რთული ნაერთები არის ის, რომელთა ბროლის კვანძები შეიცავს კომპლექსებს (კომპლექსურ იონებს), რომლებსაც შეუძლიათ დამოუკიდებელი არსებობა.
რთული ნაერთების მნიშვნელობა ტექნოლოგიის სხვადასხვა დარგისთვის ძალიან დიდია. ნივთიერებების კომპლექსური ნაერთების წარმოქმნის უნარი გამოიყენება მადნების, იშვიათი ლითონების, ულტრასუფთა ნახევარგამტარული მასალების, კატალიზატორების, საღებავების, მედიკამენტების, ბუნებრივი და ნარჩენი წყლების გასაწმენდად, ორთქლის გენერატორებში დაშლის სასწორიდან ქიმიურად სუფთა ლითონების მისაღებად ეფექტური მეთოდების შესამუშავებლად. და ა.შ.
პირველი რთული ნაერთები სინთეზირებული იქნა მე-19 საუკუნის შუა წლებში. რთული ნაერთების თეორიის ფუძემდებელი იყო შვეიცარიელი მეცნიერი ვერნერი, რომელმაც ის 1893 წელს შეიმუშავა. კოორდინაციის თეორია . რთული ნაერთების ქიმიაში დიდი წვლილი შეიტანეს რუსმა მეცნიერებმა L.A. ჩუგაევი, ი.ი. ჩერნიაევი და მათი სტუდენტები.
რთული ნაერთების სტრუქტურა:
1. თითოეულ კომპლექსურ ნაერთში არის შიდა და გარე სფეროები. შიდა სფეროს კომპლექსი ეწოდება. რთული ნაერთების ქიმიური ფორმულების დაწერისას, შიდა სფერო ჩასმულია კვადრატულ ფრჩხილებში. მაგალითად, რთულ ნაერთებში ა) K 2 [BeF 4 ], ბ) Cl 2, შიდა სფერო შედგება ატომების ჯგუფებისგან - კომპლექსები ა) [BeF 4 ] 2- და ბ) 2+ და გარე სფერო. შედგება ა) 2K + იონების შესაბამისად და ბ) 2Cl - .
2. რომელიმე რთული ნაერთის მოლეკულაში ცენტრალურ ადგილს იკავებს ერთ-ერთი იონი, ჩვეულებრივ დადებითად დამუხტული ან შიდა გარემოს ატომი და ე.წ. კომპლექსური აგენტი. კომპლექსის ფორმულაში (შიდა სფერო) პირველ რიგში მითითებულია კომპლექსური აგენტი. მოცემულ მაგალითებში ეს არის იონები ა) Be 2+ და ბ) Zn 2+.
კომპლექსური აგენტები ატომებიაან უფრო ხშირად ლითონის იონები დაკავშირებულია p-, d-, f- ელემენტებთან და აქვთ საკმარისი რაოდენობის თავისუფალი ორბიტალები (Cu 2+, Pt 2+, Pt 4+, Ag +, Zn 2+, Al 3+ და ა.შ. ).
3. კომპლექსური აგენტის ირგვლივ განლაგებულია (ან, როგორც ამბობენ, კოორდინირებულია) საპირისპიროდ დამუხტული იონების ან ელექტრულად ნეიტრალური მოლეკულების გარკვეული რაოდენობა, ე.წ. ლიგანდები(ან ამატებს). ამ შემთხვევაში ეს არის ა) F - იონები და ბ) NH 3 მოლეკულები.
კომპლექსურ ნაერთებში ლიგანდები შეიძლება იყოს ანიონები F -, OH -, CN -, CNS -, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2- და ა.შ., ნეიტრალური მოლეკულები H 2 O, NH 3, CO, NO და ა.შ.
კომპლექსური აგენტის ირგვლივ ლიგანდების მიერ დაკავებული საკოორდინაციო ადგილების რაოდენობას (უმარტივეს შემთხვევებში, კომპლექსური აგენტის გარშემო ლიგანდების რაოდენობას) ე.წ. კომპლექსური აგენტის საკოორდინაციო ნომერი (CN).სხვადასხვა კომპლექსური აგენტების საკოორდინაციო რაოდენობა მერყეობს 2-დან 12-მდე.
ყველაზე დამახასიათებელი კოორდინაციის რიცხვები ხსნარებში და ცენტრალური იონის (გამაკომპლექსებელი აგენტის) მუხტი შედარებულია ქვემოთ:
შენიშვნა: უფრო ხშირად წარმოქმნილი საკოორდინაციო ნომრები ხაზგასმულია იმ შემთხვევებში, როდესაც შესაძლებელია ორი განსხვავებული ტიპის კოორდინაცია.
განხილულ მაგალითებში კომპლექსური აგენტების საკოორდინაციო რიცხვებია: ა) გ.ნ. (იყავი 2+) = 4, ბ) ქ.სთ. (Zn 2+) = 4.
B. მაშინ ნეიტრალური ლიგანდების რიცხვები და სახელები ეწოდება:
B. ეს უკანასკნელი არის კომპლექსური აგენტი გენიტიურ შემთხვევაში, რომელიც მიუთითებს მისი დაჟანგვის ხარისხზე (რომაული ციფრებით ფრჩხილებში კომპლექსური აგენტის სახელის შემდეგ).
მაგალითად, Cl არის ქლოროტრიამმინეპლატინის (II) ქლორიდი.
თუ ლითონი აყალიბებს იონს ერთი დაჟანგვის მდგომარეობით, მაშინ ის შეიძლება არ იყოს შეტანილი კომპლექსის სახელში. მაგალითად, Cl 2 არის ტეტრაამმინცინის დიქლორიდი.
2. რთული ანიონის დასახელებაწარმოიქმნება ანალოგიურად კომპლექსური აგენტის ლათინური სახელწოდების ძირში სუფიქსის „at“-ის დამატებით (მაგ., ფერატი, ნიკელატი, ქრომატი, კობალტატი, კუპრატი და ა.შ.). Მაგალითად:
K 2 - კალიუმის ჰექსაქლოროპლატინი (IV);
Ba 2 - ბარიუმის ტეტრაროდანოდიამინის ქრომატი (III);
K 3 - კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (III);
K 2 - კალიუმის ტეტრაფტორობერილატი.
3. ნეიტრალური რთული ნაწილაკების სახელებიწარმოიქმნება ისევე, როგორც კატიონები, მაგრამ კომპლექსური აგენტი სახელწოდებით არის დასახელებული და მისი დაჟანგვის ხარისხი არ არის მითითებული, რადგან იგი განისაზღვრება კომპლექსის ელექტრული ნეიტრალიტეტით. Მაგალითად:
დიქლოროდიამმინეპლატინი;
ტეტრაკარბონილის ნიკელი.
რთული ნაერთების კლასიფიკაცია.რთული ნაერთები ძალიან მრავალფეროვანია სტრუქტურით და თვისებებით. მათი კლასიფიკაციის სისტემები ეფუძნება სხვადასხვა პრინციპებს:
1. ელექტრული მუხტის ბუნებიდან გამომდინარე განასხვავებენ კატიონურ, ანიონურ და ნეიტრალურ კომპლექსებს.
დადებითი მუხტის მქონე კომპლექსს ეწოდება კათიონური, მაგალითად 2+, უარყოფითი მუხტით - ანიონური, მაგალითად 2-, ნულოვანი მუხტით - ნეიტრალური, მაგალითად.
2. ლიგანდების ტიპის მიხედვით გამოირჩევა:
ა) მჟავები, მაგალითად:
H - წყალბადის ტეტრაქლოროაურატი (III);
H 2 - წყალბადის ჰექსაქლოროპლატინი (IV);
ბ) მიზეზები, მაგალითად:
(OH) 2 - ტეტრაამინის სპილენძის (II) ჰიდროქსიდი;
OH - დიამინის ვერცხლის ჰიდროქსიდი;
გ) მარილები, მაგალითად:
K 3 - კალიუმის ჰექსაჰიდროქსოალუმინატი;
Cl 3 - ჰექსააკვაქრომის (III) ქლორიდი;
დ) არაელექტროლიტები, მაგალითად, დიქლოროდიამმინეპლატინი.
კომპლექსურ ნაერთებში ქიმიური ბმების წარმოქმნა.ამჟამად გამოიყენება მთელი რიგი თეორიები რთული ნაერთების წარმოქმნისა და თვისებების ასახსნელად:
1) ვალენტური კავშირის მეთოდი (VBC);
2) ბროლის ველის თეორია;
3) მოლეკულური ორბიტალური მეთოდი.
MBC-ის ცნობითკომპლექსების წარმოქმნის დროს კომპლექსურ აგენტსა და ლიგანდებს შორის ჩნდება კოვალენტური ბმა დონორ-აქცეპტორი მექანიზმი . კომპლექსურ აგენტებს აქვთ ვაკანტური ორბიტალები, ე.ი. ასრულებენ მიმღების როლს. როგორც წესი, კომპლექსური აგენტის სხვადასხვა ვაკანტური ორბიტალი მონაწილეობს ბმების ფორმირებაში, ამიტომ ხდება მათი ჰიბრიდიზაცია. ლიგანდებს აქვთ ელექტრონების მარტოხელა წყვილი და ასრულებენ დონორის როლს კოვალენტური ბმის ფორმირების დონორ-მიმღების მექანიზმში.
მაგალითად, განვიხილოთ 2+ კომპლექსის ფორმირება. ვალენტური ელექტრონების ელექტრონული ფორმულები:
Zn ატომი - 3d 10 4s 2;
თუთიის იონის კომპლექსური აგენტი
Zn 2+ - 3d 10 4s 0
როგორც ჩანს, თუთიის იონს გარე ელექტრონულ დონეზე აქვს ოთხი ვაკანტური ატომური ორბიტალი, რომლებიც ენერგიით ახლოს არიან (ერთი 4s და სამი 4p), რომელიც გაივლის sp 3 ჰიბრიდიზაციას; Zn 2+ იონს, როგორც კომპლექსურ აგენტს, აქვს რიცხვი = 4.
თუთიის იონი ურთიერთქმედებს ამიაკის მოლეკულებთან, რომელთა აზოტის ატომებს აქვთ ელექტრონების მარტოხელა წყვილი (: NH 3), წარმოიქმნება კომპლექსი:
კომპლექსის სივრცითი სტრუქტურა განისაზღვრება კომპლექსური აგენტის ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის ტიპით (ამ შემთხვევაში, ტეტრაედონი). კოორდინაციის რიცხვი დამოკიდებულია კომპლექსური აგენტის ვაკანტური ორბიტალების რაოდენობაზე.
კომპლექსებში დონორ-მიმღები ბმების ფორმირებისას შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ s- და p-ორბიტალები, არამედ d-ორბიტალებიც. ამ შემთხვევებში ჰიბრიდიზაცია ხდება d-ორბიტალების მონაწილეობით. ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჰიბრიდიზაციის რამდენიმე ტიპს და მათ შესაბამის სივრცულ სტრუქტურებს:
ამრიგად, MBC შესაძლებელს ხდის კომპლექსის შემადგენლობისა და სტრუქტურის პროგნოზირებას. თუმცა, ეს მეთოდი ვერ ხსნის კომპლექსების ისეთ თვისებებს, როგორიცაა სიძლიერე, ფერი და მაგნიტური თვისებები. რთული ნაერთების ზემოაღნიშნული თვისებები აღწერილია კრისტალური ველის თეორიით.
რთული ნაერთების დისოციაცია ხსნარებში.რთული ნაერთის შიდა და გარე სფეროები მნიშვნელოვნად განსხვავდება სტაბილურობით.
გარე სფეროში მდებარე ნაწილაკები დაკავშირებულია კომპლექსურ იონთან ძირითადად ელექტროსტატიკური ძალებით (იონური ბმა) და ადვილად იშლება წყალხსნარში, ძლიერი ელექტროლიტების იონების მსგავსად.
რთული ნაერთის დისოციაცია (დაშლა) გარე სფეროს იონებად და კომპლექსურ იონებად (კომპლექსი) ე.წ. პირველადი.იგი მიმდინარეობს თითქმის მთლიანად, ბოლომდე, ძლიერი ელექტროლიტების დისოციაციის ტიპის მიხედვით.
მაგალითად, პირველადი დისოციაციის პროცესი კალიუმის ტეტრაფტორობერილატის დაშლის დროს შეიძლება დაიწეროს სქემის მიხედვით:
K 2 [BeF 4 ] = 2K + + [BeF 4 ] 2- .
ლიგანდებირთული ნაერთის შიდა სფეროს მდებარე კომპლექსურ აგენტთან დაკავშირებულია ძლიერი კოვალენტური ბმებით, რომლებიც წარმოიქმნება დონორ-მიმღები მექანიზმის მიხედვით და რთული იონების დისოციაცია ხსნარში ხდება, როგორც წესი, უმნიშვნელო ზომით. სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის ტიპი, ე.ი. შექცევადია წონასწორობის დამყარებამდე. რთული ნაერთის შიდა სფეროს შექცევად დაშლას ე.წ მეორადი დისოციაცია.მაგალითად, ტეტრაფტორობერილატის იონი მხოლოდ ნაწილობრივ დისოცირდება, რაც გამოიხატება განტოლებით
[BeF 4 ] 2- D Be 2+ + 4F - (მეორადი დისოციაციის განტოლება).
კომპლექსის, როგორც შექცევადი პროცესის დისოციაციას ახასიათებს წონასწორობის მუდმივი ე.წ Kn კომპლექსის არასტაბილურობის მუდმივი.
მოცემული მაგალითისთვის:
Kn - ტაბულური (საცნობარო) მნიშვნელობა.არასტაბილურობის მუდმივებს, რომელთა გამონათქვამები მოიცავს იონების და მოლეკულების კონცენტრაციებს, ეწოდება კონცენტრაციის მუდმივები. ხსნარის შემადგენლობისა და იონური სიძლიერისგან უფრო მკაცრი და დამოუკიდებელია Kn, რომელიც შეიცავს იონებისა და მოლეკულების აქტივობის კონცენტრაციის ნაცვლად.
სხვადასხვა კომპლექსების Kn მნიშვნელობები ძალიან განსხვავდება და შეიძლება იყოს მათი სტაბილურობის საზომი. რაც უფრო სტაბილურია რთული იონი, მით უფრო დაბალია მისი არასტაბილურობის მუდმივი.
ამრიგად, მსგავს ნაერთებს შორის, რომლებსაც აქვთ არასტაბილურობის მუდმივების განსხვავებული მნიშვნელობები
ყველაზე სტაბილური კომპლექსია და ყველაზე ნაკლებად სტაბილურია.
ნებისმიერი წონასწორობის მუდმივის მსგავსად, არასტაბილურობის მუდმივიდამოკიდებულია მხოლოდ რთული იონის, კომპლექსური აგენტისა და ლიგანდების ბუნებაზე, გამხსნელზე, ასევე ტემპერატურაზე და არ არის დამოკიდებული ხსნარში ნივთიერებების კონცენტრაციაზე (აქტივობაზე)..
რაც უფრო დიდია კომპლექსური აგენტისა და ლიგანდების მუხტები და რაც უფრო მცირეა მათი რადიუსი, მით უფრო მაღალია კომპლექსების სტაბილურობა. . მეორადი ქვეჯგუფების ლითონებით წარმოქმნილი რთული იონების სიძლიერე უფრო მაღალია, ვიდრე ძირითადი ქვეჯგუფების ლითონების მიერ წარმოქმნილი იონების სიძლიერე.
ხსნარში რთული იონების დაშლის პროცესი ხდება მრავალსაფეხურიანი გზით, ლიგანდების თანმიმდევრული აღმოფხვრით. მაგალითად, სპილენძის (II) 2+ ამიაკის იონის დისოციაცია ხდება ოთხ ეტაპად, რაც შეესაბამება ერთი, ორი, სამი და ოთხი ამიაკის მოლეკულის გამოყოფას:
სხვადასხვა რთული იონების სიძლიერის შედარებით შესაფასებლად, ისინი იყენებენ არა ცალკეული საფეხურების დისოციაციის მუდმივას, არამედ მთელი კომპლექსის ზოგად არასტაბილურობის მუდმივას, რომელიც განისაზღვრება შესაბამისი ეტაპობრივი დისოციაციის მუდმივების გამრავლებით. მაგალითად, 2+ იონის არასტაბილურობის მუდმივი ტოლი იქნება:
K H = K D1 · K D2 · K D3 · K D4 = 2.1 · 10 -13.
კომპლექსების სიძლიერის (სტაბილურობის) დასახასიათებლად ასევე გამოიყენება არასტაბილურობის მუდმივის საპასუხო მოქმედება; მას უწოდებენ მდგრადობის მუდმივას (K st) ან კომპლექსის წარმოქმნის მუდმივას:
რთული იონის დისოციაციის წონასწორობა შეიძლება გადავიდეს ლიგანდების სიჭარბით მისი წარმოქმნისკენ, ხოლო ერთ-ერთი დისოციაციის პროდუქტის კონცენტრაციის დაქვეითებამ, პირიქით, შეიძლება გამოიწვიოს კომპლექსის სრული განადგურება.
ხარისხობრივი ქიმიური რეაქციები, როგორც წესი, აღმოაჩენს მხოლოდ გარე სფეროს იონებს ან კომპლექსურ იონებს.მიუხედავად იმისა, რომ ყველაფერი დამოკიდებულია მარილის ხსნადობის პროდუქტზე (SP), რომლის წარმოქმნა მოხდება ხარისხობრივ რეაქციებში შესაბამისი ხსნარების დამატებისას. ეს შეიძლება დადასტურდეს შემდეგი რეაქციების საფუძველზე. თუ რთული იონის + შემცველი ხსნარი დამუშავდება ზოგიერთი ქლორიდის ხსნარით, მაშინ ნალექი არ წარმოიქმნება, თუმცა ვერცხლის ქლორიდის ნალექი გამოიყოფა ჩვეულებრივი ვერცხლის მარილების ხსნარებიდან ქლორიდების დამატებისას.
ცხადია, ხსნარში ვერცხლის იონების კონცენტრაცია ძალიან დაბალია ისე, რომ მასში ქლორიდის იონების ჭარბი შეყვანის შემთხვევაშიც კი შესაძლებელი იქნება ვერცხლის ქლორიდის ხსნადობის პროდუქტის მნიშვნელობის მიღწევა (PR AgCl = 1.8·10 -10). ). თუმცა, ხსნარში კალიუმის იოდიდის კომპლექსის დამატების შემდეგ, ვერცხლის იოდიდის ნალექი ილექება. ეს ადასტურებს, რომ ვერცხლის იონები ჯერ კიდევ იმყოფება ხსნარში. რაც არ უნდა მცირე იყოს მათი კონცენტრაცია, ის საკმარისი აღმოჩნდება ნალექის წარმოქმნისთვის, რადგან PR AgI = 1·10 -16, ე.ი. მნიშვნელოვნად ნაკლებია ვიდრე ვერცხლის ქლორიდი. ანალოგიურად, H 2 S ხსნარის ზემოქმედებისას მიიღება ვერცხლის სულფიდის Ag 2 S ნალექი, რომლის ხსნადობის პროდუქტი უდრის 10 -51.
მიმდინარე რეაქციების იონ-მოლეკულურ განტოლებებს აქვს ფორმა:
I - D АgI↓ + 2NН 3
2 + + H 2 S D Ag 2 S↓ + 2NH 3 + 2NH 4 + .
არასტაბილური შიდა სფეროს მქონე რთულ ნაერთებს ორმაგი მარილები ეწოდება.ისინი განსხვავებულად არის დასახელებული, კერძოდ, როგორც მოლეკულების ნაერთები. მაგალითად: CaCO 3 Na 2 CO 3 ; СuСl 2 ·КCl; KCl·MgCl2; 2NaСl·СoСl 2 . ორმაგი მარილებიშეიძლება ჩაითვალოს ნაერთებად, რომელთა კრისტალური მედის უბნებში არის იდენტური ანიონები, მაგრამ განსხვავებული კათიონები; ამ ნაერთებში ქიმიური ბმები ძირითადად იონური ხასიათისაა და ამიტომ წყალხსნარებში ისინი თითქმის მთლიანად იშლება ცალკეულ იონებად. თუ, მაგალითად, კალიუმი და სპილენძის (II) ქლორიდი იხსნება წყალში, მაშინ დისოციაცია ხდება ძლიერი ელექტროლიტის მსგავსად:
CuCl 2 ·KCl = Cu 2+ + 3Cl - + K +.
ორმაგი მარილის ხსნარში წარმოქმნილი ყველა იონი შეიძლება გამოვლინდეს შესაბამისი ხარისხობრივი რეაქციების გამოყენებით.
