկլային անալոգի կայունությունը chelation ազդեցություն.

Պոլիդենտատային լիգանդները, որոնք պարունակում են 2 տեսակի խմբեր, գործում են որպես քելատացնող նյութեր.

1) խմբեր, որոնք ունակ են փոխանակման ռեակցիաների պատճառով ձևավորել կովալենտային բևեռային կապեր (պրոտոնային դոնորներ, էլեկտրոնային զույգերի ընդունիչներ) -CH 2 COOH, -CH 2 PO(OH) 2, -CH 2 SO 2 OH, - թթվային խմբեր (կենտրոններ);

2) էլեկտրոնային զույգ դոնոր խմբեր՝ ≡N, >NH, >C=O, -S-, -OH, - հիմնական խմբեր (կենտրոններ).

Եթե ​​նման լիգանդները հագեցնում են համալիրի ներքին կոորդինացիոն ոլորտը և ամբողջությամբ չեզոքացնում մետաղի իոնի լիցքը, ապա միացությունները կոչվում են. համալիրի ներսում։Օրինակ՝ պղնձի գլիցինատ։ Այս համալիրում արտաքին ոլորտ չկա։

Մոլեկուլում հիմնական և թթվային կենտրոններ պարունակող օրգանական նյութերի մեծ խումբ կոչվում է բարդույթներ.Սրանք պոլիբազային թթուներ են: Մետաղական իոնների հետ փոխազդեցության ժամանակ կոմպլեքսների առաջացած քելատային միացությունները կոչվում են կոմպլեքսներ,օրինակ՝ մագնեզիումի կոմպլեքսոնատ էթիլենդիամինետրաքացախաթթվով.

Ջրային լուծույթում համալիրը գոյություն ունի անիոնային տեսքով:

Կոմպլեքսոնները և կոմպլեքսոնատները կենդանի օրգանիզմների ավելի բարդ միացությունների պարզ մոդել են՝ ամինաթթուներ, պոլիպեպտիդներ, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ֆերմենտներ, վիտամիններ և շատ այլ էնդոգեն միացություններ:

Ներկայումս արտադրվում է տարբեր ֆունկցիոնալ խմբերով սինթետիկ կոմպլեքսների հսկայական տեսականի։ Հիմնական կոմպլեքսների բանաձևերը ներկայացված են ստորև.

Կոմպլեքսները, որոշակի պայմաններում, կարող են ապահովել միայնակ զույգ էլեկտրոններ (մի քանի) մետաղական իոնի (s-, p- կամ d-տարր) հետ կոորդինացիոն կապ ստեղծելու համար: Արդյունքում առաջանում են կայուն քելատային միացություններ՝ 4, 5, 6 կամ 8 անդամանոց օղակներով։ Ռեակցիան տեղի է ունենում pH-ի լայն տիրույթում: Կախված pH-ից, կոմպլեքսացնող նյութի բնույթից և լիգանդի հետ դրա հարաբերակցությունից՝ ձևավորվում են տարբեր ուժգնությամբ և լուծելիությամբ կոմպլեքսներ։ Կոմպլեքսոնատների առաջացման քիմիան կարելի է ներկայացնել հավասարումներով՝ օգտագործելով EDTA նատրիումի աղի օրինակը (Na 2 H 2 Y), որը տարանջատվում է ջրային լուծույթում. Na 2 H 2 Y→ 2Na + + H 2 Y 2-, և H 2 Y 2- իոնը փոխազդում է մետաղների իոնների հետ՝ անկախ մետաղի կատիոնի օքսիդացման աստիճանից, ամենից հաճախ մեկ մետաղական իոն փոխազդում է մեկ կոմպլեքսային մոլեկուլի հետ (1:1): Ռեակցիան ընթանում է քանակապես (Kp>10 9):

Կոմպլեքսոնները և կոմպլեքսոնատները ցույց են տալիս ամֆոտերային հատկություններ pH-ի լայն տիրույթում, օքսիդացում-վերականգնման ռեակցիաներին մասնակցելու, բարդ առաջացման կարողություն, ձևավորում են տարբեր հատկություններով միացություններ՝ կախված մետաղի օքսիդացման աստիճանից, դրա կոորդինացիոն հագեցվածությունից և ունեն էլեկտրոֆիլ և նուկլեոֆիլ հատկություններ։ . Այս ամենը որոշում է հսկայական քանակությամբ մասնիկներ կապելու ունակությունը, ինչը թույլ է տալիս փոքր քանակությամբ ռեագենտին լուծել մեծ ու բազմազան խնդիրներ։

Կոմպլեքսների և կոմպլեքսոնատների մեկ այլ անհերքելի առավելությունը նրանց ցածր թունավորությունն է և թունավոր մասնիկները փոխակերպելու ունակությունը:

ցածր թունավոր կամ նույնիսկ կենսաբանորեն ակտիվ: Կոմպլեքսոնատների ոչնչացման արտադրանքները չեն կուտակվում մարմնում և անվնաս են։ Կոմպլեքսոնատների երրորդ առանձնահատկությունը դրանք որպես միկրոտարրերի աղբյուր օգտագործելու հնարավորությունն է։

Մարսելիության բարձրացումը պայմանավորված է նրանով, որ միկրոտարրը ներմուծվում է կենսաբանորեն ակտիվ ձևով և ունի թաղանթային բարձր թափանցելիություն։

7.9. ՖՈՍՖՈՐ պարունակող մետաղական կոմպլեքսոնատներ. ՄԻԿՐՈԵՎ ՄԱԿՐՈՏԱՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԱԿՏԻՎ վիճակի փոխակերպման ԱՐԴՅՈՒՆԱՎԵՏ ՁԵՎ ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԳՈՐԾՈՂՈՒԹՅԱՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ՈՒՍՈՒՄՆԱՍԻՐՈՒԹՅԱՆ ՄՈԴԵԼ

Հայեցակարգ կենսաբանական ակտիվությունընդգրկում է երևույթների լայն շրջանակ։ Քիմիական ազդեցության տեսանկյունից կենսաբանորեն ակտիվ նյութերը (BAS) ընդհանուր առմամբ հասկացվում են որպես նյութեր, որոնք կարող են ազդել կենսաբանական համակարգերի վրա՝ կարգավորելով դրանց կենսական գործառույթները։

Նման ազդեցություն ունենալու ունակությունը մեկնաբանվում է որպես կենսաբանական ակտիվություն դրսևորելու ունակություն: Կարգավորումը կարող է դրսևորվել խթանման, արգելակման, որոշակի ազդեցությունների զարգացման ազդեցությամբ: Կենսաբանական ակտիվության ծայրահեղ դրսեւորումն է կենսացիդային գործողություն,երբ օրգանիզմի վրա կենսասպան նյութի ներգործության հետեւանքով վերջինս մահանում է. Ավելի ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում, շատ դեպքերում, բիոիդներն ունեն կենդանի օրգանիզմների վրա ոչ թե մահացու, այլ խթանիչ ազդեցություն:

Ներկայումս հայտնի են նման նյութերի մեծ քանակություն։ Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում հայտնի կենսաբանական ակտիվ նյութերի օգտագործումը անբավարար է օգտագործվում, հաճախ արդյունավետությամբ հեռու է առավելագույնից, և օգտագործումը հաճախ հանգեցնում է կողմնակի ազդեցությունների, որոնք կարող են վերացվել կենսաբանական ակտիվ նյութերի մեջ մոդիֆիկատորներ ներմուծելով:

Ֆոսֆոր պարունակող կոմպլեքսոնատները ձևավորում են միացություններ տարբեր հատկություններով, կախված մետաղի բնույթից, օքսիդացման աստիճանից, կոորդինացիոն հագեցվածությունից, հիդրատացիոն թաղանթի բաղադրությունից և կառուցվածքից: Այս ամենը որոշում է կոմպլեքսոնատների բազմաֆունկցիոնալությունը, ենթաստոքիոմետրիկ ազդեցության նրանց եզակի ունակությունը,

ընդհանուր իոնային էֆեկտը և լայն կիրառություն է ապահովում բժշկության, կենսաբանության, էկոլոգիայի և ազգային տնտեսության տարբեր ոլորտներում:

Երբ կոմպլեքսը համակարգվում է մետաղական իոնով, տեղի է ունենում էլեկտրոնի խտության վերաբաշխում։ Դոնոր-ընդունիչ փոխազդեցությանը միայնակ էլեկտրոնային զույգի մասնակցության շնորհիվ լիգանդի (կոմպլեքսոնի) էլեկտրոնային խտությունը տեղափոխվում է կենտրոնական ատոմ։ Լիգանդի վրա հարաբերական բացասական լիցքի նվազումն օգնում է նվազեցնել ռեակտիվների Կուլոնյան վանումը։ Հետևաբար, կոորդինացված լիգանդը դառնում է ավելի մատչելի՝ հարձակման համար նուկլեոֆիլ ռեագենտի կողմից, որն ունի ավելորդ էլեկտրոնային խտություն ռեակցիայի կենտրոնում: Էլեկտրոնների խտության փոփոխությունը կոմպլեքսից դեպի մետաղական իոն հանգեցնում է ածխածնի ատոմի դրական լիցքի հարաբերական ավելացմանը և հետևաբար նուկլեոֆիլ ռեագենտի՝ ​​հիդրօքսիլ իոնի ավելի հեշտ հարձակմանը։ Հիդրօքսիլացված կոմպլեքսը, կենսաբանական համակարգերում նյութափոխանակության գործընթացները կատալիզացնող ֆերմենտների շարքում, զբաղեցնում է կենտրոնական տեղերից մեկը մարմնի ֆերմենտային գործողության և դետոքսիկացիայի մեխանիզմում: Սուբստրատի հետ ֆերմենտի բազմակետ փոխազդեցության արդյունքում առաջանում է կողմնորոշում, որն ապահովում է ակտիվ խմբերի կոնվերգենցիան ակտիվ կենտրոնում և ռեակցիայի տեղափոխումը ներմոլեկուլային ռեժիմի, մինչև ռեակցիայի սկիզբը և անցումային վիճակի ձևավորումը։ , որն ապահովում է FCM-ի ֆերմենտային ֆունկցիան։Կոնֆորմացիոն փոփոխություններ կարող են տեղի ունենալ ֆերմենտի մոլեկուլներում: Համակարգումը լրացուցիչ պայմաններ է ստեղծում կենտրոնական իոնի և լիգանդի միջև ռեդոքս փոխազդեցության համար, քանի որ ուղղակի կապ է հաստատվում օքսիդացնող նյութի և վերականգնող նյութի միջև՝ ապահովելով էլեկտրոնների փոխանցումը։ FCM անցումային մետաղների համալիրները կարող են բնութագրվել L-M, M-L, M-L-M տիպերի էլեկտրոնային անցումներով, որոնք ներառում են թե՛ մետաղի (M) և թե՛ լիգանդների (L) ուղեծրերը, որոնք համապատասխանաբար կապված են համալիրում դոնոր-ընդունիչ կապերով: Կոմպլեքսները կարող են ծառայել որպես կամուրջ, որի երկայնքով բազմամիջուկային համալիրների էլեկտրոնները տատանվում են նույն կամ տարբեր տարրերի կենտրոնական ատոմների միջև տարբեր օքսիդացման վիճակներում: (էլեկտրոնների և պրոտոնների փոխանցման համալիրներ):Կոմպլեքսոնները որոշում են մետաղների կոմպլեքսոնատների վերականգնող հատկությունները, ինչը թույլ է տալիս նրանց ցուցաբերել բարձր հակաօքսիդանտ, ադապտոգեն հատկություններ և հոմեոստատիկ ֆունկցիաներ:

Այսպիսով, կոմպլեքսները միկրոտարրերը վերածում են օրգանիզմին հասանելի կենսաբանական ակտիվ ձևի: Նրանք ձևավորվում են կայուն

ավելի համակարգված հագեցված մասնիկներ, որոնք չեն կարողանում ոչնչացնել կենսահամալիրները և, հետևաբար, ցածր թունավոր ձևերը: Կոմպլեքսոնատները բարենպաստ ազդեցություն են ունենում օրգանիզմում միկրոտարրերի հոմեոստազի խախտման դեպքում։ Կոմպլեքսոնատ ձևով անցումային տարրերի իոնները մարմնում գործում են որպես գործոն, որը որոշում է բջիջների բարձր զգայունությունը հետքի տարրերի նկատմամբ՝ նրանց մասնակցությամբ բարձր կոնցենտրացիայի գրադիենտի և թաղանթային ներուժի ստեղծմանը: Անցումային մետաղների կոմպլեքսոնատները FCM-ն ունեն կենսակարգավորիչ հատկություններ:

FCM-ի բաղադրության մեջ թթվային և հիմնային կենտրոնների առկայությունը ապահովում է ամֆոտերային հատկություններ և դրանց մասնակցությունը թթու-բազային հավասարակշռության (իզոհիդային վիճակ) պահպանմանը։

Կոմպլեքսում ֆոսֆոնային խմբերի քանակի ավելացմամբ փոխվում են լուծվող և վատ լուծվող բարդույթների առաջացման բաղադրությունը և պայմանները։ Ֆոսֆոնիկ խմբերի քանակի ավելացումը նպաստում է ավելի լայն pH միջակայքում վատ լուծվող բարդույթների ձևավորմանը և դրանց գոյության շրջանը տեղափոխում է թթվային շրջան: Կոմպլեքսների տարրալուծումը տեղի է ունենում 9-ից բարձր pH-ի դեպքում։

Կոմպլեքսների հետ բարդ ձևավորման գործընթացների ուսումնասիրությունը հնարավորություն տվեց մշակել կենսակարգավորիչների սինթեզի մեթոդներ.

Երկարատև գործող աճի խթանիչները կոլոիդային քիմիական ձևով տիտանի և երկաթի բազմամիջուկային հոմո- և հետերոկոմպլեքս միացություններ են.

Աճի խթանիչներ ջրում լուծվող տեսքով: Սրանք բազմալիգանդ տիտանի կոմպլեքսոնատներ են, որոնք հիմնված են կոմպլեքսների և անօրգանական լիգանդի վրա.

Աճի ինհիբիտորները s-տարրերի ֆոսֆոր պարունակող կոմպլեքսոնատներ են:

Սինթեզված դեղամիջոցների կենսաբանական ազդեցությունը աճի և զարգացման վրա ուսումնասիրվել է բույսերի, կենդանիների և մարդկանց վրա կատարվող քրոնիկական փորձերի ժամանակ:

Կենսակարգավորում- սա նոր գիտական ​​ուղղություն է, որը թույլ է տալիս կարգավորել կենսաքիմիական պրոցեսների ուղղությունը և ինտենսիվությունը, որը կարող է լայնորեն կիրառվել բժշկության, անասնաբուծության և բուսաբուծության մեջ: Այն կապված է օրգանիզմի ֆիզիոլոգիական ֆունկցիայի վերականգնման մեթոդների մշակման հետ՝ հիվանդությունների և տարիքային պաթոլոգիաների կանխարգելման և բուժման նպատակով: Կոմպլեքսները և դրանց հիման վրա բարդ միացությունները կարելի է դասակարգել որպես խոստումնալից կենսաբանական ակտիվ միացություններ: Նրանց կենսաբանական գործողության ուսումնասիրությունը խրոնիկական փորձի ժամանակ ցույց է տվել, որ քիմիան անցել է բժիշկների ձեռքը,

Անասնաբույծները, գյուղատնտեսները և կենսաբանները ունեն նոր խոստումնալից գործիք, որը թույլ է տալիս ակտիվորեն ազդել կենդանի բջջի վրա, կարգավորել սննդային պայմանները, կենդանի օրգանիզմների աճն ու զարգացումը:

Օգտագործված կոմպլեքսների և կոմպլեքսոնատների թունավորության ուսումնասիրությունը ցույց է տվել դեղամիջոցների ազդեցության լիակատար բացակայություն արյունաստեղծ օրգանների, արյան ճնշման, գրգռվածության, շնչառության արագության վրա. լյարդի ֆունկցիայի փոփոխություններ չեն նկատվել, հյուսվածքների մորֆոլոգիայի վրա թունաբանական ազդեցություն չի եղել և օրգաններ են հայտնաբերվել. HEDP-ի կալիումի աղը թունավոր չէ 5-10 անգամ ավելի բարձր թերապևտիկ դոզանով (10-20 մգ/կգ), երբ ուսումնասիրվում է 181 օր: Հետևաբար, կոմպլեքսները ցածր թունավոր միացություններ են։ Դրանք օգտագործվում են որպես դեղամիջոց վիրուսային հիվանդությունների, ծանր մետաղներով և ռադիոակտիվ տարրերով թունավորումների, կալցիումի նյութափոխանակության խանգարումների, էնդեմիկ հիվանդությունների և օրգանիզմում միկրոտարրերի անհավասարակշռության դեմ պայքարելու համար։ Ֆոսֆոր պարունակող կոմպլեքսները և կոմպլեքսոնատները ենթակա չեն ֆոտոլիզի:

Շրջակա միջավայրի առաջանցիկ աղտոտումը ծանր մետաղներով՝ մարդու տնտեսական գործունեության արտադրանքով, մշտապես գործող բնապահպանական գործոն է: Նրանք կարող են կուտակվել մարմնում: Դրանց ավելցուկն ու պակասը օրգանիզմի թունավորում են առաջացնում։

Մետաղական կոմպլեքսոնատները պահպանում են քելացնող ազդեցությունը լիգանդի (կոմպլեքսոնի) վրա մարմնում և անփոխարինելի են մետաղական լիգանդի հոմեոստազի պահպանման համար: Ներառված ծանր մետաղները որոշ չափով չեզոքացվում են մարմնում, իսկ ցածր ռեզորբցիոն հզորությունը կանխում է մետաղների տեղափոխումը տրոֆիկ շղթաներով, ինչի արդյունքում դա հանգեցնում է դրանց թունավոր ազդեցության որոշակի «բիոմինիմիզացման», ինչը հատկապես կարևոր է Ուրալի համար: շրջան։ Օրինակ, կապարի ազատ իոնը թիոլի թույն է, իսկ ուժեղ կապարի կոմպլեքսոնատը էթիլենդիամինետրաքացախաթթվի հետ ցածր թունավոր է: Հետևաբար, բույսերի և կենդանիների դետոքսիկացումը ներառում է մետաղական կոմպլեքսոնատների օգտագործումը: Այն հիմնված է երկու թերմոդինամիկական սկզբունքների վրա՝ թունավոր մասնիկների հետ ամուր կապեր ձևավորելու նրանց կարողությունը՝ դրանք վերածելով միացությունների, որոնք վատ լուծվող կամ կայուն են ջրային լուծույթում։ էնդոգեն կենսահամալիրները ոչնչացնելու նրանց անկարողությունը: Այս առումով բույսերի և կենդանիների համալիր բուժումը կարևոր ուղղություն ենք համարում էկոլոգիական թունավորումների դեմ պայքարի և էկոլոգիապես մաքուր արտադրանքի ստացման գործում։

Կատարվել է ուսումնասիրություն ինտենսիվ մշակման տեխնոլոգիայով տարբեր մետաղների կոմպլեքսոնատներով բույսերի մշակման ազդեցության վերաբերյալ

կարտոֆիլ կարտոֆիլի պալարների միկրոտարրերի կազմի վրա. Պալարների նմուշները պարունակել են 105-116 մգ/կգ երկաթ, 16-20 մգ/կգ մանգան, 13-18 մգ/կգ պղինձ և 11-15 մգ/կգ ցինկ: Բուսական հյուսվածքներին բնորոշ են միկրոտարրերի հարաբերակցությունը և պարունակությունը։ Մետաղական կոմպլեքսոնատներով և առանց դրա աճեցված պալարները ունեն գրեթե նույն տարրական կազմը: Չելատների օգտագործումը պայմաններ չի ստեղծում պալարներում ծանր մետաղների կուտակման համար։ Կոմպլեքսոնատները մետաղական իոններից ավելի քիչ չափով ներծծվում են հողով և դիմացկուն են դրա մանրէաբանական ազդեցությանը, ինչը թույլ է տալիս երկար ժամանակ մնալ հողի լուծույթում։ Հետևանքը 3-4 տարի է։ Նրանք լավ համակցվում են տարբեր թունաքիմիկատների հետ։ Համալիրի մետաղն ավելի ցածր թունավորություն ունի: Ֆոսֆոր պարունակող մետաղական կոմպլեքսոնատները չեն գրգռում աչքերի լորձաթաղանթը և չեն վնասում մաշկը։ Զգայունացնող հատկությունները չեն հայտնաբերվել, տիտանի կոմպլեքսոնատների կուտակային հատկությունները արտահայտված չեն, իսկ որոշ դեպքերում դրանք շատ թույլ են արտահայտված։ Կուտակման գործակիցը 0,9-3,0 է, ինչը վկայում է խրոնիկ դեղորայքային թունավորման ցածր պոտենցիալ վտանգի մասին։