რეაქციები რთული ნაერთების ხსნარებში.წონასწორობის ცვლილება ელექტროლიტების ხსნარებში რთული იონების მონაწილეობით გაცვლის რეაქციებში განისაზღვრება იგივე წესებით, როგორც მარტივი (არაკომპლექსური) ელექტროლიტების ხსნარებში, კერძოდ: წონასწორობა ცვლის იონების ყველაზე სრულყოფილი შეკავშირების მიმართულებით. (კომპლექსური აგენტი, ლიგანდები, გარე სფეროს იონები), რაც იწვევს უხსნადი, ცუდად ხსნადი ნივთიერებების ან სუსტი ელექტროლიტების წარმოქმნას.
ამასთან დაკავშირებით, რთული ნაერთების ხსნარებში შესაძლებელია შემდეგი რეაქციები:
1) გარე სფეროს იონების გაცვლა, რომელშიც რთული იონის შემადგენლობა მუდმივი რჩება;
2) ინტრასფერო გაცვლა.
პირველი ტიპის რეაქციახორციელდება იმ შემთხვევებში, როდესაც ეს იწვევს უხსნადი და ცუდად ხსნადი ნაერთების წარმოქმნას. ამის მაგალითია K 4 და K 3, შესაბამისად, Fe 3+ და Fe 2+ კათიონებთან ურთიერთქმედება, რაც იძლევა პრუსიული ლურჯი Fe 4 3 და Turnboul blue Fe 3 2 ნალექს:
3 4- + 4Fe 3+ = Fe 4 3 ↓,
პრუსიული ლურჯი
2 3- + 3Fe 2+ = Fe 3 2 ↓.
ტურნბული ლურჯი
მეორე ტიპის რეაქციებიშესაძლებელია იმ შემთხვევებში, როდესაც ეს იწვევს უფრო სტაბილური კომპლექსის ფორმირებას, ე.ი. Kn-ის უფრო დაბალი მნიშვნელობით, Მაგალითად:
2S 2 O 3 2- D 3- + 2NH 3.
Kn: 9.3·10 -8 1·10 -13
Kn-ის ახლო მნიშვნელობებში, ასეთი პროცესის შესაძლებლობა განისაზღვრება კონკურენტი ლიგანდის სიჭარბით.
რთული ნაერთებისთვის, ასევე შესაძლებელია რედოქსული რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს რთული იონის ატომური შემადგენლობის შეცვლის გარეშე, მაგრამ მისი მუხტის ცვლილებით, მაგალითად:
2K 3 + H 2 O 2 + 2KOH = 2 K 4 + O 2 + 2H 2 O.
კომპლექსური კავშირები.
ყველა არაორგანული ნაერთი იყოფა ორ ჯგუფად:
1. პირველი რიგის კავშირები, ᴛ.ᴇ. ვალენტურობის თეორიას დაქვემდებარებული ნაერთები;
2. უმაღლესი რიგის კავშირები, ᴛ.ᴇ. ნაერთები, რომლებიც არ ემორჩილებიან ვალენტობის თეორიის ცნებებს. უმაღლესი დონის ნაერთებს მიეკუთვნება ჰიდრატები, ამიაკი და ა.შ.
CoCl 3 + 6 NH 3 = Co(NH 3) 6 Cl 3
ვერნერმა (შვეიცარია) შემოიტანა ქიმიაში უმაღლესი დონის ნაერთების კონცეფცია და დაარქვა მათ სახელი. რთული ნაერთები. მან კლასიფიცირებულია როგორც CS უმაღლესი რიგის ყველა ყველაზე სტაბილური ნაერთი, რომლებიც წყალხსნარში ან საერთოდ არ იშლება მათ შემადგენელ ნაწილებად, ან იშლება უმნიშვნელო ზომით. 1893 წელს ვერნერმა თქვა, რომ ნებისმიერ ელემენტს, გაჯერების შემდეგ, ასევე შეუძლია გამოავლინოს დამატებითი ვალენტობა - კოორდინაცია. ვერნერის კოორდინაციის თეორიის მიხედვით, თითოეულ CS-ში განასხვავებენ:
Cl 3:კომპლექსური აგენტი (CO = Co), ლიგანდები (NH 3), კოორდინაციის ნომერი (CN = 6), შიდა სფერო, გარე გარემო (Cl 3), კოორდინაციის უნარი.
შიდა სფეროს ცენტრალურ ატომს, რომლის გარშემოც დაჯგუფებულია იონები ან მოლეკულები, ჩვეულებრივ უწოდებენ კომპლექსური აგენტი. კომპლექსური აგენტების როლს ყველაზე ხშირად ასრულებენ ლითონის იონები, ნაკლებად ხშირად ნეიტრალური ატომები ან ანიონები. იონებს ან მოლეკულებს, რომლებიც კოორდინაციას უწევენ ცენტრალური ატომის ირგვლივ შიდა სფეროს ეწოდება ლიგანდები. ლიგანდები არის ანიონები: G -, OH-, CN-, CNS-, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2-, ნეიტრალური მოლეკულები: H 2 O, CO, G 2, NH 3, N 2 H 4 . საკოორდინაციო ნომერი არის კომპლექსის შიდა სფეროს ადგილების რაოდენობა, რომლებიც დაკავებულია ლიგანდებით. CN ჩვეულებრივ უფრო მაღალია, ვიდრე ჟანგვის მდგომარეობა. CN = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12. ყველაზე გავრცელებული CN = 4, 6, 2. ეს რიცხვები შეესაბამება კომპლექსის ყველაზე სიმეტრიულ კონფიგურაციას - ოქტაედრულს (6), ტეტრაჰედრული (4) და წრფივი (2). CCკომპლექსური აგენტისა და ლიგანდების ბუნებიდან გამომდინარე, აგრეთვე CO და ლიგანდების ზომაზე. ლიგანდების კოორდინაციის უნარიარის თითოეული ლიგანდის მიერ დაკავებული კომპლექსის შიდა სფეროს ადგილების რაოდენობა. ლიგანდების უმეტესობისთვის კოორდინაციის უნარი უდრის ერთიანობას ( მონოდენტური ლიგანდები), ნაკლებად ხშირად ორი ( ორმხრივი ლიგანდები), არის ლიგანდები უფრო დიდი ტევადობით (3, 4,6) – პოლიდენტატური ლიგანდები. კომპლექსის მუხტი უნდა იყოს რიცხობრივად ტოლი გარე სფეროს მთლიანი მუხტისა და საპირისპირო ნიშნით. 3+ Cl 3 - .
რთული ნაერთების ნომენკლატურა.ბევრმა რთულმა ნაერთმა შეინარჩუნა თავისი ისტორიული სახელები, რომლებიც დაკავშირებულია მათი სინთეზირებული მეცნიერის ფერთან ან სახელთან. დღეს გამოიყენება IUPAC ნომენკლატურა.
იონების ჩამონათვალის თანმიმდევრობა. ჩვეულებრივ, ჯერ ანიონს, შემდეგ კი კატიონს ვუწოდებთ, მაშინ როცა ანიონის სახელში გამოიყენება ლათინური სახელის KO ფუძე, ხოლო კატიონის სახელი გენიტალურ შემთხვევაში იყენებს მის რუსულ სახელს.
Cl-დიამინის ვერცხლის ქლორიდი; K 2 - კალიუმის ტრიქლოროკუპრატი.
ლიგანდების ჩამონათვალის თანმიმდევრობა. კომპლექსში ლიგანდები ჩამოთვლილია შემდეგი თანმიმდევრობით: ანიონური, ნეიტრალური, კატიონური - დეფისით გამოყოფის გარეშე. ანიონები ჩამოთვლილია თანმიმდევრობით H -, O 2-, OH -, მარტივი ანიონები, რთული ანიონები, პოლიატომიური ანიონები, ორგანული ანიონები.
SO 4 - ქლორონიტროდიამმინეთილენდიამინეპლატინის სულფატი (+4)
საკოორდინაციო ჯგუფების დასასრული.ნეიტრალურ ჯგუფებს მოლეკულებს იგივე უწოდებენ. გამონაკლისია აკვა (H 2 O), ამინი (NH 3). უარყოფითად დამუხტულ ანიონებს ემატება ხმოვანი ʼʼОʼʼ
- ჰექსოციანოფერატი (+3) კობალტის ჰექსამინი (+3)
ლიგანდების რაოდენობის აღმნიშვნელი პრეფიქსები.
1 - მონო, 2 - დი, 3 - სამი, 4 - ტეტრა, 5 - პენტა, 6 - ჰექსა, 7 - ჰეპტა, 8 - ოქტა, 9 - ნონა, 10 - დეკა, 11 - ინდეკა, 12 - დოდეკა, ბევრი - პოლი.
პრეფიქსები bis-, tris- გამოიყენება რთული სახელების მქონე ლიგანდების წინ, სადაც უკვე არის პრეფიქსები mono-, di- და ა.შ.
Cl 3 - ტრის(ეთილენდიამინი) რკინის ქლორიდი (+3)
რთული ნაერთების სახელწოდებებში ანიონური ნაწილი მიეთითება ჯერ სახელობითი და სუფიქსით -at, შემდეგ კი კათიონური ნაწილი გენიტალურ შემთხვევაში. ამ შემთხვევაში, ნაერთის როგორც ანიონურ, ისე კატიონურ ნაწილებში ცენტრალური ატომის სახელამდე ჩამოთვლილია მის ირგვლივ კოორდინირებული ყველა ლიგანდი, რაც მიუთითებს მათ რიცხვს ბერძნულ ციფრებში (1 - მონო (ჩვეულებრივ გამოტოვებული), 2 - di, 3. - სამი, 4 - ტეტრა, 5 - პენტა, 6 - ჰექსა, 7 - ჰეპტა, 8 - ოქტა). ლიგანდების სახელებს ემატება სუფიქსი -o და ჯერ ანიონებს ასახელებენ, შემდეგ კი ნეიტრალურ მოლეკულებს: Cl- - ქლორო, CN- - ციანო, OH- - ჰიდროქსო, C2O42- - ოქსალატო, S2O32- - თიოსულფატო. , (CH3)2NH - დიმეთილამინო და სხვ. გამონაკლისები: H2O და NH3 ლიგანდების სახელები შემდეგია: "aqua" და "ammine". თუ ცენტრალური ატომი კატიონის ნაწილია, მაშინ გამოიყენება ელემენტის რუსული სახელი, რასაც მოჰყვება მისი დაჟანგვის მდგომარეობა რომაული ციფრებით. ანიონში ცენტრალური ატომისთვის გამოიყენება ელემენტის ლათინური სახელწოდება და ამ სახელამდე მითითებულია ჟანგვის მდგომარეობა. მუდმივი ჟანგვის მდგომარეობის მქონე ელემენტებისთვის ის შეიძლება გამოტოვდეს. არაელექტროლიტების შემთხვევაში, ცენტრალური ატომის ჟანგვის მდგომარეობა ასევე არ არის მითითებული, რადგან იგი განისაზღვრება კომპლექსის ელექტრული ნეიტრალიტეტის საფუძველზე. სახელების მაგალითები:
Cl2 - დიქლორო-ტეტრამინი-პლატინის(IV) ქლორიდი,
OH - დიამინ-ვერცხლის(I) ჰიდროქსიდი.
რთული ნაერთების კლასიფიკაცია.გამოიყენება CS-ის რამდენიმე განსხვავებული კლასიფიკაცია.
1. ნაერთების გარკვეული კლასის მიკუთვნებით:
რთული მჟავები - H2
რთული საფუძვლები -
რთული მარილები – K2
2. ლიგანდების ბუნებით: აკვა კომპლექსები, ამიაკი. ციანიდი, ჰალოიდი და ა.შ.
აკვა კომპლექსები არის კომპლექსები, რომლებშიც წყლის მოლეკულები ემსახურებიან ლიგანდებს, მაგალითად Cl 2 - ჰექსაკვაკალციუმის ქლორიდი. ამიაკი და ამინატები არის კომპლექსები, რომლებშიც ლიგანდები წარმოადგენენ ამიაკის და ორგანული ამინების მოლეკულებს, მაგალითად: SO 4 - ტეტრამინის სპილენძის(II) სულფატი. ჰიდროქსო კომპლექსები. მათში OH- იონები ემსახურებიან ლიგანდებს. განსაკუთრებით დამახასიათებელია ამფოტერული ლითონებისთვის. მაგალითი: Na 2 - ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოცინატი (II). მჟავა კომპლექსები. ამ კომპლექსებში ლიგანდები წარმოადგენენ ანიონ-მჟავას ნარჩენებს, მაგალითად K4 - კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (II).
3. კომპლექსის მუხტის ნიშნის მიხედვით: კატიონური, ანიონური, ნეიტრალური
4. კს-ის შიდა სტრუქტურის მიხედვით: კომპლექსის შემადგენელი ბირთვების რაოდენობით:
მონობირთვული - H 2, ორბირთვული - Cl 5 და ა.შ.
5. ციკლების არარსებობით ან არსებობით:მარტივი და ციკლური CS.
ციკლური ან ქელატური (კლანჭის ფორმის) კომპლექსები. Oʜᴎ შეიცავს ორ ან პოლიდენტატ ლიგანდს, რომელიც, როგორც ჩანს, იჭერს M ცენტრალურ ატომს, როგორც კიბოს კლანჭები: მაგალითები: Na 3 - ნატრიუმის ტრიოქსალატო-(III) ფერატი, (NO 3) 4 - ტრიეთილენდიამინი-პლატინის (IV) ნიტრატი. .
ქელატური კომპლექსების ჯგუფში ასევე შედის ინტრაკომპლექსური ნაერთები, რომლებშიც ცენტრალური ატომი ციკლის ნაწილია, რომელიც აყალიბებს კავშირებს ლიგანდებთან სხვადასხვა გზით: გაცვლითი და დონორ-მიმღები მექანიზმებით. ასეთი კომპლექსები ძალიან დამახასიათებელია ამინოკარბოქსილის მჟავებისთვის; მაგალითად, გლიცინი ქმნის ქელატებს Cu 2+ და Pt 2+ იონებით:
ქელატური ნაერთები განსაკუთრებით ძლიერია, რადგან მათში ცენტრალური ატომი, თითქოსდა, დაბლოკილია ციკლური ლიგანდის მიერ. ყველაზე სტაბილურია ჩელატები ხუთ და ექვსწევრიანი რგოლებით. კომპლექსები იმდენად ძლიერად აკავშირებს ლითონის კატიონებს, რომ მათი დამატებისას იხსნება ცუდად ხსნადი ნივთიერებები, როგორიცაა CaSO 4, BaSO 4, CaC 2 O 4, CaCO 3. ამ მიზეზით, ისინი გამოიყენება წყლის დასარბილებლად, ლითონის იონების დასაკავშირებლად შეღებვის, ფოტომასალის დამუშავებისას და ანალიტიკურ ქიმიაში. ბევრ ქელატის ტიპის კომპლექსს აქვს სპეციფიკური ფერი და, შესაბამისად, შესაბამისი ლიგანდის ნაერთები ძალიან მგრძნობიარე რეაგენტებია გარდამავალი ლითონის კათიონებისთვის. მაგალითად, დიმეთილგლიოქსიმი [C(CH 3)NOH] 2 ემსახურება როგორც შესანიშნავი რეაგენტი კათიონებისთვის Ni2+, Pd2+, Pt2+, Fe2+ და ა.შ.
რთული ნაერთების სტაბილურობა. არასტაბილურობა მუდმივი.როდესაც CS იხსნება წყალში, ხდება დაშლა და შიდა სფერო იქცევა როგორც ერთი მთლიანობა.
K = K + + -
ამ პროცესთან ერთად, მცირე ზომით ხდება კომპლექსის შიდა სფეროს დისოციაცია:
Ag + + 2CN -
CS-ის სტაბილურობის დასახასიათებლად წარმოგიდგენთ არასტაბილურობის მუდმივიტოლია:
არასტაბილურობის მუდმივი არის CS-ის სიძლიერის საზომი. რაც უფრო დაბალია K ბუდე, მით უფრო ძლიერია KS.
რთული ნაერთების იზომერიზმი.რთული ნაერთებისთვის, იზომერიზმი ძალიან გავრცელებულია და გამოირჩევა:
1. სოლვატის იზომერიზმი გვხვდება იზომერებში, როდესაც წყლის მოლეკულების განაწილება შიდა და გარე სფეროებს შორის არათანაბარია.
Cl 3 Cl 2 H 2 O Cl (H 2 O) 2
იასამნისფერი ღია მწვანე მუქი მწვანე
2.იონიზაციის იზომერიზმი ასოცირდება კომპლექსის შიდა და გარე სფეროებიდან იონების დისოციაციის განსხვავებულ სიმარტივესთან.
4 Cl 2 ]Br 2 4 Br 2 ] Cl 2
SO 4 და Br - ბრომო-პენტამინ-კობალტ(III) სულფატი და ბრომო-პენტამინ-კობალტ(III) სულფატი.
Cl და NO 2 - ქლორიდ-ნიტრო-ქლორო-დიეთილენდიამინ-კობალტი (III) ინტრითდიქლორო-დიეთილენდიამინ-კობალტი (III).
3. კოორდინაციის იზომერიზმი გვხვდება მხოლოდ ბიკომპლექსურ ნაერთებში
[Co(NH 3) 6 ] [Co(CN) 6]
კოორდინაციის იზომერიზმიგვხვდება იმ რთულ ნაერთებში, სადაც კატიონიც და ანიონიც რთულია.
მაგალითად, - ტეტრაქლორო-(II)პლატინატი ტეტრამინ-ქრომი(II) და ტეტრაქლორო-(II)ქრომატ ტეტრამინ-პლატინი(II) არის კოორდინაციის იზომერები.
4. კომუნიკაციის იზომერიზმი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც მონოდენტატ ლიგანდებს შეუძლიათ კოორდინაცია ორ სხვადასხვა ატომში.
5. სივრცითი იზომერიზმი იმის გამო, რომ იდენტური ლიგანდები განლაგებულია KO-ს გარშემო ან მის მახლობლად (ცს), ან პირიქით ( ტრანსი).
ცის იზომერი (ნარინჯისფერი კრისტალები) ტრანს იზომერი (ყვითელი კრისტალები)
დიქლორო-დიამმინ-პლატინის იზომერები
ლიგანდების ტეტრაედრული განლაგებით ცის-ტრანს იზომერიზმი შეუძლებელია.
6. სარკე (ოპტიკური) იზომერიზმი, მაგალითად, დიქლორო-დიეთილენდიამინ-ქრომი(III) + კატიონში:
როგორც ორგანული ნივთიერებების შემთხვევაში, სარკის იზომერებს აქვთ იგივე ფიზიკური და ქიმიური თვისებები და განსხვავდებიან კრისტალების ასიმეტრიით და სინათლის პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვის მიმართულებით.
7. ლიგანდის იზომერიზმი მაგალითად, (NH 2) 2 (CH 2) 4-ისთვის შესაძლებელია შემდეგი იზომერები: (NH 2) - (CH 2) 4 -NH 2, CH 3 -NH-CH 2 -CH 2 -NH-CH 3 , NH2-CH(CH3) -CH2-CH2-NH2
კომუნიკაციის პრობლემა რთულ ნაერთებში. CS-ში კავშირის ბუნება განსხვავებულია და ამჟამად სამი მიდგომა გამოიყენება ახსნისთვის: BC მეთოდი, MO მეთოდი და კრისტალური ველის თეორიის მეთოდი.
BC მეთოდიპოლინმა გააცნო. მეთოდის ძირითადი პრინციპები:
1. ბმა CS-ში ყალიბდება დონორ-აქცეპტორის ურთიერთქმედების შედეგად. ლიგანდები უზრუნველყოფენ ელექტრონულ წყვილებს, ხოლო კომპლექსური აგენტი უზრუნველყოფს თავისუფალ ორბიტალებს. კავშირის სიძლიერის საზომია ორბიტალური გადახურვის ხარისხი.
2. KO ორბიტალები გადიან ჰიბრიდიზაციას, ჰიბრიდიზაციის სახეს განსაზღვრავს ლიგანდების რაოდენობა, ბუნება და ელექტრონული სტრუქტურა. CO-ს ჰიბრიდიზაცია განისაზღვრება კომპლექსის გეომეტრიით.
3. კომპლექსის დამატებითი გაძლიერება ხდება იმის გამო, რომ s-ბმასთან ერთად წარმოიქმნება p-ბმა.
4. კომპლექსის მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება დაუწყვილებელი ელექტრონების რაოდენობით.
5. როდესაც კომპლექსი იქმნება, ელექტრონების განაწილება ორბიტალებში შეიძლება დარჩეს ნეიტრალურ ატომებთან ან განიცადოს ცვლილებები. ეს დამოკიდებულია ლიგანდების ბუნებაზე და მის ელექტროსტატიკურ ველზე. შემუშავებულია ლიგანდების სპექტროქიმიური სერია. თუ ლიგანდებს აქვთ ძლიერი ველი, ისინი ანაცვლებენ ელექტრონებს, რაც იწვევს მათ დაწყვილებას და ახალ კავშირს.