Ֆոսֆոր պարունակող բարդույթները հիմնված են ֆոսֆոր-ածխածնային կապի (C-P) վրա, որը նույնպես հանդիպում է կենսաբանական համակարգերում։ Այն մտնում է բջջային թաղանթների ֆոսֆոնոլիպիդների, ֆոսֆոնոգլիկանների և ֆոսֆոպրոտեինների մեջ։ Ամինոֆոսֆոնային միացություններ պարունակող լիպիդները դիմացկուն են ֆերմենտային հիդրոլիզի նկատմամբ և ապահովում են արտաքին բջիջների թաղանթների կայունությունը և, հետևաբար, բնականոն գործունեությունը: Պիրոֆոսֆատների սինթետիկ անալոգները՝ դիֆոսֆոնատները (P-S-P) կամ (P-C-S-P) մեծ չափաբաժիններով խախտում են կալցիումի նյութափոխանակությունը, իսկ փոքր չափաբաժիններով՝ նորմալացնում են այն։ Դիֆոսֆոնատները արդյունավետ են հիպերլիպեմիայի դեմ և հեռանկարային են դեղաբանական տեսանկյունից:

P-C-P կապեր պարունակող դիֆոսֆոնատները կենսահամակարգերի կառուցվածքային տարրեր են։ Դրանք կենսաբանորեն արդյունավետ են և հանդիսանում են պիրոֆոսֆատների անալոգներ։ Ցույց է տրվել, որ բիսֆոսֆոնատները տարբեր հիվանդությունների բուժման արդյունավետ միջոց են: Բիսֆոսֆոնատները ոսկրերի հանքայնացման և ռեզորբցիայի ակտիվ արգելակիչներ են: Կոմպլեքսները միկրոէլեմենտները վերածում են օրգանիզմին հասանելի կենսաբանական ակտիվ ձևի, ձևավորում են կայուն, ավելի կոորդինացիոն համակարգով հագեցած մասնիկներ, որոնք ի վիճակի չեն ոչնչացնել բիոկոմպլեքսները և, հետևաբար, ցածր թունավոր ձևեր: Նրանք որոշում են բջիջների բարձր զգայունությունը հետքի տարրերի նկատմամբ՝ մասնակցելով բարձր կոնցենտրացիայի գրադիենտի ձևավորմանը։ Կարող է մասնակցել տիտանի հետերոնուկլեի բազմամիջուկային միացությունների ձևավորմանը.

Նոր տեսակի՝ էլեկտրոնների և պրոտոնների փոխանցման համալիրներ, մասնակցում են նյութափոխանակության պրոցեսների կենսակարգավորմանը, մարմնի դիմադրությանը, թունավոր մասնիկների հետ կապեր ստեղծելու ունակությանը, դրանք վերածելով թեթևակի լուծվող կամ լուծվող, կայուն, ոչ կործանարար էնդոգեն համալիրների։ Հետևաբար, դրանց օգտագործումը դետոքսիկացման, օրգանիզմից հեռացնելու, էկոլոգիապես մաքուր արտադրանք ստանալու համար (բարդ թերապիա), ինչպես նաև արդյունաբերության մեջ անօրգանական թթուների և անցումային մետաղների աղերի արդյունաբերական թափոնների վերականգնման և հեռացման համար շատ խոստումնալից է:

7.10. ԼԻԳԱՆԴԻ ՓՈԽԱՆԱԿԱՑՈՒՄ ԵՎ ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ՓՈԽԱՆԱԿՈՒՄ

ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՈՒԹՅՈՒՆ. ԽԵԼԱՏԵՐԱՊԻԱ

Եթե ​​համակարգն ունի մի քանի լիգանդներ մեկ մետաղական իոնով կամ մի քանի մետաղական իոններ մեկ լիգանդով, որոնք ունակ են ձևավորել բարդ միացություններ, ապա նկատվում են մրցակցային գործընթացներ. առաջին դեպքում, լիգանդի փոխանակման հավասարակշռությունը մետաղի իոնի համար լիգանդների միջև մրցակցությունն է, երկրորդ դեպքում. Մետաղափոխանակության հավասարակշռությունը մրցակցություն է մետաղի իոնների միջև մեկ լիգանդի համար: Գերակշռելու է առավել դիմացկուն համալիրի ձևավորման գործընթացը։ Օրինակ, լուծույթը պարունակում է իոններ՝ մագնեզիում, ցինկ, երկաթ (III), պղինձ, քրոմ (II), երկաթ (II) և մանգան (II): Երբ այս լուծույթում ներմուծվում է փոքր քանակությամբ էթիլենդիամինետրաքացախաթթու (EDTA), տեղի է ունենում մրցակցություն մետաղական իոնների և երկաթի (III) միացման միջև, քանի որ այն կազմում է EDTA-ի հետ ամենադիմացկուն բարդույթը:

Մարմնում անընդհատ տեղի են ունենում բիոմետաղների (Mb) և բիոլիգանդների (Lb) փոխազդեցությունը, կենսական կենսահամալիրների (MbLb) ձևավորումն ու ոչնչացումը.

Մարդու մարմնում, կենդանիների և բույսերի մեջ կան տարբեր մեխանիզմներ այս հավասարակշռությունը տարբեր քսենոբիոտիկներից (օտար նյութերից), այդ թվում՝ ծանր մետաղների իոններից պաշտպանելու և պահպանելու համար: Ծանր մետաղների իոնները, որոնք կոմպլեքսավորված չեն և դրանց հիդրոքսոմպլեքսները թունավոր մասնիկներ են (Mt): Այս դեպքերում բնական մետաղ-լիգանդ հավասարակշռության հետ մեկտեղ կարող է առաջանալ նոր հավասարակշռություն՝ թունավոր մետաղներ (MtLb) կամ թունավոր լիգանդներ (MbLt) պարունակող ավելի դիմացկուն օտար համալիրների ձևավորմամբ, որոնք չեն գործում։

անհրաժեշտ կենսաբանական գործառույթները. Երբ էկզոգեն թունավոր մասնիկները մտնում են օրգանիզմ, առաջանում են համակցված հավասարակշռություններ և արդյունքում առաջանում է գործընթացների մրցակցություն։ Գերակշռող գործընթացը կլինի այն գործընթացը, որը կհանգեցնի առավել դիմացկուն բարդ միացության ձևավորմանը.

Մետաղական լիգանդի հոմեոստազի խանգարումները առաջացնում են նյութափոխանակության խանգարումներ, արգելակում են ֆերմենտների ակտիվությունը, ոչնչացնում են կարևոր մետաբոլիտները, ինչպիսիք են ATP-ը, բջջային մեմբրանները և խաթարում են բջիջներում իոնների կոնցենտրացիայի գրադիենտը: Ուստի ստեղծվում են արհեստական ​​պաշտպանական համակարգեր։ Այս մեթոդի մեջ իր արժանի տեղն է զբաղեցնում քելացիոն թերապիան (բարդ թերապիա):

Չելացիոն թերապիան օրգանիզմից թունավոր մասնիկների հեռացումն է, որը հիմնված է s-տարրերի կոմպլեքսոնատներով դրանց քելացիայի վրա: Թմրանյութերը, որոնք օգտագործվում են օրգանիզմում պարունակվող թունավոր մասնիկները հեռացնելու համար, կոչվում են դետոքսիկատորներ:(Lg): Թունավոր մասնիկների քելացումը մետաղական կոմպլեքսոնատներով (Lg) վերածում է թունավոր մետաղական իոնների (Mt) ոչ թունավոր (MtLg) կապված ձևերի, որոնք հարմար են սեկվեստրացիայի և թաղանթների ներթափանցման, տեղափոխման և մարմնից արտազատման համար: Նրանք օրգանիզմում պահպանում են քելատիվ ազդեցություն և՛ լիգանդի (կոմպլեքսոնի) և՛ մետաղական իոնի համար: Սա ապահովում է մարմնի մետաղական լիգանդի հոմեոստազը: Հետևաբար, կոմպլեքսոնատների օգտագործումը բժշկության, անասնաբուծության և բուսաբուծության մեջ ապահովում է օրգանիզմի դետոքսիկացիա:

Չելացիոն թերապիայի հիմնական թերմոդինամիկ սկզբունքները կարելի է ձևակերպել երկու դիրքով.

I. Դետոքսիկացնողը (Lg) պետք է արդյունավետորեն կապի թունավոր իոնները (Mt, Lt), նոր ձևավորված միացությունները (MtLg) պետք է ավելի ուժեղ լինեն, քան նրանք, որոնք գոյություն ունեն մարմնում.

II. Դետոքսիկատորը չպետք է ոչնչացնի կենսական բարդ միացությունները (MbLb); միացությունները, որոնք կարող են առաջանալ դետոքսիկացնող նյութի և կենսամետալ իոնների (MbLg) փոխազդեցության ժամանակ, պետք է ավելի քիչ դիմացկուն լինեն, քան օրգանիզմում գոյություն ունեցողները.

7.11. ԿՈՄՊԼԵՔՍՈՆՆԵՐԻ ԵՎ ԿՈՄՊԼԵՔՍՈՆԱՏՆԵՐԻ ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ ԲԺՇԿՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ.

Կոմպլեքսոնի մոլեկուլները գործնականում չեն ենթարկվում ճեղքման կամ կենսաբանական միջավայրում որևէ փոփոխության, ինչը նրանց կարևոր դեղաբանական հատկանիշն է։ Կոմպլեքսները անլուծելի են լիպիդներում և շատ լուծվող ջրում, ուստի դրանք չեն ներթափանցում կամ վատ են ներթափանցում բջջային թաղանթների միջով, հետևաբար՝ 1) չեն արտազատվում աղիքներով. 2) կոմպլեքսացնող նյութերի կլանումը տեղի է ունենում միայն այն ժամանակ, երբ դրանք ներարկվում են (միայն պենիցիլամինը ընդունվում է բանավոր). 3) մարմնում կոմպլեքսները հիմնականում շրջանառվում են արտաբջջային տարածությունում. 4) օրգանիզմից արտազատումն իրականացվում է հիմնականում երիկամների միջոցով. Այս գործընթացը տեղի է ունենում արագ.

Նյութերը, որոնք վերացնում են թույների ազդեցությունը կենսաբանական կառուցվածքների վրա և քիմիական ռեակցիաների միջոցով թունավորում են թունավոր նյութերը, կոչվում են. հակաթույններ.

Առաջին հակաթույններից մեկը, որն օգտագործվեց քելացիոն թերապիայի մեջ, բրիտանական հակալյուիզիտն էր (BAL): Unithiol-ը ներկայումս օգտագործվում է.

Այս դեղամիջոցը արդյունավետորեն հեռացնում է մկնդեղը, սնդիկը, քրոմը և բիսմութը մարմնից: Ցինկով, կադմիումով, կապարով և սնդիկով թունավորումների համար առավել լայնորեն օգտագործվում են կոմպլեքսները և կոմպլեքսոնատները: Դրանց կիրառումը հիմնված է մետաղական իոնների հետ ավելի ուժեղ բարդույթների առաջացման վրա, քան սպիտակուցների, ամինաթթուների և ածխաջրերի ծծմբ պարունակող խմբերի հետ նույն իոնների բարդույթները։ Կապարի հեռացման համար օգտագործվում են EDTA-ի վրա հիմնված պատրաստուկներ։ Մեծ չափաբաժիններով դեղերի ներմուծումն օրգանիզմ վտանգավոր է, քանի որ դրանք կապում են կալցիումի իոնները, ինչը հանգեցնում է բազմաթիվ գործառույթների խաթարման։ Հետեւաբար նրանք օգտագործում են տետացին(CaNa 2 EDTA), որն օգտագործվում է կապարի, կադմիումի, սնդիկի, իտրիումի, ցերիումի և այլ հազվագյուտ հողային մետաղների և կոբալտի հեռացման համար։

1952 թվականին թետասինի առաջին թերապևտիկ օգտագործումից ի վեր, այս դեղամիջոցը լայն կիրառություն է գտել մասնագիտական ​​հիվանդությունների կլինիկայում և շարունակում է մնալ անփոխարինելի հակաթույն: Thetacin-ի գործողության մեխանիզմը շատ հետաքրքիր է։ Թունավոր իոնները տեղահանում են կոորդինացված կալցիումի իոնը թթացինից՝ թթվածնի և EDTA-ի հետ ավելի ամուր կապերի ձևավորման պատճառով: Կալցիումի իոնը, իր հերթին, տեղահանում է նատրիումի երկու մնացած իոնները.

Thetacin- ը ներարկվում է մարմնին 5-10% լուծույթի տեսքով, որի հիմքը աղի լուծույթն է: Այսպիսով, ներերակային ներարկումից հետո արդեն 1,5 ժամ հետո օրգանիզմում մնում է թետասինի ընդունված չափաբաժնի 15%-ը, 6 ժամ հետո՝ 3%, իսկ 2 օր հետո՝ ընդամենը 0,5%-ը։ Դեղը արդյունավետ և արագ է գործում, երբ օգտագործվում է տետասինի ինհալացիոն մեթոդը: Այն արագ ներծծվում է և երկար ժամանակ շրջանառվում է արյան մեջ։ Բացի այդ, thetacin-ը օգտագործվում է գազային գանգրենայից պաշտպանվելու համար։ Այն արգելակում է ցինկի և կոբալտի իոնների գործողությունը, որոնք լեցիտինազ ֆերմենտի ակտիվացնողներ են, որը գազային գանգրենային թույն է:

Թունավոր նյութերի կապումը թետացինի կողմից ցածր թունավոր և ավելի դիմացկուն քելատային համալիրի մեջ, որը չի քայքայվում և հեշտությամբ դուրս է գալիս օրգանիզմից երիկամների միջոցով, ապահովում է դետոքսիկացիա և հավասարակշռված հանքային սնուցում: Կառուցվածքով և կազմով մոտ է նախնական

պարատամ EDTA-ն դիէթիլենտրիամին-պենտաքացախաթթվի նատրիումի կալցիումի աղն է (CaNa 3 DTPA) - պենտացինև դիէթիլենտրիամինպենտաֆոսֆոնաթթվի նատրիումի աղ (Na 6 DTPP) - trimefa-cin.Պենտացինն օգտագործվում է հիմնականում երկաթի, կադմիումի և կապարի միացություններով թունավորման, ինչպես նաև ռադիոնուկլիդների (տեխնիում, պլուտոնիում, ուրան) հեռացման համար։

Էթիլենդիամինի դիիզոպրոպիլֆոսֆոնաթթվի նատրիումի աղ (CaNa 2 EDTP) ֆոսֆիցինհաջողությամբ օգտագործվում է մարմնից սնդիկի, կապարի, բերիլիումի, մանգանի, ակտինիդների և այլ մետաղների հեռացման համար: Կոմպլեքսոնատները շատ արդյունավետ են որոշ թունավոր անիոնների հեռացման համար: Օրինակ, կոբալտ(II) էթիլենդիամինետրացետատը, որը CN-ի հետ կազմում է խառը լիգանդային համալիր, կարող է առաջարկվել որպես ցիանիդային թունավորման հակաթույն: Նմանատիպ սկզբունքի հիմքում ընկած են թունավոր օրգանական նյութերի հեռացման մեթոդները, ներառյալ թունաքիմիկատները, որոնք պարունակում են ֆունկցիոնալ խմբեր դոնորային ատոմներով, որոնք կարող են փոխազդել կոմպլեքսային մետաղի հետ:

Արդյունավետ դեղամիջոց է succimer(դիմերկապտոսուկինաթթու, դիմերկապտոսուկինաթթու, քեմետ): Այն ամուր կապում է գրեթե բոլոր թունավոր նյութերը (Hg, As, Pb, Cd), սակայն օրգանիզմից հեռացնում է կենսագեն տարրերի (Cu, Fe, Zn, Co) իոնները, ուստի գրեթե երբեք չի օգտագործվում։

Ֆոսֆոր պարունակող կոմպլեքսոնատները ֆոսֆատների և կալցիումի օքսալատների բյուրեղային ձևավորման հզոր արգելակիչներ են: Քսիդիֆոնը՝ HEDP-ի կալիում-նատրիումային աղը, առաջարկվել է որպես հակակալցիֆիկացնող դեղամիջոց միզաքարային հիվանդությունների բուժման համար: Բացի այդ, դիֆոսֆոնատները նվազագույն չափաբաժիններով մեծացնում են կալցիումի ներծծումը ոսկրային հյուսվածքի մեջ և կանխում դրա պաթոլոգիական արտազատումը ոսկորներից: HEDP-ն և այլ դիֆոսֆոնատները կանխում են օստեոպորոզի տարբեր տեսակներ, այդ թվում՝ երիկամային օստեոդիստրոֆիա, պարոդոնտալ

ոչնչացում, ինչպես նաև կենդանիների մեջ փոխպատվաստված ոսկորների ոչնչացում: Նկարագրված է նաև HEDP-ի հակաաթերոսկլերոտիկ ազդեցությունը:

ԱՄՆ-ում մի շարք դիֆոսֆոնատներ, մասնավորապես՝ HEDP, առաջարկվել են որպես դեղագործական միջոցներ՝ ոսկրային մետաստատիկ քաղցկեղով տառապող մարդկանց և կենդանիների բուժման համար։ Կարգավորելով թաղանթների թափանցելիությունը՝ բիսֆոսֆոնատները նպաստում են հակաուռուցքային դեղամիջոցների տեղափոխմանը բջիջ, հետևաբար՝ տարբեր ուռուցքաբանական հիվանդությունների արդյունավետ բուժմանը:

Ժամանակակից բժշկության հրատապ խնդիրներից մեկը տարբեր հիվանդությունների արագ ախտորոշման խնդիրն է։ Այս առումով, անկասկած հետաքրքրություն է ներկայացնում կատիոններ պարունակող դեղամիջոցների նոր դասը, որոնք կարող են կատարել զոնդի ֆունկցիաներ՝ ռադիոակտիվ մագնիտորելաքսացիա և լյումինեսցենտային պիտակներ: Որոշ մետաղների ռադիոիզոտոպներ օգտագործվում են որպես ռադիոդեղագործության հիմնական բաղադրիչներ։ Այս իզոտոպների կատիոնների կելացիան կոմպլեքսներով հնարավորություն է տալիս բարձրացնել դրանց թունաբանական ընդունելիությունը օրգանիզմի համար, հեշտացնել դրանց տեղափոխումը և որոշակի սահմաններում ապահովել որոշակի օրգաններում կոնցենտրացիայի ընտրողականությունը:

Բերված օրինակները ոչ մի կերպ չեն սպառում բժշկության մեջ կոմպլեքսոնատների կիրառման ձևերի բազմազանությունը։ Այսպիսով, մագնեզիումի էթիլենդիամինետրաացետատի դիկալիումի աղը օգտագործվում է պաթոլոգիայի ժամանակ հյուսվածքներում հեղուկի պարունակությունը կարգավորելու համար: EDTA-ն օգտագործվում է արյան պլազմայի տարանջատման համար օգտագործվող հակամակարդիչ կախոցների բաղադրության մեջ, որպես արյան գլյուկոզի որոշման ադենոզին տրիֆոսֆատի կայունացուցիչ, ինչպես նաև կոնտակտային ոսպնյակների սպիտակեցման և պահպանման համար: Բիսֆոսֆոնատները լայնորեն կիրառվում են ռևմատոիդ հիվանդությունների բուժման մեջ։ Նրանք հատկապես արդյունավետ են որպես հակաարտրիտի միջոցներ հակաբորբոքային դեղերի հետ համատեղ:

7.12. ՄԱԿՐՈՑԻԿԼԱՅԻՆ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐՈՎ ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐ

Բնական բարդ միացությունների շարքում առանձնահատուկ տեղ են գրավում մակրոհամալիրները, որոնք հիմնված են որոշակի չափերի ներքին խոռոչներ պարունակող ցիկլային պոլիպեպտիդների վրա, որոնցում կան մի քանի թթվածին պարունակող խմբեր, որոնք կարող են կապել այդ մետաղների, այդ թվում՝ նատրիումի և կալիումի կատիոնները, որոնց չափերը համապատասխանում են. դեպի խոռոչի չափերը. Նման նյութերը, լինելով կենսաբանական

Բրինձ. 7.2.Վալինոմիցինի համալիր K+ իոնով

նյութեր, ապահովում են իոնների տեղափոխումը թաղանթներով և, հետևաբար, կոչվում են իոնոֆորներ.Օրինակ, վալինոմիցինը տեղափոխում է կալիումի իոնը թաղանթով (Նկար 7.2):

Օգտագործելով մեկ այլ պոլիպեպտիդ. գրամիցիդին Անատրիումի կատիոնները տեղափոխվում են ռելե մեխանիզմի միջոցով: Այս պոլիպեպտիդը ծալվում է «խողովակի» մեջ, որի ներքին մակերեսը պատված է թթվածին պարունակող խմբերով։ Արդյունքն այն է

բավականաչափ երկար հիդրոֆիլ ալիք՝ որոշակի խաչմերուկով, որը համապատասխանում է նատրիումի իոնի չափին: Նատրիումի իոնը, մի կողմից մտնելով հիդրոֆիլ ալիք, տեղափոխվում է թթվածնի մի խմբից մյուսը, ինչպես ռելեային մրցավազքը իոնային հաղորդիչ ալիքով։

Այսպիսով, ցիկլային պոլիպեպտիդային մոլեկուլը ունի ներմոլեկուլային խոռոչ, որի մեջ կարող է մտնել որոշակի չափի և երկրաչափության սուբստրատ, որը նման է բանալիի և կողպեքի սկզբունքին: Նման ներքին ընկալիչների խոռոչը սահմանափակված է ակտիվ կենտրոններով (էնդորեցեպտորներով): Կախված մետաղի իոնի բնույթից, կարող են առաջանալ ոչ կովալենտային փոխազդեցություն (էլեկտրոստատիկ, ջրածնային կապերի առաջացում, վան դեր Վալսի ուժեր) ալկալային մետաղների հետ և կովալենտային փոխազդեցություն հողալկալիական մետաղների հետ։ Սրա արդյունքում ս.թ. վերմոլեկուլներ- բարդ ասոցիացիաներ, որոնք բաղկացած են երկու կամ ավելի մասնիկներից, որոնք միմյանց հետ պահում են միջմոլեկուլային ուժերը:

Կենդանի բնության մեջ ամենատարածված տետրադենտատային մակրոցիկլերը պորֆիններն են և կառուցվածքով նման կորինոիդները:Սխեմատիկորեն քառատենտ ցիկլը կարող է ներկայացվել հետևյալ ձևով (նկ. 7.3), որտեղ աղեղները ներկայացնում են նույն տիպի ածխածնային շղթաները, որոնք միացնում են դոնոր ազոտի ատոմները փակ ցիկլի մեջ. R 1, R 2, R 3, P 4 ածխաջրածնային ռադիկալներ են. Mn+-ը մետաղական իոն է՝ քլորոֆիլում կա Mg 2+ իոն, հեմոգլոբինում՝ Fe 2+ իոն, հեմոցիանինում՝ Cu 2+, վիտամին B 12 (կոբալամին)՝ Co 3+ իոն։ .