ლიგანდების სპექტროქიმიური სერია:
CN - >NO 2 - >NH 3 >CNS - >H 2 O>F - >OH - >Cl - >Br -
6. BC მეთოდი შესაძლებელს ხდის ახსნას ბმების წარმოქმნა ნეიტრალურ და კლასის კომპლექსებშიც კი
K 3 K 3
1. პირველ CS-ში ლიგანდები ქმნიან ძლიერ ველს, მეორეში - სუსტს
2. დახაზეთ რკინის ვალენტური ორბიტალები:
3. განვიხილოთ ლიგანდების დონორი თვისებები: CN - აქვთ თავისუფალი ელექტრონული ორბიტალები და არიან ელექტრონული წყვილების დონორი.
გამოქვეყნებულია ref.rf
CN - აქვს ძლიერი ველი, მოქმედებს 3D ორბიტალებზე, ამკვრივებს მათ.
შედეგად, იქმნება 6 ბმა, შიდა 3 d ორბიტალებით, ᴛ.ᴇ, რომელიც მონაწილეობს ბმაში. იქმნება ინტრაორბიტალური კომპლექსი. კომპლექსი არის პარამაგნიტური და დაბალი სპინის, რადგან არის ერთი დაუწყვილებელი ელექტრონი. კომპლექსი სტაბილურია, რადგან შიდა ორბიტალები დაკავებულია.
F იონებს აქვთ თავისუფალი ელექტრონული ორბიტალები და არიან ელექტრონული წყვილების დონორები; მათ აქვთ სუსტი ველი და, შესაბამისად, არ შეუძლიათ ელექტრონების კონდენსაცია 3D დონეზე.
შედეგად წარმოიქმნება პარამაგნიტური, მაღალი სპინის, გარე ორბიტალური კომპლექსი. არასტაბილური და რეაქტიული.
BC მეთოდის უპირატესობები: ინფორმაციის შინაარსი
BC მეთოდის ნაკლოვანებები: მეთოდი შესაფერისია ნივთიერებების გარკვეული სპექტრისთვის, მეთოდი არ ხსნის ოპტიკურ თვისებებს (ფერს), არ იძლევა ენერგეტიკულ შეფასებას, რადგან ზოგიერთ შემთხვევაში, კვადრატული კომპლექსი იქმნება უფრო ენერგიულად ხელსაყრელი ტეტრაედრულის ნაცვლად.
კომპლექსური კავშირები. - კონცეფცია და ტიპები. კატეგორიის კლასიფიკაცია და მახასიათებლები "კომპლექსური კავშირები". 2017, 2018 წ.
ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო / A. V. Zholnin; რედაქტორი ვ.ა. პოპკოვა, ა.ვ.ჟოლნინა. - 2012. - 400 გვ.: ავად.
თავი 7. კომპლექსური კავშირები
თავი 7. კომპლექსური კავშირები
კომპლექსური ელემენტები ცხოვრების ორგანიზატორები არიან.
K.B. Yatsimirsky
რთული ნაერთები ნაერთების ყველაზე ფართო და მრავალფეროვანი კლასია. ცოცხალი ორგანიზმები შეიცავს ბიოგენური ლითონების კომპლექსურ ნაერთებს ცილებთან, ამინომჟავებთან, პორფირინებთან, ნუკლეინის მჟავებთან, ნახშირწყლებთან და მაკროციკლურ ნაერთებთან. ყველაზე მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო პროცესები ხდება რთული ნაერთების მონაწილეობით. ზოგიერთი მათგანი (ჰემოგლობინი, ქლოროფილი, ჰემოციანინი, ვიტამინი B 12 და სხვ.) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბიოქიმიურ პროცესებში. ბევრი პრეპარატი შეიცავს ლითონის კომპლექსებს. მაგალითად, ინსულინი (თუთიის კომპლექსი), ვიტამინი B 12 (კობალტის კომპლექსი), პლატინოლი (პლატინის კომპლექსი) და ა.შ.
7.1. ა. ვერნერის კოორდინაციის თეორია
რთული ნაერთების სტრუქტურა
როდესაც ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ, შეინიშნება ნაწილაკების ურთიერთკოორდინაცია, რაც შეიძლება განისაზღვროს, როგორც კომპლექსის წარმოქმნის პროცესი. მაგალითად, იონების დატენიანების პროცესი მთავრდება აკვაკომპლექსების წარმოქმნით. კომპლექსურ რეაქციებს თან ახლავს ელექტრონული წყვილების გადატანა და იწვევს უმაღლესი რიგის ნაერთების, ე.წ რთული (კოორდინაციის) ნაერთების წარმოქმნას ან განადგურებას. რთული ნაერთების თავისებურებაა მათში საკოორდინაციო კავშირის არსებობა, რომელიც წარმოიქმნება დონორ-მიმღები მექანიზმის მიხედვით:
რთული ნაერთები არის ნაერთები, რომლებიც არსებობს როგორც კრისტალურ მდგომარეობაში, ასევე ხსნარში, თვისება
რაც არის ლიგანდებით გარშემორტყმული ცენტრალური ატომის არსებობა. რთული ნაერთები შეიძლება ჩაითვალოს უმაღლესი რიგის რთულ ნაერთებად, რომლებიც შედგება მარტივი მოლეკულებისგან, რომლებსაც შეუძლიათ დამოუკიდებელი არსებობა ხსნარში.
ვერნერის კოორდინაციის თეორიის მიხედვით რთული ნაერთი იყოფა შიდადა გარე სფერო.ცენტრალური ატომი გარშემორტყმული ლიგანდებით ქმნის კომპლექსის შიდა სფეროს. ის ჩვეულებრივ ჩასმულია კვადრატულ ფრჩხილებში. ყველაფერი დანარჩენი კომპლექსურ ნაერთში წარმოადგენს გარე სფეროს და იწერება კვადრატულ ფრჩხილებში. ლიგანდების გარკვეული რაოდენობა განთავსდება ცენტრალური ატომის გარშემო, რაც განისაზღვრება საკოორდინაციო ნომერი(კჩ). კოორდინირებული ლიგანდების რაოდენობა ყველაზე ხშირად არის 6 ან 4. ლიგანდი იკავებს საკოორდინაციო ადგილს ცენტრალურ ატომთან. კოორდინაცია ცვლის როგორც ლიგანდების, ასევე ცენტრალური ატომის თვისებებს. ხშირად კოორდინირებული ლიგანდების აღმოჩენა შეუძლებელია მათთვის დამახასიათებელი ქიმიური რეაქციების გამოყენებით თავისუფალ მდგომარეობაში. შიდა სფეროს უფრო მჭიდროდ შეკრულ ნაწილაკებს ე.წ კომპლექსი (კომპლექსური იონი).არსებობს მიზიდულობის ძალები ცენტრალურ ატომსა და ლიგანდებს შორის (კოვალენტური ბმა იქმნება გაცვლის და (ან) დონორ-მიმღების მექანიზმით) და ლიგანდებს შორის საგრებელი ძალები. თუ შიდა სფეროს მუხტი არის 0, მაშინ არ არსებობს გარე კოორდინაციის სფერო.
ცენტრალური ატომი (კომპლექსური აგენტი)- ატომი ან იონი, რომელიც იკავებს ცენტრალურ ადგილს რთულ ნაერთში. კომპლექსური აგენტის როლს ყველაზე ხშირად ასრულებენ ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ თავისუფალი ორბიტალები და საკმარისად დიდი დადებითი ბირთვული მუხტი და, შესაბამისად, შეიძლება იყვნენ ელექტრონების მიმღებები. ეს არის გარდამავალი ელემენტების კათიონები. ყველაზე ძლიერი კომპლექსური აგენტებია IB და VIIB ჯგუფების ელემენტები. იშვიათად, როგორც კომპლექსური აგენტი
ძირითადი აგენტებია d-ელემენტების ნეიტრალური ატომები და არალითონების ატომები ჟანგვის სხვადასხვა ხარისხით - . კომპლექსური აგენტის მიერ მოწოდებული თავისუფალი ატომური ორბიტალების რაოდენობა განსაზღვრავს მის კოორდინაციის რიცხვს. საკოორდინაციო რიცხვის მნიშვნელობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული, მაგრამ, როგორც წესი, ის ორჯერ უდრის კომპლექსური იონის მუხტს:
ლიგანდები- იონები ან მოლეკულები, რომლებიც უშუალოდ უკავშირდება კომპლექსურ აგენტს და წარმოადგენენ ელექტრონული წყვილების დონორებს. ეს ელექტრონებით მდიდარი სისტემები, რომლებსაც აქვთ თავისუფალი და მობილური ელექტრონული წყვილი, შეიძლება იყვნენ ელექტრონების დონორი, მაგალითად:
p-ელემენტების ნაერთები ავლენენ კომპლექსის წარმომქმნელ თვისებებს და მოქმედებენ როგორც ლიგანდები კომპლექსურ ნაერთში. ლიგანდები შეიძლება იყოს ატომები და მოლეკულები (ცილა, ამინომჟავები, ნუკლეინის მჟავები, ნახშირწყლები). ლიგანდების მიერ კომპლექსურ აგენტთან წარმოქმნილი ბმების რაოდენობის მიხედვით, ლიგანდები იყოფა მონო-, დი- და პოლიდენტატ ლიგანდებად.ზემოაღნიშნული ლიგანდები (მოლეკულები და ანიონები) მონოდენტურია, რადგან ისინი ერთი ელექტრონული წყვილის დონორები არიან. ბიდენტატის ლიგანდები მოიცავს მოლეკულებს ან იონებს, რომლებიც შეიცავს ორ ფუნქციურ ჯგუფს, რომლებსაც შეუძლიათ ორი ელექტრონული წყვილის დონაცია:
პოლიდენტატის ლიგანდები მოიცავს 6-კბილიან ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ლიგანდს:
კომპლექსური ნაერთის შიდა სფეროში თითოეული ლიგანდის მიერ დაკავებული ადგილების რაოდენობას ეწოდება ლიგანდის კოორდინაციის უნარი (კბილული).იგი განისაზღვრება ლიგანდის ელექტრონული წყვილების რაოდენობით, რომლებიც მონაწილეობენ ცენტრალურ ატომთან საკოორდინაციო ბმის ფორმირებაში.
კომპლექსური ნაერთების გარდა, კოორდინაციის ქიმია მოიცავს ორმაგ მარილებს, კრისტალურ ჰიდრატებს, რომლებიც წყალხსნარში იშლება კომპონენტ ნაწილებად, რომლებიც მყარ მდგომარეობაში ხშირ შემთხვევაში აგებულია რთულის მსგავსად, მაგრამ არასტაბილურია.
შემადგენლობითა და ფუნქციებით ყველაზე სტაბილური და მრავალფეროვანი კომპლექსები წარმოიქმნება d-ელემენტებით. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გარდამავალი ელემენტების რთული ნაერთები: რკინა, მანგანუმი, ტიტანი, კობალტი, სპილენძი, თუთია და მოლიბდენი. ბიოგენური s-ელემენტები (Na, K, Mg, Ca) ქმნიან კომპლექსურ ნაერთებს მხოლოდ გარკვეული ციკლური სტრუქტურის ლიგანდებთან, რომლებიც ასევე მოქმედებს როგორც კომპლექსური აგენტი. Მთავარი ნაწილი რელემენტები (N, P, S, O) არის კომპლექსური ნაწილაკების (ლიგანდების) აქტიური აქტიური ნაწილი, მათ შორის ბიოლიგანდები. ეს არის მათი ბიოლოგიური მნიშვნელობა.
შესაბამისად, კომპლექსების ფორმირების უნარი პერიოდული ცხრილის ქიმიური ელემენტების ზოგადი თვისებაა, ეს უნარი მცირდება შემდეგი თანმიმდევრობით: ვ> დ> გვ> ს.
7.2. რთული ნაერთის ძირითადი ნაწილაკების მუხტის განსაზღვრა
რთული ნაერთის შიდა სფეროს მუხტი არის მის შემქმნელი ნაწილაკების მუხტების ალგებრული ჯამი. მაგალითად, კომპლექსის მუხტის სიდიდე და ნიშანი განისაზღვრება შემდეგნაირად. ალუმინის იონის მუხტი არის +3, ექვსი ჰიდროქსიდის იონის მთლიანი მუხტი -6. ამრიგად, კომპლექსის მუხტი არის (+3) + (-6) = -3 და კომპლექსის ფორმულა არის 3-. რთული იონის მუხტი რიცხობრივად უდრის გარე სფეროს მთლიან მუხტს და საპირისპიროა ნიშნით. მაგალითად, გარე სფეროს K 3 მუხტი არის +3. ამიტომ რთული იონის მუხტი არის -3. კომპლექსური აგენტის მუხტი სიდიდით და ნიშნით საპირისპიროა რთული ნაერთის ყველა სხვა ნაწილაკების მუხტების ალგებრული ჯამის. აქედან გამომდინარე, K 3-ში რკინის იონის მუხტი არის +3, ვინაიდან რთული ნაერთის ყველა სხვა ნაწილაკების ჯამური მუხტი არის (+3) + (-6) = -3.
7.3. კომპლექსური კავშირების ნომენკლატურა
ნომენკლატურის საფუძვლები ჩამოყალიბდა ვერნერის კლასიკურ ნაწარმოებებში. მათ შესაბამისად, კომპლექსურ ნაერთში ჯერ კატიონს უწოდებენ, შემდეგ კი ანიონს. თუ ნაერთი არაელექტროლიტური ტიპისაა, მაშინ მას ერთი სიტყვით უწოდებენ. რთული იონის სახელი იწერება ერთი სიტყვით.
ნეიტრალურ ლიგანდს იგივე სახელი ჰქვია, რაც მოლეკულას და ანიონ ლიგანდებს ემატება "o". კოორდინირებული წყლის მოლეკულისთვის გამოიყენება აღნიშვნა "aqua-". კომპლექსის შიდა სფეროს იდენტური ლიგანდების რაოდენობის აღსანიშნავად ლიგანდების სახელის წინ პრეფიქსის სახით გამოიყენება ბერძნული ციფრები di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- და ა.შ. გამოიყენება პრეფიქსი monone. ლიგანდები ჩამოთვლილია ანბანური თანმიმდევრობით. ლიგანდის სახელი განიხილება როგორც ერთიანი მთლიანობა. ლიგანდის სახელს მოჰყვება ცენტრალური ატომის სახელი ჟანგვის მდგომარეობის მითითებით, რომელიც მითითებულია რომაული ციფრებით ფრჩხილებში. სიტყვა ammin (ორი "მ") იწერება ამიაკის მიმართ. ყველა სხვა ამინისთვის გამოიყენება მხოლოდ ერთი "მ".
C1 3 - ჰექსამინის კობალტის (III) ქლორიდი.
C1 3 - აკვაპენტამინის კობალტის (III) ქლორიდი.
Cl 2 - პენტამეთილამინის ქლოროკობალტის (III) ქლორიდი.
დიამინედიბრომპლატინი (II).
თუ რთული იონი არის ანიონი, მაშინ მის ლათინურ სახელს აქვს დაბოლოება "am".
(NH 4) 2 - ამონიუმის ტეტრაქლოროპალადატი (II).
K - კალიუმის პენტაბრომოამინის პლატინატი (IV).
K 2 - კალიუმის ტეტრაროდანკობალტატი (II).
კომპლექსური ლიგანდის სახელი ჩვეულებრივ ფრჩხილებშია ჩასმული.
NO 3 - დიქლორო-დი-(ეთილენდიამინი) კობალტის (III) ნიტრატი.
Br - ბრომო-ტრის-(ტრიფენილფოსფინი) პლატინის (II) ბრომიდი.
იმ შემთხვევებში, როდესაც ლიგანდი აკავშირებს ორ ცენტრალურ იონს, მისი სახელის წინ გამოიყენება ბერძნული ასოμ.
ასეთ ლიგანდებს ე.წ ხიდიდა ჩამოთვლილია ბოლოს.
7.4. კომპლექსური ნაერთების ქიმიური შემაკავშირებელი და სტრუქტურა
რთული ნაერთების ფორმირებაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს დონორ-მიმღები ურთიერთქმედება ლიგანდსა და ცენტრალურ ატომს შორის. ელექტრონული წყვილის დონორი, როგორც წესი, არის ლიგანდი. მიმღები არის ცენტრალური ატომი, რომელსაც აქვს თავისუფალი ორბიტალები. ეს ბმა ძლიერია და არ იშლება კომპლექსის დაშლისას (არაიონური) და მას ე.წ კოორდინაცია.
ო-ბმასთან ერთად დონორ-მიმღები მექანიზმის მიხედვით წარმოიქმნება π-ბმა. ამ შემთხვევაში, დონორი არის ლითონის იონი, რომელიც თავის დაწყვილებულ d-ელექტრონებს გადასცემს ლიგანდს, რომელსაც აქვს ენერგიულად ხელსაყრელი ვაკანტური ორბიტალები. ასეთ კავშირებს დატივი ეწოდება. ისინი იქმნება:
ა) ლითონის ვაკანტური p-ორბიტალების გადაფარვის გამო ლითონის d-ორბიტალთან, რომელიც შეიცავს σ კავშირში არ შესულ ელექტრონებს;
ბ) როდესაც ლიგანდის ვაკანტური d-ორბიტალები გადაფარავს ლითონის შევსებულ d-ორბიტალებს.
მისი სიძლიერის საზომია ლიგანდისა და ცენტრალური ატომის ორბიტალების გადახურვის ხარისხი. ცენტრალური ატომის ბმების მიმართულება განსაზღვრავს კომპლექსის გეომეტრიას. ბმების მიმართულების ასახსნელად გამოიყენება იდეები ცენტრალური ატომის ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის შესახებ. ცენტრალური ატომის ჰიბრიდული ორბიტალები წარმოიქმნება არათანაბარი ატომური ორბიტალების შერევის შედეგად, რის შედეგადაც ორბიტალების ფორმა და ენერგია ერთმანეთს იცვლება და წარმოიქმნება ახალი იდენტური ფორმისა და ენერგიის ორბიტალები. ჰიბრიდული ორბიტალების რაოდენობა ყოველთვის ტოლია ორიგინალების რაოდენობას. ჰიბრიდული ღრუბლები განლაგებულია ატომში ერთმანეთისგან მაქსიმალურ მანძილზე (ცხრილი 7.1).
ცხრილი 7.1.კომპლექსური აგენტის ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის სახეები და ზოგიერთი რთული ნაერთების გეომეტრია
კომპლექსის სივრცითი სტრუქტურა განისაზღვრება ვალენტური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის ტიპისა და მისი ვალენტური ენერგიის დონეზე შემავალი მარტოხელა ელექტრონული წყვილების რაოდენობით.
ლიგანდსა და კომპლექსურ აგენტს შორის დონორ-მიმღები ურთიერთქმედების ეფექტურობა და, შესაბამისად, მათ შორის კავშირის სიმტკიცე (კომპლექსის სტაბილურობა) განისაზღვრება მათი პოლარიზებულობით, ე.ი. მათი ელექტრონული ჭურვების გარდაქმნის უნარი გარე გავლენის ქვეშ. ამ კრიტერიუმიდან გამომდინარე, რეაგენტები იყოფა "მძიმე"ან დაბალი პოლარიზებადი და "რბილი" -ადვილად პოლარიზებადი. ატომის, მოლეკულის ან იონის პოლარობა დამოკიდებულია მის ზომაზე და ელექტრონული ფენების რაოდენობაზე. რაც უფრო მცირეა ნაწილაკის რადიუსი და ელექტრონები, მით უფრო ნაკლებად პოლარიზებულია იგი. რაც უფრო მცირეა რადიუსი და რაც უფრო ნაკლები ელექტრონები აქვს ნაწილაკს, მით უარესია ის პოლარიზებული.
მყარი მჟავები ქმნიან ძლიერ (მყარ) კომპლექსებს ლიგანდების ელექტროუარყოფითი O, N, F ატომებით (მყარი ფუძეები), ხოლო რბილი მჟავები ქმნიან ძლიერ (რბილ) კომპლექსებს დონორ P, S და I ლიგანდების ატომებთან, რომლებსაც აქვთ დაბალი ელექტრონეგატიურობა და მაღალი. პოლარიზება. ჩვენ აქ ვხედავთ ზოგადი პრინციპის გამოვლინებას „მსგავსი მსგავსებით“.
ნატრიუმის და კალიუმის იონები, მათი სიხისტის გამო, პრაქტიკულად არ ქმნიან სტაბილურ კომპლექსებს ბიოსუბსტრატებთან და ფიზიოლოგიურ გარემოში გვხვდება წყლის კომპლექსების სახით. Ca 2 + და Mg 2 + იონები ქმნიან საკმაოდ სტაბილურ კომპლექსებს ცილებთან და, შესაბამისად, გვხვდება ფიზიოლოგიურ გარემოში როგორც იონურ, ისე შეკრულ მდგომარეობაში.
d-ელემენტების იონები ქმნიან ძლიერ კომპლექსებს ბიოსუბსტრატებთან (ცილებთან). ხოლო რბილი მჟავები Cd, Pb, Hg უაღრესად ტოქსიკურია. ისინი ქმნიან ძლიერ კომპლექსებს ცილებთან, რომლებიც შეიცავს R-SH სულფჰიდრილ ჯგუფებს:
ციანიდის იონი ტოქსიკურია. რბილი ლიგანდი აქტიურად ურთიერთქმედებს d-მეტალებთან ბიოსუბსტრატებთან კომპლექსებში, ააქტიურებს ამ უკანასკნელს.
7.5. კომპლექსური ნაერთების დისოციაცია. კომპლექსების სტაბილურობა. ლაბილური და ინერტული კომპლექსები
როდესაც რთული ნაერთები იხსნება წყალში, ისინი ჩვეულებრივ იშლება გარე და შიდა სფეროების იონებად, ძლიერი ელექტროლიტების მსგავსად, რადგან ეს იონები დაკავშირებულია იოგენურად, ძირითადად ელექტროსტატიკური ძალებით. ეს შეფასებულია, როგორც რთული ნაერთების პირველადი დისოციაცია.
რთული ნაერთის მეორადი დისოციაცია არის შიდა სფეროს დაშლა მის შემადგენელ კომპონენტებად. ეს პროცესი სუსტი ელექტროლიტების მსგავსად მიმდინარეობს, ვინაიდან შიდა სფეროს ნაწილაკები დაკავშირებულია არაიონურად (კოვალენტური ბმებით). დისოციაცია ეტაპობრივი ხასიათისაა:
რთული ნაერთის შიდა სფეროს სტაბილურობის თვისობრივად დასახასიათებლად გამოიყენება წონასწორობის მუდმივი, რომელიც აღწერს მის სრულ დისოციაციას, ე.წ. კომპლექსის არასტაბილურობის მუდმივი(კნ). რთული ანიონისთვის, არასტაბილურობის მუდმივის გამოხატულებას აქვს ფორმა:
რაც უფრო დაბალია Kn-ის მნიშვნელობა, მით უფრო სტაბილურია რთული ნაერთის შიდა სფერო, ე.ი. მით უფრო ნაკლებად იშლება წყალხსნარში. ბოლო დროს Kn-ის ნაცვლად გამოიყენება მდგრადობის მუდმივი (Ku) მნიშვნელობა - Kn-ის რეციპროკული. რაც უფრო მაღალია Ku-ს მნიშვნელობა, მით უფრო სტაბილურია კომპლექსი.
სტაბილურობის მუდმივები შესაძლებელს ხდის ლიგანდების გაცვლის პროცესების მიმართულების პროგნოზირებას.
წყალხსნარში ლითონის იონი არსებობს წყლის კომპლექსების სახით: 2 + - ჰექსაკვატური რკინა (II), 2 + - ტეტრააკვა სპილენძი (II). ჰიდრატირებული იონების ფორმულების დაწერისას ჩვენ არ მივუთითებთ ჰიდრატაციის გარსის კოორდინირებულ წყლის მოლეკულებს, არამედ მათ ვგულისხმობთ. ლითონის იონსა და ნებისმიერ ლიგანდს შორის კომპლექსის წარმოქმნა განიხილება, როგორც ამ ლიგანდის მიერ წყლის მოლეკულის ჩანაცვლების რეაქცია შიდა კოორდინაციის სფეროში.
ლიგანდის გაცვლის რეაქციები მიმდინარეობს S N-ტიპის რეაქციების მექანიზმის მიხედვით. Მაგალითად:
ცხრილი 7.2-ში მოცემული სტაბილურობის მუდმივების მნიშვნელობები მიუთითებს იმაზე, რომ დაკომპლექსების პროცესის გამო, ხდება იონების ძლიერი შებოჭვა წყალხსნარებში, რაც მიუთითებს ამ ტიპის რეაქციის გამოყენების ეფექტურობაზე იონების შესაერთებლად, განსაკუთრებით პოლიდენტატ ლიგანდებთან.
ცხრილი 7.2.ცირკონიუმის კომპლექსების სტაბილურობა
იონგაცვლის რეაქციებისგან განსხვავებით, რთული ნაერთების წარმოქმნა ხშირად არ არის კვაზიმყისიერი პროცესი. მაგალითად, როდესაც რკინა (III) რეაგირებს ნიტრილოტრიმეთილენფოსფონის მჟავასთან, წონასწორობა მყარდება 4 დღის შემდეგ. კომპლექსების კინეტიკური მახასიათებლებისთვის გამოიყენება შემდეგი ცნებები: ლაბილური(სწრაფად რეაგირებს) და ინერტული(ნელა რეაგირებს). ლაბილური კომპლექსები, G. Taube-ს წინადადებით, ითვლება ისეთებად, რომლებიც მთლიანად ცვლიან ლიგანდებს 1 წუთის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე და ხსნარის კონცენტრაციით 0,1 M. აუცილებელია მკაფიოდ განვასხვავოთ თერმოდინამიკური ცნებები [ძლიერი (სტაბილური)/. მყიფე (არასტაბილური)] და კინეტიკური [ ინერტული და ლაბილური] კომპლექსები.
ლაბილურ კომპლექსებში ლიგანდის ჩანაცვლება სწრაფად ხდება და წონასწორობა სწრაფად მყარდება. ინერტულ კომპლექსებში ლიგანდის ჩანაცვლება ხდება ნელა.
ამრიგად, ინერტული კომპლექსი 2+ მჟავე გარემოში თერმოდინამიკურად არასტაბილურია: არასტაბილურობის მუდმივია 10 -6, ხოლო ლაბილური კომპლექსი 2- ძალიან სტაბილურია: მდგრადობის მუდმივი არის 10 -30. ტაუბე კომპლექსების მდგრადობას უკავშირებს ცენტრალური ატომის ელექტრონულ სტრუქტურას. კომპლექსების ინერტულობა დამახასიათებელია ძირითადად არასრული d-გარსის მქონე იოებისთვის. ინერტული კომპლექსები მოიცავს Co და Cr კომპლექსებს. მრავალი კათიონის ციანიდის კომპლექსები გარე s 2 p 6 დონის მქონეა ლაბილური.
7.6. კომპლექსების ქიმიური თვისებები
კომპლექსური პროცესები გავლენას ახდენს პრაქტიკულად ყველა ნაწილაკების თვისებებზე, რომლებიც ქმნიან კომპლექსს. რაც უფრო მაღალია კავშირის სიძლიერე ლიგანდსა და კომპლექსურ აგენტს შორის, მით ნაკლებია ცენტრალური ატომისა და ლიგანდების თვისებები ხსნარში და მით უფრო შესამჩნევია კომპლექსის თვისებები.
კომპლექსური ნაერთები ავლენენ ქიმიურ და ბიოლოგიურ აქტივობას ცენტრალური ატომის კოორდინაციის უჯერობის (არსებობს თავისუფალი ორბიტალების) და ლიგანდების თავისუფალი ელექტრონული წყვილის არსებობის შედეგად. ამ შემთხვევაში, კომპლექსს აქვს ელექტროფილური და ნუკლეოფილური თვისებები, რომლებიც განსხვავდება ცენტრალური ატომისა და ლიგანდების თვისებებისგან.
აუცილებელია გავითვალისწინოთ კომპლექსის დამატენიანებელი გარსის სტრუქტურის გავლენა ქიმიურ და ბიოლოგიურ აქტივობაზე. განათლების პროცესი
კომპლექსების წარმოქმნა გავლენას ახდენს კომპლექსური ნაერთის მჟავა-ტუტოვანი თვისებებზე. კომპლექსური მჟავების წარმოქმნას თან ახლავს მჟავის ან ფუძის სიძლიერის ზრდა, შესაბამისად. ამრიგად, როდესაც რთული მჟავები წარმოიქმნება მარტივი მჟავებისგან, H + იონებთან შეკავშირების ენერგია მცირდება და შესაბამისად იზრდება მჟავის სიძლიერე. თუ OH - იონი მდებარეობს გარე სფეროში, მაშინ კავშირი კომპლექსურ კატიონსა და გარე სფეროს ჰიდროქსიდ იონს შორის მცირდება და კომპლექსის ძირითადი თვისებები იზრდება. მაგალითად, სპილენძის ჰიდროქსიდი Cu(OH) 2 არის სუსტი, ნაკლებად ხსნადი ბაზა. ამიაკის ზემოქმედებისას წარმოიქმნება სპილენძის ამიაკი (OH) 2. მუხტის სიმკვრივე 2+ Cu 2+-თან შედარებით მცირდება, კავშირი OH - იონებთან სუსტდება და (OH) 2 იქცევა როგორც ძლიერი ბაზა. კომპლექსურ აგენტთან შეკრული ლიგანდების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები ჩვეულებრივ უფრო გამოხატულია, ვიდრე მათი მჟავა-ტუტოვანი თვისებები თავისუფალ მდგომარეობაში. მაგალითად, ჰემოგლობინი (Hb) ან ოქსიჰემოგლობინი (HbO 2) ავლენენ მჟავე თვისებებს გლობინის ცილის თავისუფალი კარბოქსილის ჯგუფების გამო, რომელიც არის ლიგანდი HHb ↔ H + + Hb -. ამავდროულად, ჰემოგლობინის ანიონი, გლობინის ცილის ამინო ჯგუფების გამო, ავლენს ძირითად თვისებებს და, შესაბამისად, აკავშირებს მჟავე ოქსიდს CO 2 კარბამინოჰემოგლობინის ანიონის წარმოქმნით (HbCO 2 -): CO 2 + Hb - ↔ HbCO 2 - .
კომპლექსები ავლენენ რედოქს თვისებებს კომპლექსური აგენტის რედოქს გარდაქმნების გამო, რომელიც ქმნის სტაბილურ ჟანგვის მდგომარეობებს. კომპლექსების პროცესი ძლიერ გავლენას ახდენს d-ელემენტების შემცირების პოტენციალის მნიშვნელობებზე. თუ კათიონების შემცირებული ფორმა ქმნის უფრო სტაბილურ კომპლექსს მოცემულ ლიგანდთან, ვიდრე მისი დაჟანგული ფორმა, მაშინ პოტენციალი იზრდება. პოტენციალის შემცირება ხდება მაშინ, როდესაც დაჟანგული ფორმა ქმნის უფრო სტაბილურ კომპლექსს.მაგალითად, ჟანგვის აგენტების გავლენის ქვეშ: ნიტრიტები, ნიტრატები, NO 2, H 2 O 2, ჰემოგლობინი გარდაიქმნება მეტემოგლობინში ცენტრალური ატომის დაჟანგვის შედეგად.
მეექვსე ორბიტალი გამოიყენება ოქსიჰემოგლობინის ფორმირებაში. იგივე ორბიტალი მონაწილეობს ნახშირბადის მონოქსიდთან ბმების წარმოქმნაში. შედეგად წარმოიქმნება რკინით მაკროციკლური კომპლექსი - კარბოქსიჰემოგლობინი. ეს კომპლექსი 200-ჯერ უფრო სტაბილურია, ვიდრე ჰემის რკინა-ჟანგბადის კომპლექსი.
ბრინჯი. 7.1.ჰემოგლობინის ქიმიური გარდაქმნები ადამიანის სხეულში. სქემა წიგნიდან: Slesarev V.I. ცოცხალი ქიმიის საფუძვლები, 2000 წ
რთული იონების წარმოქმნა გავლენას ახდენს კომპლექსური იონების კატალიზურ აქტივობაზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, აქტივობა იზრდება. ეს გამოწვეულია ხსნარში დიდი სტრუქტურული სისტემების ფორმირებით, რომლებსაც შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ შუალედური პროდუქტების შექმნაში და შეამცირონ რეაქციის აქტივაციის ენერგია. მაგალითად, თუ Cu 2+ ან NH 3 დაემატება H 2 O 2-ს, დაშლის პროცესი არ აჩქარებს. 2+ კომპლექსის თანდასწრებით, რომელიც წარმოიქმნება ტუტე გარემოში, წყალბადის ზეჟანგის დაშლა 40 მილიონჯერ აჩქარებულია.
ასე რომ, ჰემოგლობინზე შეგვიძლია განვიხილოთ რთული ნაერთების თვისებები: მჟავა-ტუტოვანი, კომპლექსური და რედოქსი.
7.7. კომპლექსური კავშირების კლასიფიკაცია
რთული ნაერთების კლასიფიკაციის რამდენიმე სისტემა არსებობს, რომლებიც სხვადასხვა პრინციპს ეფუძნება.
1. რთული ნაერთის ნაერთების გარკვეულ კლასს მიეკუთვნება:
რთული მჟავები H 2;
რთული ბაზები OH;
რთული მარილები K4.
2. ლიგანდის ბუნებით: აკვა კომპლექსები, ამიაკი, აციდო კომპლექსები (სხვადასხვა მჟავების ანიონები, K 4 მოქმედებს როგორც ლიგანდები; ჰიდროქსო კომპლექსები (ჰიდროქსილის ჯგუფები, K 3 მოქმედებს როგორც ლიგანდები); კომპლექსები მაკროციკლურ ლიგანდებთან, რომელშიც ცენტრალური ატომი.
3.კომპლექსის მუხტის ნიშნის მიხედვით: კათიონური - რთული კატიონი კომპლექსურ ნაერთში Cl 3; ანიონური - რთული ანიონი კომპლექსურ ნაერთში K; ნეიტრალური - კომპლექსის მუხტი არის 0. კომპლექსურ ნაერთს არ აქვს გარე სფერო, მაგალითად. ეს არის კიბოს საწინააღმდეგო წამლის ფორმულა.
4.კომპლექსის შიდა სტრუქტურის მიხედვით:
ა) კომპლექსური აგენტის ატომების რაოდენობის მიხედვით: მონობირთვული- რთული ნაწილაკი შეიცავს კომპლექსური აგენტის ერთ ატომს, მაგალითად Cl 3; მრავალბირთვიანი- რთული ნაწილაკი შეიცავს კომპლექსური აგენტის რამდენიმე ატომს - რკინა-ცილის კომპლექსს:
ბ) ლიგანდების ტიპების რაოდენობის მიხედვით გამოიყოფა კომპლექსები: ერთგვაროვანი (ერთლიგანდი),შეიცავს ერთი ტიპის ლიგანდს, მაგალითად 2+ და განსხვავებული (მულტილიგანდი)- ორი ტიპის ლიგანდი ან მეტი, მაგალითად Pt(NH 3) 2 Cl 2. კომპლექსი მოიცავს ლიგანდებს NH 3 და Cl - . შიდა სფეროს სხვადასხვა ლიგანდების შემცველი რთული ნაერთები ხასიათდება გეომეტრიული იზომერიზმით, როდესაც შიდა სფეროს ერთი და იგივე შემადგენლობით მასში არსებული ლიგანდები განსხვავებულად განლაგებულია ერთმანეთთან შედარებით.
რთული ნაერთების გეომეტრიული იზომერები განსხვავდებიან არა მხოლოდ ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით, არამედ ბიოლოგიური აქტივობით. Pt(NH 3) 2 Cl 2-ის ცის იზომერს აქვს გამოხატული სიმსივნის საწინააღმდეგო აქტივობა, მაგრამ ტრანს იზომერს არა;
გ) მონობირთვული კომპლექსების შემქმნელი ლიგანდების სიმკვრივიდან გამომდინარე, შეიძლება გამოიყოს ჯგუფები:
მონონუკლეარული კომპლექსები მონოდენტატური ლიგანდებით, მაგალითად 3+;
მონონუკლეარული კომპლექსები პოლიდენტატური ლიგანდებით. პოლიდენტატ ლიგანდებთან კომპლექსურ ნაერთებს ე.წ ქელატური ნაერთები;
დ) რთული ნაერთების ციკლური და აციკლური ფორმები.
7.8. ჩელატის კომპლექსები. კომპლექსები. კომპლექსები
ციკლური სტრუქტურები, რომლებიც წარმოიქმნება ლითონის იონის დამატების შედეგად ორ ან მეტ დონორ ატომში, რომლებიც მიეკუთვნება ქელატური აგენტის ერთ მოლეკულას, ე.წ. ქელატური ნაერთები.მაგალითად, სპილენძის გლიცინატი:
მათში, კომპლექსური აგენტი, როგორც ეს იყო, მიდის ლიგანდში, დაფარულია ობლიგაციებით, კლანჭების მსგავსად, ამიტომ, სხვა თანაბარი ნივთიერების პირობებში, მათ აქვთ უფრო მაღალი სტაბილურობა, ვიდრე ნაერთები, რომლებიც არ შეიცავს რგოლებს. ყველაზე სტაბილური ციკლები არის ის, რომელიც შედგება ხუთი ან ექვსი ბმულისგან.ეს წესი პირველად ჩამოაყალიბა L.A. ჩუგაევი. განსხვავება
ქელატური კომპლექსის სტაბილურობა და მისი არაციკლური ანალოგის სტაბილურობა ეწოდება ქელაციური ეფექტი.
პოლიდენტატის ლიგანდები, რომლებიც შეიცავენ 2 ტიპის ჯგუფს, მოქმედებენ როგორც ქელატური აგენტები:
1) ჯგუფები, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან კოვალენტური პოლარული ბმები გაცვლითი რეაქციების გამო (პროტონის დონორები, ელექტრონული წყვილის მიმღებები) -CH 2 COOH, -CH 2 PO(OH) 2, -CH 2 SO 2 OH, - მჟავა ჯგუფები (ცენტრები);
2) ელექტრონული წყვილის დონორი ჯგუფები: ≡N, >NH, >C=O, -S-, -OH, - ძირითადი ჯგუფები (ცენტრები).
თუ ასეთი ლიგანდები გაჯერებენ კომპლექსის შიდა კოორდინაციის სფეროს და მთლიანად ანეიტრალებენ ლითონის იონის მუხტს, მაშინ ნაერთებს ე.წ. კომპლექსის ფარგლებში.მაგალითად, სპილენძის გლიცინატი. ამ კომპლექსში გარე სფერო არ არის.
მოლეკულაში ძირითადი და მჟავე ცენტრების შემცველი ორგანული ნივთიერებების დიდ ჯგუფს ეწოდება კომპლექსები.ეს არის პოლიბაზური მჟავები. ქელატური ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება კომპლექსონებით ლითონის იონებთან ურთიერთობისას, ე.წ კომპლექსურები,მაგნიუმის კომპლექსონატი ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავასთან ერთად:
წყალხსნარში კომპლექსი არსებობს ანიონური ფორმით.
კომპლექსები და კომპლექსონატები არის ცოცხალი ორგანიზმების უფრო რთული ნაერთების მარტივი მოდელი: ამინომჟავები, პოლიპეპტიდები, ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ფერმენტები, ვიტამინები და მრავალი სხვა ენდოგენური ნაერთები.
ამჟამად იწარმოება სინთეზური კომპლექსების უზარმაზარი ასორტიმენტი სხვადასხვა ფუნქციური ჯგუფით. ძირითადი კომპლექსების ფორმულები წარმოდგენილია ქვემოთ:
კომპლექსებს, გარკვეულ პირობებში, შეუძლიათ ელექტრონების მარტოხელა წყვილი (რამდენიმე) შექმნან საკოორდინაციო ბმა ლითონის იონთან (s-, p- ან d-ელემენტი). შედეგად წარმოიქმნება სტაბილური ქელატური ტიპის ნაერთები 4-, 5-, 6- ან 8-წევრიანი რგოლებით. რეაქცია ხდება pH ფართო დიაპაზონში. PH-ის, კომპლექსური აგენტის ხასიათისა და ლიგანდთან მისი თანაფარდობიდან გამომდინარე, წარმოიქმნება სხვადასხვა სიმტკიცის და ხსნადობის კომპლექსონატები. კომპლექსონატების წარმოქმნის ქიმია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს განტოლებებით ნატრიუმის მარილის EDTA (Na 2 H 2 Y ) მაგალითის გამოყენებით, რომელიც იშლება წყალხსნარში: Na 2 H 2 Y → 2Na + + H 2 Y 2- და H 2 Y 2- იონი ურთიერთქმედებს იონების ლითონებთან, მიუხედავად ლითონის კატიონის დაჟანგვის ხარისხისა, ყველაზე ხშირად ერთი ლითონის იონი ურთიერთქმედებს ერთ კომპლექსონის მოლეკულასთან (1:1). რეაქცია რაოდენობრივად მიმდინარეობს (კპ>10 9).