Դոնոր ազոտի ատոմները գտնվում են քառակուսու անկյուններում (նշվում են կետագծերով): Դրանք խիստ համակարգված են տարածության մեջ։ Ահա թե ինչու

պորֆիրինները և կորինոիդները կայուն բարդույթներ են կազմում տարբեր տարրերի և նույնիսկ հողալկալային մետաղների կատիոնների հետ։ Էական է, որ Անկախ լիգանդի խտությունից, կոմպլեքսի քիմիական կապը և կառուցվածքը որոշվում են դոնոր ատոմներով։Օրինակ, պղնձի համալիրները NH 3-ով, էթիլենդիամինով և պորֆիրինով ունեն նույն քառակուսի կառուցվածքը և նմանատիպ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա: Սակայն պոլիդենտատային լիգանները շատ ավելի ուժեղ են կապվում մետաղական իոնների հետ, քան մոնոդենտային լիգանները

Բրինձ. 7.3. Tetradentate մակրոցիկլ

նույն դոնոր ատոմներով: Էթիլենդիամինային համալիրների ուժը 8-10 կարգով մեծ է, քան նույն մետաղների ուժը ամոնիակով։

Սպիտակուցներով մետաղական իոնների կենսաօրգանական համալիրները կոչվում են կենսակլաստերներ -մակրոցիկլային միացություններով մետաղական իոնների համալիրներ (նկ. 7.4):

Բրինձ. 7.4. d-տարրերի իոններով սպիտակուցային կոմպլեքսների որոշակի չափերի կենսակլաստերի կառուցվածքի սխեմատիկ պատկերը: Սպիտակուցի մոլեկուլների փոխազդեցության տեսակները. M n+ - ակտիվ կենտրոնական մետաղական իոն

Կենսակլաստերի ներսում կա խոռոչ։ Այն ներառում է մետաղ, որը փոխազդում է միացնող խմբերի դոնոր ատոմների հետ՝ OH -, SH -, COO -, -NH 2, սպիտակուցներ, ամինաթթուներ: Ամենահայտնի մետաղագործներն են

ֆերմենտները (կարբոնահիդրազ, քսանտին օքսիդազ, ցիտոքրոմներ) կենսակլաստերներ են, որոնց խոռոչները կազմում են համապատասխանաբար Zn, Mo, Fe պարունակող ֆերմենտային կենտրոններ։

7.13. ԲԱԶՄԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐ

Հետերովալենտ և հետերոմիջուկային համալիրներ

Կոմպլեքսները, որոնք պարունակում են մեկ կամ տարբեր տարրերի մի քանի կենտրոնական ատոմներ, կոչվում են բազմամիջուկ.Բազմմիջուկային համալիրների առաջացման հնարավորությունը որոշվում է որոշ լիգանների՝ երկու կամ երեք մետաղական իոնների հետ կապվելու ունակությամբ։ Նման լիգանները կոչվում են կամուրջՀամապատասխանաբար կամուրջկոչվում են նաև կոմպլեքսներ։ Սկզբունքորեն հնարավոր են նաև միատոմային կամուրջներ, օրինակ.

Նրանք օգտագործում են էլեկտրոնների միայնակ զույգեր, որոնք պատկանում են նույն ատոմին։ Կամուրջների դերը կարող է խաղալ բազմատոմային լիգանդներ.Նման կամուրջներում օգտագործվում են տարբեր ատոմներին պատկանող միայնակ էլեկտրոնային զույգեր բազմատոմային լիգանդ.

Ա.Ա. Գրինբերգը և Ֆ.Մ. Ֆիլինովն ուսումնասիրել է բաղադրության կամրջող միացությունները, որոնցում լիգանը կապում է նույն մետաղի բարդ միացությունները, սակայն տարբեր օքսիդացման վիճակներում։ Գ.Տաուբեն կանչեց նրանց էլեկտրոնների փոխանցման համալիրներ.Նա ուսումնասիրել է էլեկտրոնների փոխանցման ռեակցիաները տարբեր մետաղների կենտրոնական ատոմների միջև։ Redox ռեակցիաների կինետիկայի և մեխանիզմի համակարգված ուսումնասիրությունները հանգեցրել են այն եզրակացության, որ էլեկտրոնի փոխանցումը երկու բարդույթների միջև

գալիս է ստացված լիգանդի կամրջով: Էլեկտրոնների փոխանակումը 2 + և 2 + միջև տեղի է ունենում միջանկյալ կամրջային համալիրի ձևավորման միջոցով (նկ. 7.5): Էլեկտրոնների փոխանցումը տեղի է ունենում քլորիդային կամրջող լիգանդի միջոցով՝ ավարտվելով 2+ համալիրների ձևավորմամբ; 2+.

Բրինձ. 7.5.Էլեկտրոնի փոխանցում միջանկյալ բազմամիջուկային համալիրում

Բազմաթիվ միջուկային համալիրներ ձեռք են բերվել մի քանի դոնոր խմբեր պարունակող օրգանական լիգանդների օգտագործմամբ: Դրանց առաջացման պայմանը լիգանդում դոնոր խմբերի դասավորությունն է, որը թույլ չի տալիս փակել քելատային ցիկլերը։ Հաճախ լինում են դեպքեր, երբ լիգանն օժտված է քելատային ցիկլը փակելու և միաժամանակ կամուրջի դեր կատարելու հատկությամբ։

Էլեկտրոնների փոխանցման ակտիվ սկզբունքը անցումային մետաղներն են, որոնք ցուցադրում են մի քանի կայուն օքսիդացման վիճակներ։ Սա տիտանի, երկաթի և պղնձի իոններին տալիս է իդեալական էլեկտրոն կրող հատկություններ: Ti և Fe-ի վրա հիմնված հետերովալենտային (HVC) և հետերոնուկլեար համալիրների (HNC) ձևավորման տարբերակների մի շարք ներկայացված է Նկ. 7.6.

Ռեակցիա

Ռեակցիան (1) կոչվում է խաչաձև ռեակցիա.Փոխանակման ռեակցիաներում հետերովալենտային համալիրները կլինեն միջանկյալներ: Տեսականորեն հնարավոր բոլոր բարդույթներն իրականում ձևավորվում են լուծույթում որոշակի պայմաններում, ինչը ապացուցվել է տարբեր ֆիզիկաքիմիական հետազոտություններով:

Բրինձ. 7.6. Ti և Fe պարունակող հետերովալենտ կոմպլեքսների և հետերոնուկլեար կոմպլեքսների առաջացում

մեթոդները։ Որպեսզի էլեկտրոնների փոխանցում տեղի ունենա, ռեակտիվները պետք է լինեն էներգիայով մոտ վիճակում: Այս պահանջը կոչվում է Ֆրանկ-Կոնդոնի սկզբունք։ Էլեկտրոնի փոխանցումը կարող է տեղի ունենալ նույն անցումային տարրի ատոմների միջև, որոնք գտնվում են HVA-ի օքսիդացման տարբեր վիճակներում, կամ HCA-ի տարբեր տարրերի միջև, որոնց մետաղական կենտրոնների բնույթը տարբեր է: Այս միացությունները կարող են սահմանվել որպես էլեկտրոնների փոխանցման համալիրներ: Կենսաբանական համակարգերում էլեկտրոնների և պրոտոնների հարմար կրողներ են։ Էլեկտրոնի ավելացումն ու նվիրաբերումը փոփոխություններ է առաջացնում միայն մետաղի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի մեջ՝ չփոխելով համալիրի օրգանական բաղադրիչի կառուցվածքը։Այս բոլոր տարրերն ունեն մի քանի կայուն օքսիդացման վիճակներ (Ti +3 և +4; Fe +2 և +3; Cu +1 և +2): Մեր կարծիքով, այս համակարգերին բնության կողմից տրվում է կենսաքիմիական գործընթացների հետադարձելիությունն ապահովելու եզակի դեր՝ էներգիայի նվազագույն ծախսերով։ Հետադարձելի ռեակցիաները ներառում են ռեակցիաներ 10 -3-ից մինչև 10 3 թերմոդինամիկական և ջերմաքիմիական հաստատուններով և ΔG o և փոքր արժեքով: Ե ոգործընթացները։ Այս պայմաններում ելանյութերը և ռեակցիայի արտադրանքները կարող են առկա լինել համադրելի կոնցենտրացիաներում: Դրանք որոշակի տիրույթում փոխելիս հեշտ է հասնել գործընթացի շրջելիության, հետևաբար կենսաբանական համակարգերում շատ գործընթացներ ունեն տատանողական (ալիքային) բնույթ։ Վերոհիշյալ զույգերը պարունակող ռեդոքս համակարգերը ընդգրկում են պոտենցիալների լայն շրջանակ, ինչը թույլ է տալիս նրանց մտնել փոխազդեցությունների մեջ, որոնք ուղեկցվում են Δ-ի չափավոր փոփոխություններով: Գ ոԵվ Ե°, բազմաթիվ ենթաշերտերով։

HVA-ի և GAC-ի առաջացման հավանականությունը զգալիորեն մեծանում է, երբ լուծումը պարունակում է պոտենցիալ կամրջող լիգանդներ, այսինքն. մոլեկուլներ կամ իոններ (ամինաթթուներ, հիդրօքսի թթուներ, կոմպլեքսներ և այլն), որոնք կարող են կապել միանգամից երկու մետաղական կենտրոն։ GVK-ում էլեկտրոնների տեղակայման հնարավորությունը նպաստում է համալիրի ընդհանուր էներգիայի նվազմանը:

Ավելի իրատեսորեն, HVC-ի և HNC-ի ձևավորման հնարավոր տարբերակների շարքը, որոնցում մետաղական կենտրոնների բնույթը տարբեր է, տեսանելի է Նկ. 7.6. GVK-ի և GYAK-ի ձևավորման և կենսաքիմիական համակարգերում նրանց դերի մանրամասն նկարագրությունը դիտարկված է Ա.Ն. Գլեբովա (1997): Redox զույգերը պետք է կառուցվածքայինորեն հարմարեցվեն միմյանց, որպեսզի հնարավոր լինի փոխանցումը: Ընտրելով լուծույթի բաղադրիչները՝ դուք կարող եք «ընդլայնել» այն հեռավորությունը, որով էլեկտրոնը փոխանցվում է վերականգնող նյութից դեպի օքսիդացնող նյութ: Մասնիկների համակարգված շարժման դեպքում էլեկտրոնի փոխանցումը երկար հեռավորությունների վրա կարող է տեղի ունենալ ալիքային մեխանիզմի միջոցով: «Միջանցքը» կարող է լինել հիդրատացված սպիտակուցային շղթա և այլն: Էլեկտրոնների փոխանցման մեծ հավանականություն կա մինչև 100 Ա հեռավորության վրա: «Միջանցքի» երկարությունը կարելի է մեծացնել հավելումների ավելացմամբ (ալկալիական մետաղի իոններ, ֆոնային էլեկտրոլիտներ): Սա մեծ հնարավորություններ է բացում HVA-ի և HYA-ի կազմի և հատկությունների վերահսկման ոլորտում: Լուծումների մեջ նրանք խաղում են մի տեսակ «սև արկղի» դեր՝ լցված էլեկտրոններով և պրոտոններով։ Կախված հանգամանքներից, նա կարող է դրանք տալ այլ բաղադրիչների կամ համալրել իր «պաշարները»։ Դրանց մասնակցությամբ ռեակցիաների հետադարձելիությունը թույլ է տալիս նրանց բազմիցս մասնակցել ցիկլային գործընթացներին: Էլեկտրոնները շարժվում են մի մետաղական կենտրոնից մյուսը և տատանվում նրանց միջև։ Բարդ մոլեկուլը մնում է ասիմետրիկ և կարող է մասնակցել ռեդոքս գործընթացներին: GVA և GNA ակտիվորեն մասնակցում են կենսաբանական միջավայրերում տատանողական գործընթացներին: Այս տեսակի ռեակցիան կոչվում է տատանողական ռեակցիա։Դրանք հանդիպում են ֆերմենտային կատալիզի, սպիտակուցի սինթեզի և կենսաքիմիական այլ երևույթներին ուղեկցող այլ կենսաքիմիական գործընթացներում։ Դրանք ներառում են բջջային նյութափոխանակության պարբերական գործընթացները, սրտի հյուսվածքի, ուղեղի հյուսվածքի ակտիվության ալիքները և էկոլոգիական համակարգերի մակարդակում տեղի ունեցող գործընթացները: Նյութափոխանակության մեջ կարևոր քայլ է ջրածնի աբստրակցիան սննդանյութերից: Միևնույն ժամանակ ջրածնի ատոմները վերածվում են իոնային վիճակի, և դրանցից անջատված էլեկտրոնները մտնում են շնչառական շղթա և իրենց էներգիան տալիս ATP-ի առաջացմանը։ Ինչպես մենք հաստատել ենք, տիտանի կոմպլեքսոնատները ոչ միայն էլեկտրոնների, այլև պրոտոնների ակտիվ կրողներ են: Տիտանի իոնների կարողությունը կատարել իրենց դերը ֆերմենտների ակտիվ կենտրոնում, ինչպիսիք են կատալազները, պերօքսիդազները և ցիտոքրոմները, որոշվում է կոմպլեքսներ ձևավորելու, կոորդինացված իոնի երկրաչափություն ձևավորելու, տարբեր բաղադրության և հատկությունների բազմմիջուկային HVA և HNA ունակությամբ: որպես pH-ի ֆունկցիա, անցումային Ti տարրի կոնցենտրացիան և համալիրի օրգանական բաղադրիչը, դրանց մոլային հարաբերակցությունը։ Այս ունակությունը դրսևորվում է համալիրի ընտրողականության բարձրացմամբ

կապված ենթաշերտերի, նյութափոխանակության պրոցեսների արգասիքների հետ, կոմպլեքսում (ֆերմենտում) և սուբստրատում կապերի ակտիվացում՝ համակարգման և սուբստրատի ձևի փոփոխման միջոցով՝ ակտիվ կենտրոնի ստերիկ պահանջներին համապատասխան։

Էլեկտրաքիմիական փոխակերպումները մարմնում, որոնք կապված են էլեկտրոնների փոխանցման հետ, ուղեկցվում են մասնիկների օքսիդացման աստիճանի փոփոխությամբ և լուծույթում ռեդոքս ներուժի ի հայտ գալով։ Այս փոխակերպումների մեջ հիմնական դերը պատկանում է GVK և GYAK բազմմիջուկային համալիրներին: Դրանք ազատ ռադիկալների գործընթացների ակտիվ կարգավորիչներ են, ռեակտիվ թթվածնի տեսակների, ջրածնի պերօքսիդի, օքսիդանտների, ռադիկալների վերամշակման համակարգ և մասնակցում են ենթաշերտերի օքսիդացմանը, ինչպես նաև հակաօքսիդանտ հոմեոստազի պահպանմանը և օրգանիզմը օքսիդատիվ սթրեսից պաշտպանելուն:Նրանց ֆերմենտային ազդեցությունը կենսահամակարգերի վրա նման է ֆերմենտներին (ցիտոքրոմներ, սուպերօքսիդ դիսմուտազ, կատալազ, պերօքսիդազ, գլուտատիոն ռեդուկտազ, դեհիդրոգենազներ): Այս ամենը վկայում է անցումային տարրերի կոմպլեքսոնատների բարձր հակաօքսիդանտ հատկությունների մասին։

7.14. ԴԱՍԵՐԻ ԵՎ ՔՆՆՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ԻՆՔՆԱՍՏՈՒԳՄԱՆ ՊԱՏՐԱՍՏՄԱՆ ՀԱՐՑԵՐ ԵՎ ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ.

1.Տրե՛ք բարդ միացությունների հասկացությունը: Ինչո՞վ են դրանք տարբերվում կրկնակի աղերից, և ի՞նչ ընդհանուր բան ունեն դրանք:

2. Կազմել բարդ միացությունների բանաձևերը՝ ըստ նրանց անվանման՝ ամոնիումի դիհիդրոքսոտետրաքլորպլատինատ (IV), տրիամմինտրինիտրոկոբալտ (III), տալ դրանց բնութագրերը. նշել ներքին և արտաքին համակարգման ոլորտները. կենտրոնական իոն և դրա օքսիդացման վիճակը. լիգանդներ, դրանց քանակը և խտությունը. կապերի բնույթը. Գրե՛ք ջրային լուծույթում տարանջատման հավասարումը և կայունության հաստատունի արտահայտությունը:

3. Բարդ միացությունների ընդհանուր հատկություններ, դիսոցացիա, կոմպլեքսների կայունություն, կոմպլեքսների քիմիական հատկություններ։

4. Ինչպե՞ս է բնութագրվում կոմպլեքսների ռեակտիվությունը թերմոդինամիկական և կինետիկ դիրքերից:

5. Ո՞ր ամինային համալիրներն են ավելի դիմացկուն, քան տետրամինո-պղնձը (II), և որո՞նք են ավելի քիչ դիմացկուն:

6. Բերե՛ք ալկալիական մետաղների իոններից առաջացած մակրոցիկլային համալիրների օրինակներ; d-տարրերի իոններ.

7. Ինչի՞ հիման վրա են կոմպլեքսները դասակարգվում որպես քելատ: Բերե՛ք քելատային և չքելացված բարդ միացությունների օրինակներ:

8. Որպես օրինակ օգտագործելով պղնձի գլիցինատը, բերե՛ք ներհամալիր միացությունների հասկացությունը: Գրե՛ք մագնեզիումի կոմպլեքսոնատի կառուցվածքային բանաձևը նատրիումի ձևով էթիլենդիամինտետրաքացախաթթվի հետ:

9. Տրե՛ք բազմամիջուկային համալիրի սխեմատիկ կառուցվածքային բեկոր:

10. Սահմանել բազմամիջուկային, հետերոնուկլեար և հետերովալենտային համալիրները: Անցումային մետաղների դերը դրանց առաջացման մեջ. Այս բաղադրիչների կենսաբանական դերը.

11.Ի՞նչ տեսակի քիմիական կապեր են հանդիպում բարդ միացություններում:

12. Թվարկե՛ք ատոմային օրբիտալների հիբրիդացման հիմնական տեսակները, որոնք կարող են առաջանալ համալիրի կենտրոնական ատոմում: Ինչպիսի՞ն է համալիրի երկրաչափությունը՝ կախված հիբրիդացման տեսակից:

13. Ելնելով s-, p- և d-բլոկների տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքից, համեմատե՛ք բարդույթներ առաջացնելու ունակությունը և դրանց տեղը բարդույթների քիմիայում:

14. Սահմանել կոմպլեքսներ և կոմպլեքսոնատներ: Բերե՛ք կենսաբանության և բժշկության մեջ առավել օգտագործվողների օրինակներ: Տվեք թերմոդինամիկական սկզբունքները, որոնց վրա հիմնված է քելացիոն թերապիան: Քսենոբիոտիկները օրգանիզմից չեզոքացնելու և վերացնելու համար կոմպլեքսոնատների օգտագործումը:

15. Դիտարկենք մարդու մարմնում մետաղական լիգանդի հոմեոստազի խախտման հիմնական դեպքերը:

16. Բերե՛ք երկաթ, կոբալտ, ցինկ պարունակող կենսահամալիր միացությունների օրինակներ:

17. Հեմոգլոբինի հետ կապված մրցակցային գործընթացների օրինակներ:

18. Մետաղների իոնների դերը ֆերմենտներում.

19. Բացատրի՛ր, թե ինչու բարդ լիգանդներով (պոլիդենտատ) ունեցող կոմպլեքսներում կոբալտի համար օքսիդացման աստիճանը +3 է, իսկ սովորական աղերում՝ հալոգենիդները, սուլֆատները, նիտրատները, օքսիդացման աստիճանը +2 է։

20. Պղնձին բնորոշ է +1 և +2 օքսիդացման աստիճանները: Կարո՞ղ է պղինձը կատալիզացնել էլեկտրոնների փոխանցման ռեակցիաները:

21. Կարո՞ղ է ցինկը կատալիզացնել ռեդոքս ռեակցիաները:

22. Ո՞րն է սնդիկի՝ որպես թույնի գործողության մեխանիզմը:

23.Նշեք ռեակցիայի թթուն և հիմքը.