კომპლექსონები და კომპლექსონატები ავლენენ ამფოტერულ თვისებებს pH-ის ფართო დიაპაზონში, ოქსიდაციურ-აღდგენითი რეაქციებში მონაწილეობის უნარს, კომპლექსის წარმოქმნას, ქმნიან ნაერთებს სხვადასხვა თვისებებით, რაც დამოკიდებულია ლითონის დაჟანგვის ხარისხზე, მისი კოორდინაციის გაჯერებაზე და აქვთ ელექტროფილური და ნუკლეოფილური თვისებები. . ეს ყველაფერი განსაზღვრავს დიდი რაოდენობით ნაწილაკების შებოჭვის უნარს, რაც მცირე რაოდენობის რეაგენტს საშუალებას აძლევს გადაჭრას დიდი და მრავალფეროვანი პრობლემები.
კომპლექსონებისა და კომპლექსონატების კიდევ ერთი უდაო უპირატესობა არის მათი დაბალი ტოქსიკურობა და ტოქსიკური ნაწილაკების გარდაქმნის უნარი.
დაბალი ტოქსიკური ან თუნდაც ბიოლოგიურად აქტიური. კომპლექსონატების განადგურების პროდუქტები ორგანიზმში არ გროვდება და უვნებელია. კომპლექსონატების მესამე მახასიათებელია მათი მიკროელემენტების წყაროდ გამოყენების შესაძლებლობა.
მონელების გაზრდა განპირობებულია იმით, რომ მიკროელემენტი შეყვანილია ბიოლოგიურად აქტიური ფორმით და აქვს მემბრანის მაღალი გამტარიანობა.
7.9. ფოსფორის შემცველი ლითონის კომპლექსები - მიკრო და მაკროელემენტების ბიოლოგიურად აქტიურ მდგომარეობაში გადაქცევის ეფექტური ფორმა და ელემენტის ბიოლოგიური მოქმედების შესწავლის მოდელი
Შინაარსი ბიოლოგიური აქტივობამოიცავს ფენომენების ფართო სპექტრს. ქიმიური ზემოქმედების თვალსაზრისით, ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები (BAS) ზოგადად გაგებულია, როგორც ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ იმოქმედონ ბიოლოგიურ სისტემებზე, არეგულირებენ მათ სასიცოცხლო ფუნქციებს.
ასეთი ეფექტის უნარი განიმარტება, როგორც ბიოლოგიური აქტივობის გამოვლენის უნარი. რეგულაცია შეიძლება გამოიხატოს სტიმულირების, დათრგუნვის, გარკვეული ეფექტების განვითარებაში. ბიოლოგიური აქტივობის უკიდურესი გამოვლინებაა ბიოციდური მოქმედება,როდესაც ბიოციდური ნივთიერების ორგანიზმზე ზემოქმედების შედეგად ეს უკანასკნელი კვდება. დაბალ კონცენტრაციებში, უმეტეს შემთხვევაში, ბიოციდებს აქვთ მასტიმულირებელი და არა ლეტალური ეფექტი ცოცხალ ორგანიზმებზე.
ამჟამად ცნობილია ასეთი ნივთიერებების დიდი რაოდენობა. თუმცა, ხშირ შემთხვევაში, ცნობილი ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების გამოყენება არასაკმარისად გამოიყენება, ხშირად ეფექტურობით შორს არის მაქსიმუმი, და გამოყენება ხშირად იწვევს გვერდით მოვლენებს, რომლებიც შეიძლება აღმოიფხვრას ბიოლოგიურად აქტიურ ნივთიერებებში მოდიფიკატორების შეყვანით.
ფოსფორის შემცველი კომპლექსონატები ქმნიან ნაერთებს სხვადასხვა თვისებებით, რაც დამოკიდებულია ლითონის ბუნების, დაჟანგვის ხარისხის, კოორდინაციის გაჯერების, შემადგენლობისა და დამატენიანებელი გარსის სტრუქტურის მიხედვით. ეს ყველაფერი განსაზღვრავს კომპლექსონატების მრავალფუნქციურობას, სუბსტოიქიომეტრული მოქმედების მათ უნიკალურ უნარს.
საერთო იონის ეფექტი და უზრუნველყოფს ფართო გამოყენებას მედიცინაში, ბიოლოგიაში, ეკოლოგიაში და ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა სექტორში.
როდესაც კომპლექსონი კოორდინირებულია ლითონის იონის მიერ, ხდება ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილება. დონორ-მიმღები ურთიერთქმედებაში მარტოხელა ელექტრონული წყვილის მონაწილეობის გამო ლიგანდის (კომპლექსის) ელექტრონის სიმკვრივე ცენტრალურ ატომში გადადის. ლიგანდზე შედარებით უარყოფითი მუხტის შემცირება ხელს უწყობს რეაქტანტების კულონის მოგერიების შემცირებას. ამრიგად, კოორდინირებული ლიგანდი უფრო ხელმისაწვდომი ხდება ნუკლეოფილური რეაგენტის შეტევისთვის, რომელსაც აქვს ელექტრონის ჭარბი სიმკვრივე რეაქციის ცენტრში. ელექტრონის სიმკვრივის ცვლა კომპლექსონიდან ლითონის იონზე იწვევს ნახშირბადის ატომის დადებითი მუხტის შედარებით ზრდას და, შესაბამისად, ნუკლეოფილური რეაგენტის, ჰიდროქსილის იონის უფრო ადვილად შეტევას. ჰიდროქსილირებული კომპლექსი, იმ ფერმენტებს შორის, რომლებიც ახდენენ ბიოლოგიურ სისტემებში მეტაბოლურ პროცესებს, ერთ-ერთ ცენტრალურ ადგილს იკავებს ორგანიზმის ფერმენტული მოქმედებისა და დეტოქსიკაციის მექანიზმში. ფერმენტის სუბსტრატთან მრავალპუნქტიანი ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ორიენტაცია, რომელიც უზრუნველყოფს აქტიური ჯგუფების კონვერგენციას აქტიურ ცენტრში და რეაქციის გადატანას ინტრამოლეკულურ რეჟიმში, რეაქციის დაწყებამდე და გარდამავალი მდგომარეობის ჩამოყალიბებამდე. , რომელიც უზრუნველყოფს FCM-ის ფერმენტულ ფუნქციას.კონფორმაციული ცვლილებები შეიძლება მოხდეს ფერმენტის მოლეკულებში. კოორდინაცია ქმნის დამატებით პირობებს რედოქსული ურთიერთქმედებისთვის ცენტრალურ იონსა და ლიგანდს შორის, ვინაიდან მყარდება პირდაპირი კავშირი ჟანგვის აგენტსა და აღმდგენი აგენტს შორის, რაც უზრუნველყოფს ელექტრონების გადაცემას. FCM გარდამავალი ლითონის კომპლექსები შეიძლება ხასიათდებოდეს L-M, M-L, M-L-M ტიპის ელექტრონული გადასვლებით, რომლებიც მოიცავს როგორც ლითონის (M) ასევე ლიგანდების (L) ორბიტალებს, რომლებიც, შესაბამისად, დაკავშირებულია კომპლექსში დონორ-მიმღები ბმებით. კომპლექსებს შეუძლიათ გამოიყენონ ხიდი, რომლის გასწვრივაც მრავალბირთვული კომპლექსების ელექტრონები ირხევა იმავე ან სხვადასხვა ელემენტების ცენტრალურ ატომებს შორის სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობებში. (ელექტრონისა და პროტონის გადაცემის კომპლექსები).კომპლექსები განსაზღვრავენ ლითონის კომპლექსონატების შემცირების თვისებებს, რაც მათ საშუალებას აძლევს გამოავლინონ მაღალი ანტიოქსიდანტური, ადაპტოგენური თვისებები და ჰომეოსტატიკური ფუნქციები.
ამრიგად, კომპლექსები მიკროელემენტებს ორგანიზმისთვის მისაწვდომ ბიოლოგიურად აქტიურ ფორმად გარდაქმნის. ისინი ყალიბდებიან სტაბილურად
უფრო კოორდინატულად გაჯერებული ნაწილაკები, რომლებსაც არ შეუძლიათ ბიოკომპლექსების განადგურება და, შესაბამისად, დაბალი ტოქსიკური ფორმები. კომპლექსონატებს აქვთ სასარგებლო ეფექტი ორგანიზმში მიკროელემენტების ჰომეოსტაზის დარღვევის შემთხვევაში. გარდამავალი ელემენტების იონები კომპლექსონატის სახით მოქმედებენ სხეულში, როგორც ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს უჯრედების მაღალ მგრძნობელობას მიკროელემენტების მიმართ, მათი მონაწილეობით მაღალი კონცენტრაციის გრადიენტისა და მემბრანული პოტენციალის შექმნაში. გარდამავალი ლითონის კომპლექსონატებს FCM აქვთ ბიორეგულატორული თვისებები.
FCM-ის შემადგენლობაში მჟავე და ძირითადი ცენტრების არსებობა უზრუნველყოფს ამფოტერულ თვისებებს და მათ მონაწილეობას მჟავა-ტუტოვანი წონასწორობის შენარჩუნებაში (იზოჰიდრული მდგომარეობა).
კომპლექსონში ფოსფონური ჯგუფების რაოდენობის მატებასთან ერთად იცვლება ხსნადი და ცუდად ხსნადი კომპლექსების წარმოქმნის შემადგენლობა და პირობები. ფოსფონური ჯგუფების რაოდენობის ზრდა ხელს უწყობს ცუდად ხსნადი კომპლექსების წარმოქმნას უფრო ფართო pH დიაპაზონში და გადააქვს მათი არსებობის რეგიონი მჟავე რეგიონში. კომპლექსების დაშლა ხდება pH 9-ზე ზემოთ.
კომპლექსების ფორმირების პროცესების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა ბიორეგულატორების სინთეზის მეთოდების შემუშავება:
ხანგრძლივი მოქმედების ზრდის სტიმულატორები კოლოიდური ქიმიური ფორმით არის ტიტანისა და რკინის პოლიბირთვული ჰომო- და ჰეტეროკომპლექსური ნაერთები;
ზრდის სტიმულატორები წყალში ხსნადი ფორმით. ეს არის მრავალლიგანტური ტიტანის კომპლექსონატები, რომლებიც დაფუძნებულია კომპლექსონებზე და არაორგანულ ლიგანდზე;
ზრდის ინჰიბიტორები არის s-ელემენტების ფოსფორის შემცველი კომპლექსონატები.
სინთეზირებული წამლების ბიოლოგიური ეფექტი ზრდა-განვითარებაზე შესწავლილი იყო მცენარეებზე, ცხოველებსა და ადამიანებზე ქრონიკულ ექსპერიმენტებში.
ბიორეგულაცია- ეს არის ახალი სამეცნიერო მიმართულება, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ ბიოქიმიური პროცესების მიმართულება და ინტენსივობა, რომელიც შეიძლება ფართოდ იქნას გამოყენებული მედიცინაში, მეცხოველეობაში და კულტურების წარმოებაში. იგი ასოცირდება ორგანიზმის ფიზიოლოგიური ფუნქციის აღდგენის მეთოდების შემუშავებასთან დაავადებებისა და ასაკთან დაკავშირებული პათოლოგიების პრევენციისა და მკურნალობის მიზნით. კომპლექსები და მათზე დაფუძნებული რთული ნაერთები შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც პერსპექტიული ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთები. მათი ბიოლოგიური მოქმედების ქრონიკულ ექსპერიმენტში შესწავლამ აჩვენა, რომ ქიმია ექიმებს გადაეცა,
მეცხოველეობას, აგრონომებსა და ბიოლოგებს აქვთ ახალი პერსპექტიული ინსტრუმენტი, რომელიც საშუალებას აძლევს მათ აქტიური გავლენა მოახდინონ ცოცხალ უჯრედზე, დაარეგულირონ კვების პირობები, ცოცხალი ორგანიზმების ზრდა და განვითარება.
გამოყენებული კომპლექსონებისა და კომპლექსონატების ტოქსიკურობის შესწავლამ აჩვენა წამლების გავლენის სრული ნაკლებობა ჰემატოპოეზის ორგანოებზე, არტერიულ წნევაზე, აგზნებადობაზე, სუნთქვის სიხშირეზე: არ აღინიშნა ღვიძლის ფუნქციის ცვლილებები, არ იყო ტოქსიკოლოგიური გავლენა ქსოვილების მორფოლოგიაზე და ორგანოები აღმოაჩინეს. HEDP-ის კალიუმის მარილი არ არის ტოქსიკური 5-10-ჯერ უფრო მაღალი დოზით, ვიდრე თერაპიული დოზა (10-20 მგ/კგ) 181 დღის განმავლობაში შესწავლისას. შესაბამისად, კომპლექსები დაბალი ტოქსიკური ნაერთებია. ისინი გამოიყენება როგორც მედიკამენტები ვირუსული დაავადებების, მძიმე ლითონებით და რადიოაქტიური ელემენტებით მოწამვლის, კალციუმის მეტაბოლიზმის დარღვევის, ენდემური დაავადებებისა და ორგანიზმში მიკროელემენტების დისბალანსის წინააღმდეგ საბრძოლველად. ფოსფორის შემცველი კომპლექსები და კომპლექსონატები არ ექვემდებარება ფოტოლიზს.
გარემოს პროგრესირებადი დაბინძურება მძიმე ლითონებით - ადამიანის ეკონომიკური საქმიანობის პროდუქტებით - მუდმივად მოქმედი გარემო ფაქტორია. მათ შეუძლიათ ორგანიზმში დაგროვება. მათი სიჭარბე და დეფიციტი იწვევს ორგანიზმის ინტოქსიკაციას.
ლითონის კომპლექსონატები ინარჩუნებენ ქელატურ ეფექტს ლიგანდზე (კომპლექსონზე) ორგანიზმში და შეუცვლელია ლითონის ლიგანდების ჰომეოსტაზის შესანარჩუნებლად. ინკორპორირებული მძიმე ლითონები გარკვეულწილად ნეიტრალიზდება ორგანიზმში, ხოლო დაბალი რეზორბციის უნარი ხელს უშლის ლითონების გადატანას ტროფიკული ჯაჭვების გასწვრივ, რის შედეგადაც ეს იწვევს მათი ტოქსიკური ეფექტის გარკვეულ „ბიომინიმიზაციას“, რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ურალისთვის. რეგიონი. მაგალითად, თავისუფალი ტყვიის იონი არის თიოლის შხამი, ხოლო ძლიერი ტყვიის კომპლექსონატი ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავასთან ერთად დაბალი ტოქსიკურია. ამიტომ, მცენარეებისა და ცხოველების დეტოქსიკაცია გულისხმობს ლითონის კომპლექსონატების გამოყენებას. იგი ეფუძნება ორ თერმოდინამიკურ პრინციპს: მათ უნარს შექმნან ძლიერი ბმები ტოქსიკურ ნაწილაკებთან, გადააკეთონ ისინი წყალხსნარში ცუდად ხსნად ან სტაბილურ ნაერთებად; ენდოგენური ბიოკომპლექსების განადგურების უუნარობა. ამ მხრივ, მცენარეთა და ცხოველთა კომპლექსურ თერაპიას მივიჩნევთ მნიშვნელოვან მიმართულებად ეკომოწამლებთან ბრძოლისა და ეკოლოგიურად სუფთა პროდუქტების მოპოვებაში.
ჩატარდა კვლევა მცენარეთა სხვადასხვა ლითონების კომპლექსონატებით დამუშავების ეფექტის შესახებ ინტენსიური კულტივირების ტექნოლოგიით
კარტოფილი კარტოფილის ტუბერების მიკროელემენტურ შემადგენლობაზე. ტუბერის ნიმუშები შეიცავდა 105-116 მგ/კგ რკინას, 16-20 მგ/კგ მანგანუმს, 13-18 მგ/კგ სპილენძს და 11-15 მგ/კგ თუთიას. მიკროელემენტების თანაფარდობა და შემცველობა დამახასიათებელია მცენარეული ქსოვილებისთვის. ლითონის კომპლექსონატებით და მის გარეშე გაზრდილ ტუბერებს აქვთ თითქმის იგივე ელემენტარული შემადგენლობა. ჩელატების გამოყენება არ ქმნის პირობებს ტუბერებში მძიმე მეტალების დაგროვებისთვის. კომპლექსონატები მეტალის იონებთან შედარებით ნაკლებად სორბირებულია ნიადაგით და მდგრადია მისი მიკრობიოლოგიური ზემოქმედების მიმართ, რაც საშუალებას აძლევს მათ დიდხანს დარჩეს ნიადაგის ხსნარში. შემდგომი ეფექტი 3-4 წელია. ისინი კარგად ერწყმის სხვადასხვა პესტიციდებს. კომპლექსში ლითონს აქვს დაბალი ტოქსიკურობა. ფოსფორის შემცველი ლითონის კომპლექსონატები არ აღიზიანებს თვალის ლორწოვან გარსს და არ აზიანებს კანს. სენსიბილიზებელი თვისებები არ არის გამოვლენილი, ტიტანის კომპლექსონატების კუმულაციური თვისებები არ არის გამოხატული და ზოგიერთ შემთხვევაში ისინი ძალიან სუსტად არის გამოხატული. კუმულაციის კოეფიციენტი არის 0,9-3,0, რაც მიუთითებს ქრონიკული წამლისმიერი მოწამვლის დაბალ პოტენციურ საფრთხეზე.
ფოსფორის შემცველი კომპლექსები დაფუძნებულია ფოსფორ-ნახშირბადის ბმაზე (C-P), რომელიც ასევე გვხვდება ბიოლოგიურ სისტემებში. ის არის უჯრედის მემბრანების ფოსფონოლიპიდების, ფოსფონოგლიკანებისა და ფოსფოპროტეინების ნაწილი. ამინოფოსფონური ნაერთების შემცველი ლიპიდები მდგრადია ფერმენტული ჰიდროლიზის მიმართ და უზრუნველყოფენ გარე უჯრედის მემბრანების სტაბილურობას და, შესაბამისად, ნორმალურ ფუნქციონირებას. პიროფოსფატების სინთეზური ანალოგები - დიფოსფონატები (P-S-P) ან (P-C-S-P) დიდი დოზებით არღვევენ კალციუმის მეტაბოლიზმს, ხოლო მცირე დოზებით ახდენს მის ნორმალიზებას. დიფოსფონატები ეფექტურია ჰიპერლიპემიის წინააღმდეგ და პერსპექტიულია ფარმაკოლოგიური თვალსაზრისით.
P-C-P ბმების შემცველი დიფოსფონატები ბიოსისტემების სტრუქტურული ელემენტებია. ისინი ბიოლოგიურად ეფექტურია და პიროფოსფატების ანალოგებია. ნაჩვენებია, რომ ბისფოსფონატები ეფექტური სამკურნალო საშუალებაა სხვადასხვა დაავადების სამკურნალოდ. ბისფოსფონატები ძვლის მინერალიზაციისა და რეზორბციის აქტიური ინჰიბიტორებია. კომპლექსები მიკროელემენტებს გარდაქმნიან ბიოლოგიურად აქტიურ ფორმად, რომელიც ხელმისაწვდომია სხეულისთვის, ქმნიან სტაბილურ, კოორდინაციით გაჯერებულ ნაწილაკებს, რომლებსაც არ შეუძლიათ ბიოკომპლექსების განადგურება და, შესაბამისად, დაბალტოქსიკურ ფორმებს. ისინი განსაზღვრავენ უჯრედების მაღალ მგრძნობელობას მიკროელემენტების მიმართ, რომლებიც მონაწილეობენ მაღალი კონცენტრაციის გრადიენტის ფორმირებაში. შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ტიტანის ჰეტერონუკლეის მრავალბირთვული ნაერთების ფორმირებაში.
ახალი ტიპის - ელექტრონის და პროტონის გადაცემის კომპლექსები, მონაწილეობენ მეტაბოლური პროცესების ბიორეგულაციაში, სხეულის წინააღმდეგობას, ტოქსიკურ ნაწილაკებთან ბმების შექმნის უნარს, აქცევს მათ ოდნავ ხსნად ან ხსნად, სტაბილურ, არადესტრუქციულ ენდოგენურ კომპლექსებად. ამიტომ, მათი გამოყენება დეტოქსიკაციის, ორგანიზმიდან გამოდევნის, ეკოლოგიურად სუფთა პროდუქტების მისაღებად (კომპლექსური თერაპია), ასევე ინდუსტრიაში არაორგანული მჟავების და გარდამავალი ლითონის მარილების სამრეწველო ნარჩენების რეგენერაციისა და განკარგვის მიზნით ძალიან პერსპექტიულია.