AgNO 3 + 2NH 3 = NO 3:

24. Բացատրեք, թե ինչու է որպես դեղամիջոց օգտագործվում հիդրօքսիէթիլիդեն դիֆոսֆոնաթթվի կալիում-նատրիումային աղը, այլ ոչ թե HEDP:

25.Ինչպե՞ս է իրականացվում էլեկտրոնի տեղափոխումը մարմնում մետաղական իոնների օգնությամբ, որոնք մտնում են կենսահամալիր միացությունների մեջ:

7.15. ԹԵՍՏԱՅԻՆ ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ

1. Բարդ իոնում կենտրոնական ատոմի օքսիդացման վիճակը 2- է. հավասար է.

ա) -4;

բ)+2;

2-ին;

դ) +4.

2. Առավել կայուն բարդ իոն.

ա) 2-, Kn = 8.5x10 -15;

բ) 2-, Kn = 1.5x10 -30;

գ) 2-, Kn = 4x10 -42;

դ) 2-, Kn = 1x10 -21:

3. Լուծույթը պարունակում է 0,1 մոլ PtCl 4 4NH 3 միացություն։ Արձագանքելով AgNO 3-ի հետ՝ առաջանում է 0,2 մոլ AgCl նստվածք։ Ելակետային նյութին տվեք կոորդինացման բանաձև.

ա) Cl;

բ) Cl 3;

գ) Cl 2;

դ) Cl 4.

4. Ի՞նչ ձևով են ձևավորվել արդյունքում առաջացած բարդույթները sp 3 d 2-գի- հիբրիդացում?

1) քառաեդրոն;

2) քառակուսի;

4) trigonal bipyramid;

5) գծային.

5. Ընտրեք պենտամին քլորոկոբալտ (III) սուլֆատի միացության բանաձևը.

ա) Na 3 ;

6)[CoCl2 (NH3) 4]Cl;

գ) K2 [Co(SCN) 4];

դ) SO 4;

ե) [Co(H 2 O) 6 ] C1 3.

6. Ո՞ր լիգանդներն են պոլիդենտատ:

ա) C1 - ;

բ) H 2 O;

գ) էթիլենդիամին;

դ) NH 3;

ե) SCN - .

7. Կոմպլեքսավորող գործակալներն են.

ա) էլեկտրոնների զույգ դոնոր ատոմներ.

գ) ատոմներ և իոններ, որոնք ընդունում են էլեկտրոնային զույգեր.

դ) ատոմներ և իոններ, որոնք էլեկտրոնային զույգերի դոնորներ են:

8. Այն տարրերը, որոնք ունեն ամենաքիչ բարդ ձևավորելու ունակությունը.

ա) ս; գ) դ;

բ) p ; Դ Ֆ

9. Լիգանդներն են.

ա) էլեկտրոնային զույգ դոնոր մոլեկուլներ.

բ) էլեկտրոնային զույգ ընդունող իոններ.

գ) էլեկտրոնների զույգերի մոլեկուլներ և իոն-դոնորներ.

դ) մոլեկուլներ և իոններ, որոնք ընդունում են էլեկտրոնային զույգեր:

10. Հաղորդակցություն համալիրի ներքին համակարգման ոլորտում.

ա) կովալենտային փոխանակում;

բ) կովալենտ դոնոր-ընդունիչ;

գ) իոնային;

դ) ջրածին.

11. Լավագույն բարդացնող միջոցը կլինի.

Ինչպես գիտեք, մետաղները հակված են կորցնելու էլեկտրոններ և դրանով իսկ ձևավորվում: Դրական լիցքավորված մետաղի իոնները կարող են շրջապատված լինել անիոններով կամ չեզոք մոլեկուլներով՝ ձևավորելով մասնիկներ, որոնք կոչվում են. համապարփակև ունակ է անկախ գոյության բյուրեղի կամ լուծույթի մեջ: Իսկ իրենց բյուրեղների հանգույցներում բարդ մասնիկներ պարունակող միացությունները կոչվում են բարդ միացություններ.

Բարդ միացությունների կառուցվածքը

1. Շատ բարդ միացություններ ունեն ներքին և արտաքին ոլորտները . Բարդ միացությունների քիմիական բանաձևերը գրելիս ներքին գունդը փակվում է քառակուսի փակագծերում։ Օրինակ, K և Cl 2 բարդ միացություններում ներքին գունդը ատոմների խմբերն են (կոմպլեքսներ) - - և 2+, իսկ արտաքին գունդը համապատասխանաբար K + և Cl - իոններն են:
2. Կենտրոնական ատոմ կամ իոններքին ոլորտը կոչվում է բարդացնող միջոց. Սովորաբար, մետաղական իոնները բավարար քանակությամբ ազատներով հանդես են գալիս որպես կոմպլեքսավորող նյութեր՝ սրանք p-, d-, f- տարրեր են՝ Cu 2+, Pt 2+, Pt 4+, Ag +, Zn 2+, Al 3+։ , և այլն։ Բայց դա կարող է լինել նաև ոչ մետաղներ ձևավորող տարրերի ատոմներ։ Կոմպլեքսավորող նյութի լիցքը սովորաբար դրական է, բայց կարող է լինել նաև բացասական կամ զրո և հավասար բոլոր մյուս իոնների լիցքերի գումարին։ Վերոնշյալ օրինակներում կոմպլեքսավորող նյութերն են Al 3+ և Ca 2+ իոնները։

1. Կոմպլեքսավորող նյութը շրջապատված էեւ կապված է հակառակ նշանի իոնների կամ չեզոք մոլեկուլների հետ, այսպես կոչված լիգանդներ. Անիոնները, ինչպիսիք են F–, OH–, CN–, CNS–, NO 2–, CO 3 2–, C 2 O 4 2– և այլն, կամ չեզոք H 2 O մոլեկուլները, կարող են հանդես գալ որպես լիգանդներ բարդ միացություններում: NH 3, CO, NO և այլն: Մեր օրինակներում սրանք OH իոններ և NH 3 մոլեկուլներ են: Տարբեր բարդ միացություններում լիգանդների թիվը տատանվում է 2-ից 12-ի սահմաններում: Իսկ ինքնին լիգանդների թիվը (սիգմա կապերի քանակը) կոչվում է. Կոմպլեքսավորող նյութի կոորդինացիոն համարը (CN):Քննարկվող օրինակներում ք.չ. հավասար է 4-ի և 8-ի:

1. Համալիրի լիցքավորում(ներքին ոլորտ) սահմանվում է որպես կոմպլեքսավորող նյութի և լիգանդների լիցքերի գումար։
2. Արտաքին ոլորտձևավորում են իոններ, որոնք կապված են համալիրի հետ իոնային կամ միջմոլեկուլային կապերով և ունեն լիցք, որի նշանը հակառակ է բարդացնող նյութի լիցքի նշանին: Արտաքին ոլորտի լիցքի թվային արժեքը համընկնում է ներքին ոլորտի լիցքի թվային արժեքի հետ։ Բարդ միացության բանաձևում դրանք գրված են քառակուսի փակագծերի հետևում։ Արտաքին գունդը կարող է իսպառ բացակայել, եթե ներքին գունդը չեզոք է։ Վերոնշյալ օրինակներում արտաքին գունդը ձևավորվում է համապատասխանաբար 1 K + իոնով և 2 Cl - իոններով։

Բարդ միացությունների դասակարգում

Տարբեր սկզբունքների հիման վրա բարդ միացությունները կարելի է դասակարգել տարբեր ձևերով.

1. Ըստ էլեկտրական լիցքի՝ կատիոնային, անիոնային և չեզոք կոմպլեքսներ։

• Կատիոնային համալիրներ ունեն դրական լիցք և ձևավորվում են, եթե չեզոք մոլեկուլները համակարգված են դրական իոնի շուրջ: Օրինակ, Cl 3, Cl 2
• Անիոնային համալիրսունեն բացասական լիցք և ձևավորվում են, եթե բացասական իոն ունեցող ատոմները համակարգված են դրական իոնի շուրջ: Օրինակ, K, K 2
• Չեզոք համալիրներ ունեն զրոյի հավասար լիցք և չունեն արտաքին գունդ: Դրանք կարող են ձևավորվել ատոմի շուրջ մոլեկուլների կոորդինացիայից, ինչպես նաև կենտրոնական դրական լիցքավորված իոնի շուրջ բացասական իոնների և մոլեկուլների միաժամանակյա կոորդինացմամբ։

1. Կոմպլեքսացնող նյութերի քանակով

• Մեկ միջուկ – համալիրը պարունակում է մեկ կենտրոնական ատոմ, օրինակ՝ K 2
• Բազմամիջուկե- համալիրը պարունակում է երկու կամ ավելի կենտրոնական ատոմներ, օրինակ.

1. Ըստ լիգանդի տեսակի

• Հիդրատներ – պարունակում են ջրային համալիրներ, այսինքն. ջրի մոլեկուլները գործում են որպես լիգանդներ: Օրինակ, Br 3, Br 2
• Ամոնիակ – պարունակում է ամինային համալիրներ, որոնցում ամոնիակի մոլեկուլները (NH 3) հանդես են գալիս որպես լիգանդներ: Օրինակ, Cl 2, Cl
• Կարբոնիլներ – Նման բարդ միացություններում ածխածնի մոնօքսիդի մոլեկուլները գործում են որպես լիգանդներ: Օրինակ, , .
• Թթվային համալիրներ - բարդ միացություններ, որոնք պարունակում են ինչպես թթվածին պարունակող, այնպես էլ թթվածին չպարունակող թթուների թթվային մնացորդներ՝ որպես լիգանդներ (F – , Cl – , Br – , I – , CN – , NO 2 – , SO 4 2– , PO 4 3– և այլն): , և նաև OH –): Օրինակ, K 4, Na 2
• Հիդրոքսո համալիրներ - բարդ միացություններ, որոնցում հիդրօքսիդի իոնները հանդես են գալիս որպես լիգանդներ՝ K2, Cs2

Համալիր միացությունները կարող են պարունակել վերը նշված դասակարգման տարբեր դասերի պատկանող լիգանդներ: Օրինակ՝ Կ, եղբ

1. Ըստ քիմիական հատկությունների. թթուներ, հիմքեր, աղեր, ոչ էլեկտրոլիտներ.