7.10. ლიგანდის ბირჟა და ლითონის ბირჟა
წონასწორობა. ქელატოთერაპია
თუ სისტემას აქვს რამდენიმე ლიგანდი ერთი ლითონის იონით ან რამდენიმე ლითონის იონი ერთი ლიგანდით, რომელსაც შეუძლია შექმნას რთული ნაერთები, მაშინ შეინიშნება კონკურენტული პროცესები: პირველ შემთხვევაში, ლიგანდების გაცვლის წონასწორობა არის კონკურენცია ლიგანდებს შორის ლითონის იონისთვის, მეორე შემთხვევაში. , ლითონის გაცვლის წონასწორობა არის კონკურენცია ლითონის იონებს შორის თითო ლიგანდზე. გაიმარჯვებს ყველაზე გამძლე კომპლექსის ფორმირების პროცესი. მაგალითად, ხსნარი შეიცავს იონებს: მაგნიუმს, თუთიას, რკინას (III), სპილენძს, ქრომს (II), რკინას (II) და მანგანუმს (II). როდესაც ამ ხსნარში შეჰყავთ მცირე რაოდენობით ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავა (EDTA), წარმოიქმნება კონკურენცია ლითონის იონებს შორის და რკინის (III) შეერთება კომპლექსში, რადგან ის ქმნის ყველაზე გამძლე კომპლექსს EDTA-სთან.
სხეულში მუდმივად ხდება ბიომეტალების (Mb) და ბიოლიგანდების (Lb) ურთიერთქმედება, სასიცოცხლო ბიოკომპლექსების (MbLb) წარმოქმნა და განადგურება:
ადამიანის ორგანიზმში, ცხოველებსა და მცენარეებში არსებობს ამ ბალანსის დაცვისა და შენარჩუნების სხვადასხვა მექანიზმი სხვადასხვა ქსენობიოტიკებისგან (უცხო ნივთიერებები), მათ შორის მძიმე მეტალის იონებისგან. მძიმე მეტალის იონები, რომლებიც არ არის კომპლექსური და მათი ჰიდროქსო კომპლექსები ტოქსიკური ნაწილაკებია (Mt). ამ შემთხვევებში, მეტალ-ლიგანდის ბუნებრივ წონასწორობასთან ერთად, შეიძლება წარმოიშვას ახალი წონასწორობა, უფრო გამძლე უცხო კომპლექსების წარმოქმნით, რომლებიც შეიცავს ტოქსიკურ ლითონებს (MtLb) ან ტოქსიკურ ლიგანდებს (MbLt), რომლებიც არ მოქმედებს.
აუცილებელი ბიოლოგიური ფუნქციები. როდესაც ეგზოგენური ტოქსიკური ნაწილაკები სხეულში შედიან, წარმოიქმნება კომბინირებული წონასწორობა და, შედეგად, ხდება პროცესების კონკურენცია. უპირატესი პროცესი იქნება ის, რაც გამოიწვევს ყველაზე გამძლე რთული ნაერთის ფორმირებას:
ლითონის ლიგანდების ჰომეოსტაზის დარღვევა იწვევს მეტაბოლურ დარღვევებს, თრგუნავს ფერმენტის აქტივობას, ანადგურებს მნიშვნელოვან მეტაბოლიტებს, როგორიცაა ATP, უჯრედის მემბრანები და არღვევს უჯრედებში იონის კონცენტრაციის გრადიენტს. ამიტომ იქმნება ხელოვნური თავდაცვის სისტემები. ამ მეთოდში თავის კუთვნილ ადგილს იკავებს ქელატაციური თერაპია (კომპლექსური თერაპია).
ქელატაციური თერაპია არის ორგანიზმიდან ტოქსიკური ნაწილაკების მოცილება, მათი ს-ელემენტების კომპლექსონატებით შელაციის საფუძველზე. წამლებს, რომლებიც გამოიყენება ორგანიზმში შემავალი ტოქსიკური ნაწილაკების მოსაშორებლად, დეტოქსიკატორებს უწოდებენ.(Lg). ტოქსიკური ნაწილაკების ქელაცია ლითონის კომპლექსონატებთან (Lg) გარდაქმნის ტოქსიკურ მეტალის იონებს (Mt) არატოქსიკურ (MtLg) შეკავშირებულ ფორმებად, რომლებიც შესაფერისია სეკვესტრირებისთვის და მემბრანის შეღწევისთვის, ტრანსპორტირებისთვის და ორგანიზმიდან გამოდევნისთვის. ისინი ინარჩუნებენ ქელატაციურ ეფექტს სხეულში, როგორც ლიგანდის (კომპლექსის) და ლითონის იონის მიმართ. ეს უზრუნველყოფს სხეულის მეტალის ლიგანდის ჰომეოსტაზს. ამიტომ კომპლექსონატების გამოყენება მედიცინაში, მეცხოველეობასა და კულტურების წარმოებაში უზრუნველყოფს ორგანიზმის დეტოქსიკაციას.
ქელატაციური თერაპიის ძირითადი თერმოდინამიკური პრინციპები შეიძლება ჩამოყალიბდეს ორ პოზიციაზე.
I. დეტოქსიკანტი (Lg) ეფექტურად უნდა აკავშირებდეს ტოქსიკურ იონებს (Mt, Lt), ახლად წარმოქმნილი ნაერთები (MtLg) უნდა იყოს უფრო ძლიერი ვიდრე ის, რაც არსებობდა სხეულში:
II. დეტოქსიკატორმა არ უნდა გაანადგუროს სასიცოცხლო კომპლექსური ნაერთები (MbLb); ნაერთები, რომლებიც შეიძლება წარმოიქმნას დეტოქსიკანტისა და ბიომეტალური იონების (MbLg) ურთიერთქმედების დროს, უნდა იყოს ნაკლებად გამძლე, ვიდრე ორგანიზმში არსებული:
7.11. კომპლექსების და კომპლექსურების გამოყენება მედიცინაში
კომპლექსის მოლეკულები პრაქტიკულად არ განიცდიან რღვევას ან რაიმე ცვლილებას ბიოლოგიურ გარემოში, რაც მათი მნიშვნელოვანი ფარმაკოლოგიური თვისებაა. კომპლექსები უხსნადია ლიპიდებში და ძლიერად ხსნადი წყალში, ამიტომ ისინი არ აღწევენ ან ცუდად აღწევენ უჯრედულ მემბრანებში და შესაბამისად: 1) არ გამოიყოფა ნაწლავებით; 2) კომპლექსური აგენტების შეწოვა ხდება მხოლოდ მათი შეყვანისას (მხოლოდ პენიცილამინი მიიღება პერორალურად); 3) სხეულში კომპლექსები ძირითადად ცირკულირებენ უჯრედგარე სივრცეში; 4) ორგანიზმიდან გამოყოფა ძირითადად თირკმელებით ხდება. ეს პროცესი სწრაფად ხდება.
ნივთიერებები, რომლებიც აღმოფხვრის შხამების მოქმედებას ბიოლოგიურ სტრუქტურებზე და ახდენენ შხამების ინაქტივაციას ქიმიური რეაქციების გზით, ე.წ. ანტიდოტები.
ერთ-ერთი პირველი ანტიდოტი, რომელიც გამოიყენებოდა ქელატაციურ თერაპიაში, იყო ბრიტანული ანტი-ლევიზიტი (BAL). Unithiol ამჟამად გამოიყენება:
ეს პრეპარატი ეფექტურად შლის დარიშხანს, ვერცხლისწყალს, ქრომს და ბისმუტს ორგანიზმიდან. თუთიით, კადმიუმით, ტყვიით და ვერცხლისწყლით მოწამვლისთვის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება კომპლექსები და კომპლექსონატები. მათი გამოყენება ემყარება მეტალის იონებთან უფრო ძლიერი კომპლექსების წარმოქმნას, ვიდრე იგივე იონების კომპლექსები გოგირდის შემცველ ცილებთან, ამინომჟავებთან და ნახშირწყლებთან. ტყვიის მოსაშორებლად გამოიყენება EDTA-ზე დაფუძნებული პრეპარატები. დიდი დოზებით ნარკოტიკების ორგანიზმში შეყვანა საშიშია, რადგან ისინი აკავშირებენ კალციუმის იონებს, რაც იწვევს მრავალი ფუნქციის მოშლას. ამიტომ იყენებენ ტეტაცინი(CaNa 2 EDTA), რომელიც გამოიყენება ტყვიის, კადმიუმის, ვერცხლისწყლის, იტრიუმის, ცერიუმის და სხვა იშვიათი დედამიწის ლითონებისა და კობალტის მოსაშორებლად.
1952 წელს თეტაცინის პირველი თერაპიული გამოყენების შემდეგ, ამ პრეპარატმა ფართო გამოყენება მოიპოვა პროფესიული დაავადებების კლინიკაში და კვლავ რჩება შეუცვლელი ანტიდოტი. ძალიან საინტერესოა თეტაცინის მოქმედების მექანიზმი. ტოქსიკური იონები ანაცვლებენ კოორდინირებულ კალციუმის იონს თეტაცინიდან ჟანგბადთან და EDTA-სთან უფრო ძლიერი ბმების წარმოქმნის გამო. კალციუმის იონი, თავის მხრივ, ანაცვლებს ნატრიუმის ორ დარჩენილ იონს:
თეტაცინი ორგანიზმში შეჰყავთ 5-10%-იანი ხსნარის სახით, რომლის საფუძველია მარილიანი ხსნარი. ამრიგად, ინტრაპერიტონეალური ინექციიდან უკვე 1,5 საათის შემდეგ, თეტაცინის შეყვანილი დოზის 15% რჩება ორგანიზმში, 6 საათის შემდეგ - 3%, ხოლო 2 დღის შემდეგ - მხოლოდ 0,5%. პრეპარატი მოქმედებს ეფექტურად და სწრაფად ტეტაცინის შეყვანის ინჰალაციის მეთოდის გამოყენებისას. ის სწრაფად შეიწოვება და დიდი ხნის განმავლობაში ცირკულირებს სისხლში. გარდა ამისა, თეტაცინი გამოიყენება გაზის განგრენისგან დასაცავად. ის აფერხებს თუთიისა და კობალტის იონების მოქმედებას, რომლებიც წარმოადგენენ ლეციტინაზას ფერმენტის აქტივატორებს, რომელიც წარმოადგენს გაზის განგრენის ტოქსინს.
ტოქსინების შეერთება თეტაცინის მიერ დაბალტოქსიკურ და უფრო გამძლე ქელატის კომპლექსში, რომელიც არ ნადგურდება და ადვილად გამოიყოფა ორგანიზმიდან თირკმელების საშუალებით, უზრუნველყოფს დეტოქსიკაციას და დაბალანსებულ მინერალურ კვებას. სტრუქტურით და შემადგენლობით ახლოს არის წინასწარ
პარატამი EDTA არის დიეთილენტრიამინ-პენტაძმარმჟავას ნატრიუმის კალციუმის მარილი (CaNa 3 DTPA) - პენტაცინიდა დიეთილენტრიამინპენტაფოსფონის მჟავას ნატრიუმის მარილი (Na 6 DTPP) - ტრიმეფა-ცინი.პენტაცინი გამოიყენება ძირითადად რკინის, კადმიუმის და ტყვიის ნაერთებით მოწამვლისთვის, ასევე რადიონუკლიდების (ტექნეტიუმი, პლუტონიუმი, ურანი) მოსაცილებლად.
ეთილენდიამინის დიიზოპროპილფოსფონის მჟავას ნატრიუმის მარილი (CaNa 2 EDTP) ფოსფიცინიწარმატებით გამოიყენება ვერცხლისწყლის, ტყვიის, ბერილიუმის, მანგანუმის, აქტინიდების და სხვა ლითონების ორგანიზმიდან მოსაშორებლად. კომპლექსონატები ძალიან ეფექტურია ზოგიერთი ტოქსიკური ანიონის მოსაშორებლად. მაგალითად, კობალტის(II) ეთილენდიამინტეტრააცეტატი, რომელიც ქმნის შერეულ ლიგანდურ კომპლექსს CN-თან, შეიძლება რეკომენდებული იყოს როგორც ანტიდოტი ციანიდით მოწამვლისთვის. მსგავსი პრინციპი საფუძვლად უდევს ტოქსიკური ორგანული ნივთიერებების მოცილების მეთოდებს, მათ შორის პესტიციდებს, რომლებიც შეიცავენ ფუნქციურ ჯგუფებს დონორის ატომებით, რომლებსაც შეუძლიათ კომპლექსონატ ლითონთან ურთიერთქმედება.
ეფექტური პრეპარატია სუკიმერი(დიმერკაპტოსაქცინის მჟავა, დიმერკაპტოსაქცინის მჟავა, ქემეტი). იგი მტკიცედ აკავშირებს თითქმის ყველა ტოქსიკურ ნივთიერებას (Hg, As, Pb, Cd), მაგრამ ორგანიზმიდან გამოაქვს ბიოგენური ელემენტების (Cu, Fe, Zn, Co) იონები, ამიტომ თითქმის არ გამოიყენება.
ფოსფორის შემცველი კომპლექსონატები წარმოადგენენ ფოსფატებისა და კალციუმის ოქსალატების კრისტალური წარმოქმნის მძლავრ ინჰიბიტორებს. ქსიდიფონი, HEDP-ის კალიუმ-ნატრიუმის მარილი, შემოთავაზებულია, როგორც კალციფიკაციის საწინააღმდეგო საშუალება უროლიტიზის სამკურნალოდ. დიფოსფონატები, გარდა ამისა, მინიმალური დოზებით, ზრდის კალციუმის შეყვანას ძვლოვან ქსოვილში და ხელს უშლის მის პათოლოგიურ გამოყოფას ძვლებიდან. HEDP და სხვა დიფოსფონატები ხელს უშლიან სხვადასხვა სახის ოსტეოპოროზის, მათ შორის თირკმლის ოსტეოდისტროფიას, პაროდონტს.
განადგურება, ისევე როგორც ცხოველებში გადანერგილი ძვლის განადგურება. ასევე აღწერილია HEDP-ის ანტიათეროსკლეროზული ეფექტი.
აშშ-ში, რიგი დიფოსფონატები, კერძოდ HEDP, შემოთავაზებულია, როგორც ფარმაცევტული საშუალება ადამიანებისა და ცხოველების სამკურნალოდ, რომლებიც განიცდიან ძვლის მეტასტაზური კიბოთი. მემბრანის გამტარიანობის რეგულირებით, ბისფოსფონატები ხელს უწყობენ უჯრედში სიმსივნის საწინააღმდეგო პრეპარატების ტრანსპორტირებას და, შესაბამისად, სხვადასხვა ონკოლოგიური დაავადებების ეფექტურ მკურნალობას.
თანამედროვე მედიცინის ერთ-ერთი აქტუალური პრობლემაა სხვადასხვა დაავადების სწრაფი დიაგნოსტიკის ამოცანა. ამ ასპექტში, უდავო ინტერესს წარმოადგენს კათიონების შემცველი წამლების ახალი კლასი, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს ზონდის ფუნქციები - რადიოაქტიური მაგნიტორელაქსაცია და ფლუორესცენტური ეტიკეტები. გარკვეული ლითონების რადიოიზოტოპები გამოიყენება რადიოფარმაცევტული საშუალებების ძირითად კომპონენტებად. ამ იზოტოპების კათიონების ქელაცია კომპლექსონებთან შესაძლებელს ხდის გაზარდოს მათი ტოქსიკოლოგიური მისაღებობა ორგანიზმისთვის, ხელი შეუწყოს მათ ტრანსპორტირებას და უზრუნველყოს გარკვეულ საზღვრებში კონცენტრაციის სელექციურობა გარკვეულ ორგანოებში.
მოცემული მაგალითები არავითარ შემთხვევაში არ ამოწურავს მედიცინაში კომპლექსონატების გამოყენების ფორმების მრავალფეროვნებას. ამრიგად, მაგნიუმის ეთილენდიამინტეტრააცეტატის დიკალიუმის მარილი გამოიყენება პათოლოგიის დროს ქსოვილებში სითხის შემცველობის დასარეგულირებლად. EDTA გამოიყენება ანტიკოაგულანტული სუსპენზიების შემადგენლობაში, რომლებიც გამოიყენება სისხლის პლაზმის გამოყოფისას, როგორც ადენოზინტრიფოსფატის სტაბილიზატორი სისხლში გლუკოზის განსაზღვრისას და კონტაქტური ლინზების გაუფერულებასა და შესანახად. ბისფოსფონატები ფართოდ გამოიყენება რევმატოიდული დაავადებების სამკურნალოდ. ისინი განსაკუთრებით ეფექტურია როგორც ართრიტის საწინააღმდეგო აგენტები ანთების საწინააღმდეგო საშუალებებთან ერთად.
7.12. კომპლექსები მაკროციკლური ნაერთებით
ბუნებრივ კომპლექსურ ნაერთებს შორის განსაკუთრებული ადგილი უკავია მაკროკომპლექსებს, რომლებიც დაფუძნებულია ციკლურ პოლიპეპტიდებზე, რომლებიც შეიცავს გარკვეული ზომის შიდა ღრუებს, რომლებშიც არის რამდენიმე ჟანგბადის შემცველი ჯგუფი, რომელსაც შეუძლია დააკავშიროს ამ ლითონების კატიონები, მათ შორის ნატრიუმი და კალიუმი, რომელთა ზომები შეესაბამება. ღრუს ზომებზე. ასეთი ნივთიერებები, რომლებიც ბიოლოგიურ
ბრინჯი. 7.2.ვალინომიცინის კომპლექსი K+ იონთან ერთად
ical მასალები, უზრუნველყოფენ იონების ტრანსპორტირებას მემბრანებში და ამიტომ ე.წ იონოფორები.მაგალითად, ვალინომიცინი ახორციელებს კალიუმის იონის ტრანსპორტირებას მემბრანის გასწვრივ (სურათი 7.2).
სხვა პოლიპეპტიდის გამოყენება - გრამიციდინი ანატრიუმის კათიონების ტრანსპორტირება ხდება სარელეო მექანიზმის მეშვეობით. ეს პოლიპეპტიდი იკეცება "მილაკში", რომლის შიდა ზედაპირი გაფორმებულია ჟანგბადის შემცველი ჯგუფებით. შედეგი არის
საკმარისად გრძელი ჰიდროფილური არხი გარკვეული ჯვრის მონაკვეთით, რომელიც შეესაბამება ნატრიუმის იონის ზომას. ნატრიუმის იონი, რომელიც შედის ჰიდროფილურ არხში ერთი მხრიდან, გადადის ერთი ჟანგბადის ჯგუფიდან მეორეზე, როგორც სარელეო რბოლა იონური გამტარი არხის მეშვეობით.
ასე რომ, ციკლურ პოლიპეპტიდის მოლეკულას აქვს ინტრამოლეკულური ღრუ, რომელშიც შეიძლება შევიდეს გარკვეული ზომისა და გეომეტრიის სუბსტრატი, გასაღებისა და საკეტის პრინციპის მსგავსი. ასეთი შინაგანი რეცეპტორების ღრუ ესაზღვრება აქტიური ცენტრებით (ენდორეცეპტორები). ლითონის იონის ბუნებიდან გამომდინარე, შეიძლება მოხდეს არაკოვალენტური ურთიერთქმედება (ელექტროსტატიკური, წყალბადის ბმების წარმოქმნა, ვან დერ ვაალის ძალები) ტუტე ლითონებთან და კოვალენტური ურთიერთქმედება ტუტე მიწის ლითონებთან. ამის შედეგად, სუპრამოლეკულები- რთული ასოციაციები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ნაწილაკისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მოლეკულური ძალებით.
ცოცხალ ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ტეტრადენტატური მაკროციკლებია პორფინები და კორინოიდები, რომლებიც მსგავსია სტრუქტურით.სქემატურად, ტეტრადენტის ციკლი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი ფორმით (ნახ. 7.3), სადაც რკალი წარმოადგენს იმავე ტიპის ნახშირბადის ჯაჭვებს, რომლებიც აკავშირებენ დონორის აზოტის ატომებს დახურულ ციკლში; R1, R2, R3, P4 არის ნახშირწყალბადის რადიკალები; Mn+ არის ლითონის იონი: ქლოროფილში არის Mg 2+ იონი, ჰემოგლობინში არის Fe 2+ იონი, ჰემოციაინში არის Cu 2+ იონი, ვიტამინი B 12 (კობალამინი) არის Co 3+ იონი. .
დონორის აზოტის ატომები განლაგებულია კვადრატის კუთხეებში (მითითებულია წერტილოვანი ხაზებით). ისინი მკაცრად კოორდინირებულია სივრცეში. Ამიტომაც
პორფირინები და კორინოიდები ქმნიან სტაბილურ კომპლექსებს სხვადასხვა ელემენტების კატიონებთან და ტუტე მიწის ლითონებთანაც კი. აუცილებელია, რომ ლიგანდის სიმჭიდროვის მიუხედავად, კომპლექსის ქიმიური ბმა და სტრუქტურა განისაზღვრება დონორის ატომებით.მაგალითად, სპილენძის კომპლექსებს NH 3, ეთილენდიამინი და პორფირინი აქვთ იგივე კვადრატული სტრუქტურა და მსგავსი ელექტრონული კონფიგურაცია. მაგრამ პოლიდენტატური ლიგანდები მეტალის იონებს უფრო ძლიერად უკავშირდებიან, ვიდრე მონოდენტატური ლიგანდები
ბრინჯი. 7.3.ტეტრადენტატის მაკროციკლი
იგივე დონორი ატომებით. ეთილენდიამინის კომპლექსების სიძლიერე 8-10 ბრძანებით აღემატება იმავე ლითონების სიძლიერეს ამიაკით.
ლითონის იონების ბიოორგანული კომპლექსები ცილებთან ე.წ ბიოკლასტერები -ლითონის იონების კომპლექსები მაკროციკლურ ნაერთებთან (ნახ. 7.4).
ბრინჯი. 7.4.ცილის კომპლექსების გარკვეული ზომის ბიოკლასტერების სტრუქტურის სქემატური წარმოდგენა d-ელემენტების იონებით. ცილის მოლეკულების ურთიერთქმედების სახეები. M n+ - აქტიური ცენტრი ლითონის იონი
ბიოკლასტერის შიგნით არის ღრუ. მასში შედის ლითონი, რომელიც ურთიერთქმედებს შემაერთებელი ჯგუფების დონორ ატომებთან: OH -, SH -, COO -, -NH 2, ცილებს, ამინომჟავებს. ყველაზე ცნობილი მეტალოფერები არიან
ფერმენტები (კარბოანჰიდრაზა, ქსანტინოქსიდაზა, ციტოქრომები) არის ბიოკლასტერები, რომელთა ღრუები ქმნიან ფერმენტულ ცენტრებს, რომლებიც შეიცავს შესაბამისად Zn, Mo, Fe.
7.13. მრავალმხრივი კომპლექსები
ჰეტეროვალენტური და ჰეტერონუკლეარული კომპლექსები
კომპლექსებს, რომლებიც შეიცავს ერთი ან სხვადასხვა ელემენტის რამდენიმე ცენტრალურ ატომს, ეწოდება მრავალბირთვიანი.მრავალბირთვული კომპლექსების წარმოქმნის შესაძლებლობას განსაზღვრავს ზოგიერთი ლიგანდის უნარი ორ ან სამ მეტალის იონთან შეკავშირების. ასეთ ლიგანდებს ე.წ ხიდიშესაბამისად ხიდიკომპლექსებსაც უწოდებენ. პრინციპში ასევე შესაძლებელია მონატომური ხიდები, მაგალითად:
ისინი იყენებენ ელექტრონების მარტოხელა წყვილებს, რომლებიც მიეკუთვნებიან იმავე ატომს. ხიდების როლი შეიძლება შეასრულოს პოლიატომური ლიგანდები.ასეთი ხიდები იყენებენ ცალკეულ ელექტრონულ წყვილებს, რომლებიც მიეკუთვნებიან სხვადასხვა ატომებს პოლიატომური ლიგანდი.
ᲐᲐ. გრინბერგი და ფ.მ. ფილინოვმა შეისწავლა შემადგენლობის დამაკავშირებელი ნაერთები, რომლებშიც ლიგანდი აკავშირებს იმავე ლითონის რთულ ნაერთებს, მაგრამ სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობებში. გ.ტაუბემ დაუძახა მათ ელექტრონის გადაცემის კომპლექსები.მან შეისწავლა ელექტრონების გადაცემის რეაქციები სხვადასხვა მეტალის ცენტრალურ ატომებს შორის. რედოქსის რეაქციების კინეტიკისა და მექანიზმის სისტემატურმა კვლევებმა მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ ელექტრონის გადაცემა ორ კომპლექსს შორის
მოდის შედეგად ლიგანდის ხიდის გავლით. ელექტრონების გაცვლა 2 + და 2 + შორის ხდება შუალედური ხიდის კომპლექსის წარმოქმნით (ნახ. 7.5). ელექტრონის გადაცემა ხდება ქლორიდის ხიდის ლიგანდის მეშვეობით, რომელიც მთავრდება 2+ კომპლექსების წარმოქმნით; 2+.
ბრინჯი. 7.5.ელექტრონის გადაცემა შუალედურ მრავალბირთვულ კომპლექსში
პოლინუკლეარული კომპლექსების ფართო სპექტრი მიღებულია ორგანული ლიგანდების გამოყენებით, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე დონორ ჯგუფს. მათი ფორმირების პირობაა ლიგანდში დონორი ჯგუფების მოწყობა, რაც არ იძლევა ქელატის ციკლების დახურვის საშუალებას. ხშირია შემთხვევები, როცა ლიგანდს აქვს უნარი დახუროს ქელატური ციკლი და ამავდროულად იმოქმედოს როგორც ხიდი.
ელექტრონის გადაცემის აქტიური პრინციპია გარდამავალი ლითონები, რომლებიც ავლენენ რამდენიმე სტაბილურ ჟანგვის მდგომარეობას. ეს იძლევა ტიტანის, რკინის და სპილენძის იონებს ელექტრონის გადამტან იდეალურ თვისებებს. Ti და Fe-ზე დაფუძნებული ჰეტეროვალენტური (HVC) და ჰეტერონუკლეარული კომპლექსების (HNC) ფორმირების ვარიანტების ნაკრები წარმოდგენილია ნახ. 7.6.
რეაქცია
რეაქცია (1) ეწოდება ჯვარედინი რეაქცია.გაცვლითი რეაქციების დროს, ჰეტეროვალენტური კომპლექსები იქნება შუალედური. ყველა თეორიულად შესაძლო კომპლექსი რეალურად წარმოიქმნება ხსნარში გარკვეულ პირობებში, რაც დადასტურებულია სხვადასხვა ფიზიკოქიმიური ტესტებით.
ბრინჯი. 7.6.ჰეტეროვალენტური კომპლექსების და ჰეტერონუკლეარული კომპლექსების წარმოქმნა, რომლებიც შეიცავს Ti და Fe
მეთოდები. იმისათვის, რომ მოხდეს ელექტრონის გადაცემა, რეაგენტები უნდა იყვნენ ენერგიით ახლოს მდგომარეობებში. ამ მოთხოვნას ფრანკ-კონდონის პრინციპი ეწოდება. ელექტრონის გადაცემა შეიძლება მოხდეს იმავე გარდამავალი ელემენტის ატომებს შორის, რომლებიც იმყოფებიან HVA-ს დაჟანგვის სხვადასხვა მდგომარეობაში, ან HCA-ს სხვადასხვა ელემენტებს შორის, რომელთა ლითონის ცენტრების ბუნება განსხვავებულია. ეს ნაერთები შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ელექტრონის გადაცემის კომპლექსები. ისინი ბიოლოგიურ სისტემებში ელექტრონებისა და პროტონების მოსახერხებელი მატარებლები არიან. ელექტრონის დამატება და დონაცია იწვევს ცვლილებებს მხოლოდ ლითონის ელექტრონულ კონფიგურაციაში, კომპლექსის ორგანული კომპონენტის სტრუქტურის შეცვლის გარეშე.ყველა ამ ელემენტს აქვს რამდენიმე სტაბილური დაჟანგვის მდგომარეობა (Ti +3 და +4; Fe +2 და +3; Cu +1 და +2). ჩვენი აზრით, ამ სისტემებს ბუნებით ენიჭება უნიკალური როლი ბიოქიმიური პროცესების შექცევადობის უზრუნველსაყოფად მინიმალური ენერგიის ხარჯებით. შექცევადი რეაქციები მოიცავს რეაქციებს, რომლებსაც აქვთ თერმოდინამიკური და თერმოქიმიური მუდმივები 10-3-დან 103-მდე და მცირე მნიშვნელობით ΔG o და ე ოპროცესები. ამ პირობებში, საწყისი მასალები და რეაქციის პროდუქტები შეიძლება იმყოფებოდეს შესადარებელ კონცენტრაციებში. გარკვეულ დიაპაზონში მათი შეცვლისას ადვილია პროცესის შექცევადობის მიღწევა, ამიტომ ბიოლოგიურ სისტემებში ბევრი პროცესი რხევითი (ტალღური) ხასიათისაა. ზემოაღნიშნული წყვილების შემცველი რედოქს სისტემები მოიცავს პოტენციალების ფართო სპექტრს, რაც მათ საშუალებას აძლევს შევიდნენ ურთიერთქმედებებში, რომელსაც თან ახლავს Δ-ის ზომიერი ცვლილებები. გ ოდა E°, ბევრი სუბსტრატით.
HVA და GAC-ის წარმოქმნის ალბათობა მნიშვნელოვნად იზრდება, როდესაც ხსნარი შეიცავს პოტენციურად დამაკავშირებელ ლიგანდებს, ე.ი. მოლეკულები ან იონები (ამინომჟავები, ჰიდროქსი მჟავები, კომპლექსები და ა.შ.), რომლებსაც შეუძლიათ ერთდროულად ორი ლითონის ცენტრის შეკვრა. GVK-ში ელექტრონების დელოკალიზაციის შესაძლებლობა ხელს უწყობს კომპლექსის მთლიანი ენერგიის შემცირებას.
უფრო რეალისტურად, HVC და HNC ფორმირების შესაძლო ვარიანტების ნაკრები, რომელშიც ლითონის ცენტრების ბუნება განსხვავებულია, ჩანს ნახ. 7.6. GVK-ისა და GYAK-ის ფორმირების დეტალური აღწერა და მათი როლი ბიოქიმიურ სისტემებში განხილულია A.N.-ის ნაშრომებში. გლებოვა (1997). რედოქსის წყვილები უნდა იყოს სტრუქტურულად მორგებული ერთმანეთზე, რათა შესაძლებელი გახდეს გადაცემა. ხსნარის კომპონენტების შერჩევით, შეგიძლიათ „გაიფართოვოთ“ მანძილი, რომელზედაც ელექტრონი გადადის შემცირების აგენტიდან ჟანგვის აგენტზე. ნაწილაკების კოორდინირებული მოძრაობით, ელექტრონის გადაცემა დიდ დისტანციებზე შეიძლება მოხდეს ტალღის მექანიზმის საშუალებით. "დერეფანი" შეიძლება იყოს ჰიდრატირებული ცილოვანი ჯაჭვი და ა.შ. არსებობს ელექტრონის გადაცემის დიდი ალბათობა 100A-მდე მანძილზე. "დერეფნის" სიგრძე შეიძლება გაიზარდოს დანამატების დამატებით (ტუტე ლითონის იონები, ფონის ელექტროლიტები). ეს ხსნის დიდ შესაძლებლობებს HVA და HYA-ს შემადგენლობისა და თვისებების კონტროლის სფეროში. ხსნარებში ისინი ასრულებენ ერთგვარი „შავი ყუთის“ როლს, რომელიც სავსეა ელექტრონებითა და პროტონებით. გარემოებიდან გამომდინარე, მას შეუძლია გადასცეს ისინი სხვა კომპონენტებს ან შეავსოს თავისი "რეზერვები". მათთან დაკავშირებული რეაქციების შექცევადობა მათ საშუალებას აძლევს განმეორებით მიიღონ მონაწილეობა ციკლურ პროცესებში. ელექტრონები გადადიან ერთი ლითონის ცენტრიდან მეორეში და ირხევიან მათ შორის. რთული მოლეკულა რჩება ასიმეტრიული და შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს რედოქს პროცესებში. GVA და GNA აქტიურად მონაწილეობენ ბიოლოგიურ მედიაში რხევის პროცესებში. ამ ტიპის რეაქციას ეწოდება ოსცილატორული რეაქცია.ისინი გვხვდება ფერმენტულ კატალიზში, ცილების სინთეზში და ბიოლოგიურ ფენომენებთან თანმხლებ სხვა ბიოქიმიურ პროცესებში. ეს მოიცავს ფიჭური მეტაბოლიზმის პერიოდულ პროცესებს, აქტივობის ტალღებს გულის ქსოვილში, ტვინის ქსოვილში და ეკოლოგიური სისტემების დონეზე მიმდინარე პროცესებს. მეტაბოლიზმის მნიშვნელოვანი ეტაპია წყალბადის აბსტრაქცია საკვები ნივთიერებებიდან. ამავდროულად, წყალბადის ატომები გარდაიქმნება იონურ მდგომარეობაში და მათგან გამოყოფილი ელექტრონები შედიან სასუნთქ ჯაჭვში და ენერგიას უთმობენ ატფ-ის წარმოქმნას. როგორც დავადგინეთ, ტიტანის კომპლექსონატები არა მხოლოდ ელექტრონების, არამედ პროტონების აქტიური მატარებლები არიან. ტიტანის იონების უნარი შეასრულონ თავიანთი როლი ფერმენტების აქტიურ ცენტრში, როგორიცაა კატალაზები, პეროქსიდაზები და ციტოქრომები, განისაზღვრება მისი მაღალი უნარით შექმნას კომპლექსები, შექმნას კოორდინირებული იონის გეომეტრია, შექმნას მრავალბირთვული HVA და HNA სხვადასხვა შემადგენლობისა და თვისებების. pH-ის ფუნქციით, გარდამავალი ელემენტის Ti და კომპლექსის ორგანული კომპონენტის კონცენტრაცია, მათი მოლური თანაფარდობა. ეს უნარი გამოიხატება კომპლექსის გაზრდილი სელექციურობით
სუბსტრატებთან, მეტაბოლური პროცესების პროდუქტებთან მიმართებაში, კომპლექსში (ფერმენტში) და სუბსტრატში ბმების გააქტიურება კოორდინაციის გზით და სუბსტრატის ფორმის შეცვლა აქტიური ცენტრის სტერული მოთხოვნების შესაბამისად.
სხეულში ელექტროქიმიური გარდაქმნები, რომლებიც დაკავშირებულია ელექტრონების გადაცემასთან, თან ახლავს ნაწილაკების დაჟანგვის ხარისხის ცვლილებას და ხსნარში რედოქს პოტენციალის გამოჩენას. ამ გარდაქმნებში მთავარი როლი ეკუთვნის მრავალბირთვულ კომპლექსებს GVK და GYAK. ისინი არიან თავისუფალი რადიკალების პროცესების აქტიური რეგულატორები, რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების გადამუშავების სისტემა, წყალბადის ზეჟანგი, ოქსიდანტები, რადიკალები და მონაწილეობენ სუბსტრატების დაჟანგვაში, ასევე ანტიოქსიდანტური ჰომეოსტაზის შენარჩუნებაში და ორგანიზმის ოქსიდაციური სტრესისგან დაცვაში.მათი ფერმენტული მოქმედება ბიოსისტემებზე ფერმენტების მსგავსია (ციტოქრომები, სუპეროქსიდისმუტაზა, კატალაზა, პეროქსიდაზა, გლუტათიონ რედუქტაზა, დეჰიდროგენაზა). ეს ყველაფერი მიუთითებს გარდამავალი ელემენტის კომპლექსონატების მაღალ ანტიოქსიდანტურ თვისებებზე.
7.14. კითხვები და ამოცანები კლასებისა და გამოცდებისთვის თვითშემოწმების მომზადებისთვის
1.მოეცით რთული ნაერთების ცნება. რით განსხვავდებიან ისინი ორმაგი მარილებისგან და რა აქვთ მათ საერთო?
2. შეადგინეთ რთული ნაერთების ფორმულები მათი სახელების მიხედვით: ამონიუმის დიჰიდროქსოტეტრაქლოროპლატინატი (IV), ტრიამმინტრინიტროკობალტი (III), მიეცით მათი მახასიათებლები; მიუთითეთ შიდა და გარე კოორდინაციის სფეროები; ცენტრალური იონი და მისი დაჟანგვის მდგომარეობა: ლიგანდები, მათი რაოდენობა და სიმკვრივე; კავშირების ბუნება. დაწერეთ დისოციაციის განტოლება წყალხსნარში და გამოხატულება მდგრადობის მუდმივობისთვის.
3. რთული ნაერთების ზოგადი თვისებები, დისოციაცია, კომპლექსების მდგრადობა, კომპლექსების ქიმიური თვისებები.
4.როგორ ხასიათდება კომპლექსების რეაქტიულობა თერმოდინამიკური და კინეტიკური პოზიციებიდან?
5.რომელი ამინოკომპლექსები იქნება უფრო გამძლე ვიდრე ტეტრაამინო-სპილენძი (II) და რომელი ნაკლებად გამძლე?
6. მოიყვანეთ ტუტე ლითონის იონების მიერ წარმოქმნილი მაკროციკლური კომპლექსების მაგალითები; d-ელემენტების იონები.
7. რის საფუძველზე ხდება კომპლექსების კლასიფიკაცია ქელატებად? მიეცით ქელატური და არაქელატური რთული ნაერთების მაგალითები.
8. მაგალითად, სპილენძის გლიცინატის გამოყენებით, მიეცით ინტრაკომპლექსური ნაერთების კონცეფცია. დაწერეთ მაგნიუმის კომპლექსონატის სტრუქტურული ფორმულა ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავასთან ნატრიუმის სახით.
9. მიეცით პოლინუკლეარული კომპლექსის სქემატური სტრუქტურული ფრაგმენტი.
10. განსაზღვრეთ პოლინუკლეარული, ჰეტერონუკლეარული და ჰეტერვალენტური კომპლექსები. გარდამავალი ლითონების როლი მათ წარმოქმნაში. ამ კომპონენტების ბიოლოგიური როლი.
11.რა სახის ქიმიური ბმები გვხვდება რთულ ნაერთებში?
12. ჩამოთვალეთ ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის ძირითადი ტიპები, რომლებიც შეიძლება მოხდეს კომპლექსის ცენტრალურ ატომზე. როგორია კომპლექსის გეომეტრია ჰიბრიდიზაციის სახეობიდან გამომდინარე?
13. s-, p- და d-ბლოკების ელემენტების ატომების ელექტრონული აგებულებიდან გამომდინარე, შეადარეთ კომპლექსების წარმოქმნის უნარი და მათი ადგილი კომპლექსების ქიმიაში.
14. განსაზღვრეთ კომპლექსები და კომპლექსონატები. მიეცით მაგალითები, რომლებიც ყველაზე მეტად გამოიყენება ბიოლოგიასა და მედიცინაში. მიეცით თერმოდინამიკური პრინციპები, რომლებზეც დაფუძნებულია ქელატაციური თერაპია. კომპლექსონატების გამოყენება ორგანიზმიდან ქსენობიოტიკების გასანეიტრალებლად და აღმოსაფხვრელად.
15. განვიხილოთ ადამიანის ორგანიზმში ლითონის ლიგანდების ჰომეოსტაზის დარღვევის ძირითადი შემთხვევები.
16. მოიყვანეთ რკინის, კობალტის, თუთიის შემცველი ბიოკომპლექსური ნაერთების მაგალითები.
17. ჰემოგლობინის შემცველი კონკურენტული პროცესების მაგალითები.
18. მეტალის იონების როლი ფერმენტებში.
19. ახსენით, რატომ არის კობალტი რთული ლიგანტების (პოლიდენტატის) კომპლექსებში დაჟანგვის მდგომარეობა +3, ხოლო ჩვეულებრივ მარილებში, როგორიცაა ჰალოგენები, სულფატები, ნიტრატები, ჟანგვის მდგომარეობაა +2?
20.სპილენძს ახასიათებს +1 და +2 ჟანგვის მდგომარეობები. შეუძლია თუ არა სპილენძს ელექტრონის გადაცემის რეაქციების კატალიზირება?
21. შეუძლია თუთიას რედოქს რეაქციების კატალიზაცია?
22.როგორია ვერცხლისწყლის, როგორც შხამის მოქმედების მექანიზმი?
23.რეაქციაში მიუთითეთ მჟავა და ფუძე:
AgNO 3 + 2NH 3 = NO 3.
24. ახსენით, რატომ გამოიყენება ჰიდროქსიეთილის დიფოსფონმჟავას კალიუმ-ნატრიუმის მარილი და არა HEDP.
25.როგორ ხორციელდება სხეულში ელექტრონის ტრანსპორტირება ბიოკომპლექსური ნაერთების შემადგენელი ლითონის იონების დახმარებით?
7.15. სატესტო ამოცანები
1. კომპლექსურ იონში ცენტრალური ატომის დაჟანგვის მდგომარეობა არის 2- უდრის:
ა) -4;
ბ)+2;
2-ზე;
დ)+4.
2. ყველაზე სტაბილური რთული იონი:
ა) 2-, Kn = 8,5x10 -15;
ბ) 2-, Kn = 1.5x10 -30;
გ) 2-, Kn = 4x10 -42;
დ) 2-, Kn = 1x10 -21.