• Թթուներ - Հ, Հ 2
• Պատճառները - (OH) 2, OH
• Աղեր — Cs3, Cl2
• Ոչ էլեկտրոլիտներ —

1. Համաձայն կոորդինացիոն ոլորտում լիգանի զբաղեցրած տեղերի քանակի

Կոորդինացիոն ոլորտում լիգանները կարող են զբաղեցնել մեկ կամ մի քանի տեղ, այսինքն. կազմում է մեկ կամ մի քանի կապ կենտրոնական ատոմի հետ: Այս հիման վրա նրանք առանձնացնում են.

• Մոնոդենտային լիգանդներ – սրանք լիգաններ են, ինչպիսիք են մոլեկուլները H 2 O, NH 3, CO, NO և այլն, և ոչ նոնոններ CN -, F -, Cl -, OH -, SCN - և այլն:
• Bidentate ligands . Այս տեսակի լիգանդները ներառում են իոններ H 2 N-CH 2 -COO −, CO 3 2−, SO 4 2−, S 2 O 3 2−, էթիլենդիամինի մոլեկուլ H 2 N-CH 2 -CH 2 -H 2 N (կրճատ. en).
• Պոլիդենտատային լիգանդներ . Սրանք, օրինակ, մի քանի խմբեր պարունակող օրգանական լիգաններ են՝ CN կամ -COOH (EDTA): Որոշ պոլիդենտատային լիգաններ կարող են ձևավորել ցիկլային բարդույթներ, որոնք կոչվում են քելատներ (օրինակ՝ հեմոգլոբին, քլորոֆիլ և այլն):

Բարդ միացությունների նոմենկլատուրա

Ձայնագրելու համար բարդ բարդ բանաձև,անհրաժեշտ է հիշել, որ ինչպես ցանկացած իոնային միացություն, սկզբում գրվում է կատիոնի բանաձևը, իսկ հետո՝ անիոնի բանաձևը։ Այս դեպքում կոմպլեքսի բանաձևը գրված է քառակուսի փակագծեր, որտեղ նախ գրված է կոմպլեքսավորող նյութը, ապա՝ լիգանդները։

Ահա մի քանի կանոններ, որոնց հետևելով բարդ միացության անվանումը ձևակերպելը դժվար չի լինի.

1. Բարդ միացությունների, ինչպես նաև իոնային աղերի անուններով. Առաջինը նշված է անիոնը, որին հաջորդում է կատիոնը:
2. Համալիրի անունով սկզբում նշվում են լիգանդները, իսկ հետո՝ կոմպլեքսացնողը. Լիգանդները թվարկված են այբբենական կարգով:
3. Չեզոք լիգանդները կոչվում են նաև մոլեկուլներ, վերջավորությունը ավելացվում է անիոնային լիգանդներին -Օ.Ստորև բերված աղյուսակը տալիս է ամենատարածված լիգանների անունները

Լիգանդ	Լիգանդի անվանումը	Լիգանդ	Լիգանդի անվանումը
en	էթիլենդիամին	O2-	Օքսո
H2O	Aqua	Հ-	Հիդրիդո
NH 3	Ամմին	H+	Հիդրո
CO	Կարբոնիլ	Օհ -	Հիդրոքսո
ՈՉ	Նիտրոզիլ	SO 4 2-	Սուլֆատո
ՈՉ -	Նիտրոզո	CO 3 2-	Կարբոնատ
NO 2 -	Նիտրո	CN-	Ցիանոն
N 3 -	Ազիդո	NCS	Տիոցյանատո
Cl-	Քլոր	C2O42-	Օքսալատո
Br-	Բրոմո

1. Եթե ​​լիգանների թիվը մեկից մեծ է, ապա նրանց թիվը նշվում է հունական նախածանցներով.

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

Եթե ​​լիգանդի անվանումն ինքնին արդեն պարունակում է հունարեն նախածանց, ապա լիգանդի անունը գրված է փակագծերում և նախածանց, ինչպիսին է.

2-բիս-, 3-տրիս-, 4-տետրակիս-, 5-պենտակիս-, 6-հեքսակիս-.

Օրինակ, Cl 3 միացությունը կոչվում է տրիս(էթիլենդիամին)կոբալտ(III):

1. Բարդ անիոնների անվանումները վերջանում են վերջածանց - ժամը
2. Մետաղի անունից հետոնշել փակագծերում հռոմեական թվերով նրա օքսիդացման վիճակը:

Օրինակ, եկեք անվանենք հետևյալ կապերը.

• Cl

Եկեք սկսենք լիգանդներիցՋրի 4 մոլեկուլ նշանակված է որպես տետրաակուա և 2 քլորիդ իոն՝ դիքլոր:

Վերջապես, անիոնայս կապակցությամբ է քլորիդ իոն:

տետրակվադիկլորոքրոմ քլորիդ (III)

• Կ 4

Սկսենք լիգաններից.բարդ անիոնը պարունակում է 4 CN-լիգանդներ, որոնք կոչվում են tetracyano:

Քանի որ մետաղը բարդ անիոնի մի մասն է, այն կոչվում է նիկելատ(0):

Այսպիսով, լրիվ անունն է. Կալիումի տետրացիանոն նիկելատ (0)

Կատեգորիաներ,

Համալիր կապերՍրանք մոլեկուլային կամ իոնային միացություններ են, որոնք առաջանում են ատոմին կամ իոնին մետաղի կամ ոչ մետաղի, չեզոք մոլեկուլների կամ այլ իոնների ավելացման արդյունքում։ Նրանք կարող են գոյություն ունենալ ինչպես բյուրեղյա, այնպես էլ լուծույթում։

Համակարգման տեսության հիմնական դրույթներն ու հասկացությունները.

Բարդ միացությունների կառուցվածքն ու հատկությունները բացատրելու համար 1893 թվականին շվեյցարացի քիմիկոս Ա.Վերներն առաջարկեց կոորդինացիոն տեսություն, որտեղ նա ներմուծեց երկու հասկացություն՝ կոորդինացիա և երկրորդական վալենտություն։

Ըստ Վերների հիմնական վալենտությունկոչվում է վալենտություն, որով ատոմները միավորվում են՝ ձևավորելով պարզ միացություններ, որոնք ենթարկվում են տեսությանը

վալենտություն. Բայց, սպառելով հիմնական վալենտությունը, ատոմը, որպես կանոն, ի վիճակի է հետագա ավելացման շնորհիվ. երկրորդական վալենտություն,որի դրսևորման արդյունքում առաջանում է բարդ միացություն։

Առաջնային և երկրորդային վալենտական ​​ուժերի ազդեցության տակ ատոմները հակված են հավասարապես շրջապատել իրենց իոններով կամ մոլեկուլներով և այդպիսով հանդես գալ որպես ձգողական կենտրոն։ Նման ատոմները կոչվում են կենտրոնական կամ բարդացնող նյութեր:Կոմպլեքսավորող նյութին ուղղակիորեն կապված իոնները կամ մոլեկուլները կոչվում են լիգանդներ.

Լիգանդներն ու իոնները կցվում են հիմնական վալենտի միջոցով, իսկ իոններն ու մոլեկուլները ավելանում են երկրորդական վալենտության միջոցով։

Լիգանդի ձգումը դեպի կոմպլեքսավորող նյութը կոչվում է կոորդինացիա, իսկ լիգանդների թիվը՝ կոմպլեքսավորող նյութի կոորդինացիոն թիվ։

Կարելի է ասել, որ բարդ միացությունները միացություններ են, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են կենտրոնական ատոմից (կամ իոնից) ուղղակիորեն կապված որոշակի թվով այլ մոլեկուլների կամ իոնների հետ, որոնք կոչվում են լիգանդներ։

Մետաղական կատիոնները (Co +3, Pt +4, Cr +3, Cu +2 Au +3 և այլն) առավել հաճախ հանդես են գալիս որպես կոմպլեքսավորող նյութեր։

Cl -, CN -, NCS -, NO 2 -, OH -, SO 4 2- իոններ և չեզոք մոլեկուլներ NH 3, H 2 O, ամիններ, ամինաթթուներ, սպիրտներ, թիոալկոհոլներ, pH 3, եթերները կարող են հանդես գալ որպես լիգանդներ։

Կոմպլեքսավորող նյութի մոտ լիգանդի կողմից զբաղեցրած կոորդինացիոն վայրերի թիվը կոչվում է իր համակարգման կարողություն կամ ատամնավորություն:

Մեկ կապով կոմպլեքսավորող նյութին կցված լիգանդները զբաղեցնում են մեկ կոորդինացիոն տեղամաս և կոչվում են մոնոդենտատ (Cl -, CN -, NCS -): Եթե ​​լիգանդը մի քանի կապերի միջոցով միացված է կոմպլեքսացնող նյութին, ապա այն պոլիդենտատ է։ Օրինակ՝ SO 4 2-, CO 3 2- են երկտող:

Կոմպլեքսավորող նյութը և լիգանդները կազմում են ներքին ոլորտմիացություններ կամ բարդ (բանաձևերում համալիրը փակցված է քառակուսի փակագծերում): Կոմպլեքսացնող նյութի հետ անմիջականորեն չկապված իոններ են կազմում արտաքին համակարգման ոլորտ.

Արտաքին գնդերի իոնները կապված են ավելի քիչ ամուր, քան լիգանդները և տարածականորեն հեռու են կոմպլեքսավորող նյութից։ Դրանք հեշտությամբ փոխարինվում են այլ իոններով ջրային լուծույթներում։

Օրինակ, K 3 միացության մեջ կոմպլեքսավորող նյութը Fe +2 է, լիգանները՝ CN -: Երկու լիգանդներ կցվում են հիմնական վալենտության պատճառով, իսկ 4-ը՝ երկրորդական վալենտության պատճառով, հետևաբար կոորդինացիոն թիվը 6 է։

Fe +2 իոնը լիգանների հետ CN - կազմում են ներքին ոլորտ կամ բարդև K իոններ + արտաքին կոորդինացման ոլորտ.

Որպես կանոն, կոորդինացիոն թիվը հավասար է մետաղի կատիոնի լիցքի կրկնակիին, օրինակ՝ մենակ լիցքավորված կատիոններն ունեն 2-ի հավասար կոորդինացիոն թիվ, 2 լիցքավորված՝ 4 և 3 լիցքավորված՝ 6։ Եթե տարրը դրսևորում է փոփոխական օքսիդացման վիճակ, այնուհետև դրա կոորդինացիոն թիվը մեծանում է: Որոշ կոմպլեքսավորող նյութերի համար կոորդինացիոն թիվը հաստատուն է, օրինակ՝ Co +3, Pt +4, Cr +3 ունեն կոորդինացիոն թիվ, որը հավասար է 6-ի, B +3, Be +2, Cu +2, Au +3-ի համար: իոնների կոորդինացիոն թիվը 4 է։ Իոնների մեծ մասի համար կոորդինացիոն թիվը փոփոխական է և կախված է արտաքին ոլորտի իոնների բնույթից և բարդույթների առաջացման պայմաններից։