3. ხსნარი შეიცავს 0,1 მოლ ნაერთს PtCl 4 4NH 3. რეაქციაში AgNO 3-თან, იგი წარმოქმნის 0,2 მოლ AgCl ნალექს. მიეცით საწყის ნივთიერებას კოორდინაციის ფორმულა:
ა)Cl;
ბ)Cl 3;
გ)Cl2;
დ) Cl 4.
4. რა ფორმის შედეგად წარმოიქმნება კომპლექსები sp 3 d 2-გი- ჰიბრიდიზაცია?
1) ტეტრაედონი;
2) კვადრატი;
4) ტრიგონალური ბიპირამიდა;
5) ხაზოვანი.
5. აირჩიეთ ნაერთის პენტაამინის ქლოროკობალტის (III) სულფატის ფორმულა:
ა) ნა 3 ;
6)[CoCl2 (NH3)4]Cl;
გ) K2 [Co(SCN) 4];
დ)SO 4;
ე) [Co(H 2 O) 6 ] C1 3 .
6. რომელი ლიგანდებია პოლიდენტატი?
ა) C1 - ;
ბ)H2O;
გ) ეთილენდიამინი;
დ)NH3;
ე) SCN - .
7. კომპლექსური აგენტებია:
ა) ელექტრონული წყვილის დონორი ატომები;
გ) ატომები და იონები, რომლებიც იღებენ ელექტრონულ წყვილებს;
დ) ატომები და იონები, რომლებიც წარმოადგენენ ელექტრონული წყვილების დონორებს.
8. ელემენტები, რომლებსაც აქვთ ყველაზე ნაკლებად რთული ფორმირების უნარი, არის:
ა)ს; გ) დ;
ბ) გვ ; დ) ვ
9. ლიგანდები არიან:
ა) ელექტრონული წყვილის დონორი მოლეკულები;
ბ) ელექტრონული წყვილის მიმღები იონები;
გ) ელექტრონული წყვილების მოლეკულები და იონ-დონორები;
დ) მოლეკულები და იონები, რომლებიც იღებენ ელექტრონულ წყვილებს.
10. კომუნიკაცია კომპლექსის შიდა კოორდინაციის სფეროში:
ა) კოვალენტური გაცვლა;
ბ) კოვალენტური დონორ-აქცეპტორი;
გ) იონური;
დ) წყალბადი.
11. საუკეთესო კომპლექსური აგენტი იქნება:
მოგეხსენებათ, ლითონები კარგავენ ელექტრონებს და ამით ქმნიან. დადებითად დამუხტული ლითონის იონები შეიძლება იყოს გარშემორტყმული ანიონებით ან ნეიტრალური მოლეკულებით, რომლებიც წარმოქმნიან ნაწილაკებს ე.წ. ყოვლისმომცველიდა შეუძლია დამოუკიდებელი არსებობა კრისტალში ან ხსნარში. და მათი კრისტალების კვანძებში რთული ნაწილაკების შემცველი ნაერთები ე.წ რთული ნაერთები.
რთული ნაერთების სტრუქტურა
- ყველაზე რთული ნაერთები აქვს შიდა და გარე სფეროები . რთული ნაერთების ქიმიური ფორმულების დაწერისას შიდა სფერო ჩასმულია კვადრატულ ფრჩხილებში. მაგალითად, კომპლექსურ ნაერთებში K და Cl 2, შიდა სფერო არის ატომების ჯგუფები (კომპლექსები) - - და 2+, ხოლო გარე სფერო არის K + და Cl - იონები, შესაბამისად.
- ცენტრალური ატომი ან იონიშიდა სფერო ეწოდება კომპლექსური აგენტი. ჩვეულებრივ, ლითონის იონები საკმარისი რაოდენობით თავისუფალით მოქმედებენ როგორც კომპლექსური აგენტები - ეს არის p-, d-, f- ელემენტები: Cu 2+, Pt 2+, Pt 4+, Ag +, Zn 2+, Al 3+. და ა.შ. მაგრამ ეს ასევე შეიძლება იყოს ელემენტების ატომები, რომლებიც ქმნიან არამეტალებს. კომპლექსური აგენტის მუხტი ჩვეულებრივ დადებითია, მაგრამ ასევე შეიძლება იყოს უარყოფითი ან ნულოვანი და უდრის ყველა სხვა იონის მუხტების ჯამს. ზემოხსენებულ მაგალითებში კომპლექსური აგენტებია Al 3+ და Ca 2+ იონები.
- კომპლექსური აგენტი გარშემორტყმულიადა უკავშირდება საპირისპირო ნიშნის იონებს ან ნეიტრალურ მოლეკულებს, ე.წ ლიგანდები. ანიონები, როგორიცაა F–, OH–, CN–, CNS–, NO 2–, CO 3 2–, C 2 O 4 2– და ა.შ., ან ნეიტრალური მოლეკულები H 2 O, შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც ლიგანდები კომპლექსურ ნაერთებში. NH 3, CO, NO და ა.შ. ჩვენს მაგალითებში ეს არის OH იონები და NH 3 მოლეკულები. ლიგანდების რაოდენობა სხვადასხვა რთულ ნაერთებში მერყეობს 2-დან 12-მდე. ხოლო თავად ლიგანდების რაოდენობას (სიგმა ბმების რაოდენობას) ე.წ. კომპლექსური აგენტის საკოორდინაციო ნომერი (CN).განსახილველ მაგალითებში გ.ჩ. უდრის 4 და 8.
- კომპლექსის მუხტი(შიდა სფერო) განისაზღვრება, როგორც კომპლექსური აგენტისა და ლიგანდების მუხტების ჯამი.
- გარე სფეროქმნიან იონებს, რომლებიც დაკავშირებულია კომპლექსთან იონური ან ინტერმოლეკულური ბმებით და აქვთ მუხტი, რომლის ნიშანიც საპირისპიროა კომპლექსური აგენტის მუხტის ნიშნისა. გარე სფეროს მუხტის რიცხვითი მნიშვნელობა ემთხვევა შიდა სფეროს მუხტის რიცხვით მნიშვნელობას. რთული ნაერთის ფორმულაში ისინი იწერება კვადრატულ ფრჩხილებში. გარე სფერო შეიძლება სრულიად არ იყოს, თუ შიდა სფერო ნეიტრალურია. ზემოხსენებულ მაგალითებში გარე სფერო იქმნება შესაბამისად 1 K + ion და 2 Cl - იონებით.
რთული ნაერთების კლასიფიკაცია
სხვადასხვა პრინციპებიდან გამომდინარე, რთული ნაერთები შეიძლება კლასიფიცირდეს სხვადასხვა გზით:
- ელექტრული მუხტის მიხედვით: კათიონური, ანიონური და ნეიტრალური კომპლექსები.
- კათიონური კომპლექსები აქვთ დადებითი მუხტი და წარმოიქმნება, თუ ნეიტრალური მოლეკულები კოორდინირებულია დადებითი იონის გარშემო. მაგალითად, Cl 3, Cl 2
- ანიონური კომპლექსისაქვთ უარყოფითი მუხტი და წარმოიქმნება, თუ უარყოფითი იონის მქონე ატომები კოორდინირებულია დადებითი იონის გარშემო. მაგალითად, K, K 2
- ნეიტრალური კომპლექსები აქვთ მუხტი ნულის ტოლი და არ აქვთ გარე სფერო. ისინი შეიძლება წარმოიქმნას ატომის ირგვლივ მოლეკულების კოორდინაციით, ასევე უარყოფითი იონებისა და მოლეკულების ერთდროული კოორდინირებით ცენტრალური დადებითად დამუხტული იონის გარშემო.
- კომპლექსური აგენტების რაოდენობის მიხედვით
- Ერთი ბირთვი - კომპლექსი შეიცავს ერთ ცენტრალურ ატომს, მაგალითად, K2
- მრავალბირთვიანიე- კომპლექსი შეიცავს ორ ან მეტ ცენტრალურ ატომს, მაგალითად,
- ლიგანდის ტიპის მიხედვით
- ატენიანებს – შეიცავს აკვა კომპლექსებს, ე.ი. წყლის მოლეკულები მოქმედებენ როგორც ლიგანდები. მაგალითად, Br 3, Br 2
- ამიაკი - შეიცავს ამინის კომპლექსებს, რომლებშიც ამიაკის მოლეკულები (NH 3) მოქმედებს როგორც ლიგანდები. მაგალითად, Cl 2, Cl
- კარბონილები - ასეთ რთულ ნაერთებში ნახშირბადის მონოქსიდის მოლეკულები მოქმედებენ როგორც ლიგანდები. Მაგალითად, , .
- მჟავა კომპლექსები - რთული ნაერთები, რომლებიც შეიცავს როგორც ჟანგბადის შემცველი, ისე უჟანგბადო მჟავების მჟავე ნარჩენებს ლიგანდებად (F – , Cl – , Br – , I – , CN – , NO 2 – , SO 4 2– , PO 4 3– და ა.შ. და ასევე OH –). მაგალითად, K 4, Na 2
- ჰიდროქსო კომპლექსები - რთული ნაერთები, რომლებშიც ჰიდროქსიდის იონები მოქმედებენ როგორც ლიგანდები: K2, Cs2
რთული ნაერთები შეიძლება შეიცავდეს ლიგანდებს, რომლებიც მიეკუთვნებიან ზემოაღნიშნული კლასიფიკაციის სხვადასხვა კლასს. მაგალითად: K, Br
- ქიმიური თვისებების მიხედვით: მჟავები, ფუძეები, მარილები, არაელექტროლიტები:
- მჟავები - H, H 2
- მიზეზები - (OH)2,OH
- მარილები — Cs3, Cl2
- არაელექტროლიტები —
- კოორდინაციის სფეროში ლიგანდის მიერ დაკავებული ადგილების მიხედვით
კოორდინაციის სფეროში ლიგანდებს შეუძლიათ დაიკავონ ერთი ან რამდენიმე ადგილი, ე.ი. ქმნიან ერთ ან მეტ ბმას ცენტრალურ ატომთან. ამის საფუძველზე ისინი განასხვავებენ:
- მონოდენტური ლიგანდები – ეს არის ლიგანდები, როგორიცაა მოლეკულები H 2 O, NH 3, CO, NO და ა.შ. და არაონები CN -, F -, Cl -, OH -, SCN - და ა.შ.
- ბიდენტატის ლიგანდები . ამ ტიპის ლიგანდები მოიცავს იონებს H 2 N-CH 2 -COO −, CO 3 2− , SO 4 2− , S 2 O 3 2− , ეთილენდიამინის მოლეკულას H 2 N-CH 2 -CH 2 -H 2 N (შემოკლებით en).
- პოლიდენტატის ლიგანდები . ეს არის, მაგალითად, ორგანული ლიგანდები, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე ჯგუფს - CN ან -COOH (EDTA). ზოგიერთ პოლიდენტატ ლიგანდს შეუძლია შექმნას ციკლური კომპლექსები, რომელსაც ეწოდება ქელატები (მაგალითად, ჰემოგლობინი, ქლოროფილი და ა.შ.)
რთული ნაერთების ნომენკლატურა
ჩასაწერად რთული ნაერთის ფორმულა,უნდა გვახსოვდეს, რომ, როგორც ნებისმიერი იონური ნაერთი, ჯერ იწერება კატიონის ფორმულა, შემდეგ კი ანიონის ფორმულა. ამ შემთხვევაში კომპლექსის ფორმულა იწერება კვადრატული ფრჩხილები, სადაც ჯერ იწერება კომპლექსური აგენტი, შემდეგ ლიგანდები.
აქ მოცემულია რამდენიმე წესი, რომელთა დაცვით რთული ნაერთის სახელის ჩამოყალიბება რთული არ იქნება:
- რთული ნაერთების, აგრეთვე იონური მარილების სახელწოდებით, ჯერ ჩამოთვლილია ანიონი, შემდეგ კი კატიონი.
- კომპლექსის სახელზე ჯერ მითითებულია ლიგანდები, შემდეგ კი კომპლექსური აგენტი. ლიგანდები ჩამოთვლილია ანბანური თანმიმდევრობით.
- ნეიტრალურ ლიგანდებს ასევე უწოდებენ მოლეკულებს, დაბოლოება ემატება ანიონურ ლიგანდებს -ო.ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია ყველაზე გავრცელებული ლიგანდების სახელები
| ლიგანდი | ლიგანდის სახელი | ლიგანდი | ლიგანდის სახელი |
| en | ეთილენდიამინი | O2- | ოქსო |
| H2O | აკვა | H- | ჰიდრიდო |
| NH 3 | ამმინ | H+ | ჰიდრო |
| CO | კარბონილი | ოჰ- | ჰიდროქსო |
| არა | ნიტროსილი | SO 4 2- | სულფატო |
| არა - | ნიტროსო | CO 3 2- | კარბონატო |
| NO 2 - | ნიტრო | CN- | ციანო |
| N 3 - | აზიდო | NCS | ტიოციანატო |
| Cl- | ქლორო | C2O42- | ოქსალატო |
| ძმ - | ბრომო |
- თუ ლიგანდების რაოდენობა ერთზე მეტია, მაშინ მათი რიცხვი მითითებულია ბერძნული პრეფიქსებით:
2-დი-, 3-ტრი-, 4-ტეტრა-, 5-პენტა-, 6-ჰექსა-, 7-ჰეპტა-, 8-ოქტა-, 9-ნონა-, 10-დეკა-.
თუ თავად ლიგანდის სახელი უკვე შეიცავს ბერძნულ პრეფიქსს, მაშინ ლიგანდის სახელი იწერება ფრჩხილებში და პრეფიქსი, როგორიცაა:
2-ბის-, 3-ტრის-, 4-ტეტრაკის-, 5-პენტაკის-, 6-ჰექსაკის-.
მაგალითად, Cl 3 ნაერთს ეწოდება ტრის(ეთილენდიამინი)კობალტი(III).
- რთული ანიონების სახელები მთავრდება სუფიქსი - ზე
- ლითონის სახელის შემდეგმიუთითეთ ფრჩხილებში რომაული ციფრებით მისი დაჟანგვის მდგომარეობა.
მაგალითად, დავარქვათ შემდეგი კავშირები:
- კლ
Დავიწყოთ ლიგანდებისგან: წყლის 4 მოლეკულა აღინიშნება როგორც ტეტრააკვა და 2 ქლორიდის იონი - დიქლორო.
ბოლოს და ბოლოს, ანიონიამასთან დაკავშირებით არის ქლორიდის იონი.
ტეტრააკვადიქლოროქრომ ქლორიდი (III)
- K 4
დავიწყოთ ლიგანტებით:რთული ანიონი შეიცავს 4 CN - ლიგანდს, რომლებსაც ტეტრაციანო ეწოდება.
ვინაიდან ლითონი რთული ანიონის ნაწილია, მას ნიკელატი(0) ეწოდება.
ასე რომ სრული სახელია - კალიუმის ტეტრაციანონის ნიკელატი (0)
კატეგორიები,კომპლექსური კავშირებიეს არის მოლეკულური ან იონური ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება ატომში ან იონში ლითონის ან არამეტალის, ნეიტრალური მოლეკულების ან სხვა იონების დამატებით. ისინი შეიძლება არსებობდეს როგორც კრისტალში, ასევე ხსნარში.
კოორდინაციის თეორიის ძირითადი დებულებები და ცნებები.
რთული ნაერთების სტრუქტურისა და თვისებების ასახსნელად 1893 წელს შვეიცარიელმა ქიმიკოსმა ა. ვერნერმა შემოგვთავაზა კოორდინაციის თეორია, რომელშიც მან შემოიტანა ორი ცნება: კოორდინაცია და მეორადი ვალენტობა.
ვერნერის აზრით ძირითადი ვალენტობაეწოდება ვალენტობა, რომლითაც ატომები გაერთიანებულია და წარმოქმნის მარტივ ნაერთებს, რომლებიც ემორჩილებიან თეორიას
ვალენტობა. მაგრამ, ძირითადი ვალენტობის ამოწურვის შემდეგ, ატომს, როგორც წესი, შეუძლია შემდგომი დამატება მეორადი ვალენტობა,რომლის გამოვლინების შედეგად წარმოიქმნება რთული ნაერთი.
პირველადი და მეორადი ვალენტობის ძალების გავლენის ქვეშ, ატომები მიდრეკილნი არიან თანაბრად გარშემორტყმულიყვნენ იონებით ან მოლეკულებით და ამით მოქმედებენ როგორც მიზიდულობის ცენტრი. ასეთ ატომებს ე.წ ცენტრალური ან კომპლექსური აგენტები.იონებს ან მოლეკულებს, რომლებიც უშუალოდ უკავშირდება კომპლექსურ აგენტს, ეწოდება ლიგანდები.
ლიგანდები და იონები მიმაგრებულია ძირითადი ვალენტობის მეშვეობით, ხოლო იონები და მოლეკულები ემატება მეორადი ვალენტობის მეშვეობით.
ლიგანდის მიზიდვას კომპლექსური აგენტის მიმართ კოორდინაცია ეწოდება, ხოლო ლიგანდების რაოდენობას კომპლექსური აგენტის კოორდინაციის რიცხვი.
შეგვიძლია ვთქვათ, რომ რთული ნაერთები არის ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შედგება ცენტრალური ატომისგან (ან იონისგან) პირდაპირ დაკავშირებული სხვა მოლეკულების ან იონების გარკვეულ რაოდენობასთან, რომელსაც ლიგანდები ეწოდება.
ლითონის კათიონები (Co +3, Pt +4, Cr +3, Cu +2 Au +3 და სხვ.) ყველაზე ხშირად მოქმედებენ როგორც კომპლექსური აგენტები.
Cl -, CN -, NCS -, NO 2 -, OH -, SO 4 2- იონები და ნეიტრალური მოლეკულები NH 3, H 2 O, ამინები, ამინომჟავები, ალკოჰოლები, თიოალკოჰოლები, pH 3, ეთერები შეიძლება იმოქმედონ როგორც ლიგანდები.
კომპლექსური აგენტის მახლობლად ლიგანდის მიერ დაკავებული საკოორდინაციო ადგილების რაოდენობას ეწოდება მისი კოორდინაციის უნარი ან დენტაცია.
ლიგანდები, რომლებიც მიმაგრებულია კომპლექსურ აგენტზე ერთი ბმის საშუალებით, იკავებენ ერთ საკოორდინაციო ადგილს და უწოდებენ მონოდენტატს (Cl -, CN -, NCS -). თუ ლიგანდი მიმაგრებულია კომპლექსურ აგენტთან რამდენიმე ბმის მეშვეობით, მაშინ ეს არის პოლიდენტატი. მაგალითად: SO 4 2-, CO 3 2- არის ორმხრივი.
კომპლექსური აგენტი და ლიგანდები ქმნიან შიდა სფერონაერთები ან კომპლექსი (ფორმულებში კომპლექსი მოთავსებულია კვადრატულ ფრჩხილებში). წარმოადგენენ იონები, რომლებიც უშუალოდ არ უკავშირდება კომპლექსურ აგენტს გარე კოორდინაციის სფერო.
გარე სფეროს იონები ლიგანდებთან შედარებით ნაკლებად მჭიდროდ არის შეკრული და სივრცით დაშორებულია კომპლექსური აგენტისგან. ისინი ადვილად იცვლება სხვა იონებით წყალხსნარებში.
მაგალითად, ნაერთ K 3-ში კომპლექსური აგენტია Fe +2, ლიგანდები არის CN -. ორი ლიგანდი მიმაგრებულია ძირითადი ვალენტობის გამო, ხოლო 4 - მეორადი ვალენტობის გამო, ამიტომ საკოორდინაციო ნომერია 6.
Fe +2 იონი ლიგანდებთან CN - წარმოადგენს შიდა სფერო ან კომპლექსიდა K იონები + გარე კოორდინაციის სფერო:
როგორც წესი, კოორდინაციის რიცხვი უდრის ლითონის კატიონის ორჯერ მუხტს, მაგალითად: ერთჯერადი დამუხტული კატიონების კოორდინაციის რიცხვი უდრის 2-ს, 2-დამუხტულს - 4-ს, ხოლო 3-დამუხტულს - 6-ს. თუ ელემენტს აქვს ცვლადი დაჟანგვის მდგომარეობა, შემდეგ კი მისი კოორდინაციის რიცხვი იზრდება. ზოგიერთი კომპლექსური აგენტისთვის, კოორდინაციის რიცხვი მუდმივია, მაგალითად: Co +3, Pt +4, Cr +3 აქვთ კოორდინაციის რიცხვი 6-ის ტოლი, B +3, Be +2, Cu +2, Au +3. იონების საკოორდინაციო რიცხვია 4. იონების უმეტესობისთვის კოორდინაციის რიცხვი ცვალებადია და დამოკიდებულია გარე სფეროს იონების ბუნებაზე და კომპლექსების წარმოქმნის პირობებზე.
