Föreningar kallas komplexa, i noderna av kristallerna av vilka det finns komplex (komplexa joner) som kan existera oberoende.

Värdet av komplexa föreningar för olika teknikområden är mycket högt. Ämnesförmågan att bilda komplexa föreningar används för att utveckla effektiva metoder för att erhålla kemiskt rena metaller från malmer, sällsynta metaller, ultrarena halvledarmaterial, katalysatorer, färgämnen, läkemedel, natur- och avloppsvattenrening, kalkupplösning i ånggeneratorer, etc.

De första komplexa föreningarna syntetiserades i mitten av 1800-talet. Grundaren av teorin om komplexa föreningar var den schweiziska vetenskapsmannen Werner, som utvecklade 1893 koordinationsteori . Ett stort bidrag till kemin av komplexa föreningar gjordes av ryska forskare L.A. Chugaev, I.I. Chernyaev och deras elever.

Struktur av komplexa föreningar:

1. I varje komplex förening, inre och yttre sfärer. Den inre sfären kallas komplexet. När du skriver kemiska formler för komplexa föreningar är den inre sfären omgiven av hakparenteser. Till exempel, i komplexa föreningar a) K 2 [BeF 4], b) Cl 2 är den inre sfären uppbyggd av grupper av atomer - komplex a) [BeF 4] 2- och b) 2+, och den yttre sfären utgörs av joner a) 2K + respektive b) 2Cl - .

2. I molekylen av någon komplex förening intar en av jonerna, vanligtvis positivt laddade, eller en atom i den inre miljön en central plats och kallas komplexbildande medel. I formeln för ett komplex (inre sfär) anges det komplexbildande medlet först. I de givna exemplen är dessa joner a) Be 2+ och b) Zn 2+.

De komplexbildande medlen är atomer eller oftare metalljoner relaterade till p-, d-, f-element och som har ett tillräckligt antal fria orbitaler (Cu 2+, Pt 2+, Pt 4+, Ag+, Zn 2+, Al 3+, etc. ).

3. Runt komplexbildaren finns (eller, som man säger, koordinerat) ett visst antal motsatt laddade joner eller elektriskt neutrala molekyler, som kallas ligander(eller tillägg). I detta fall är dessa a) F-joner - och b) NH 3-molekyler.

Anjoner F-, OH-, CN-, CNS-, NO 2-, CO 3 2- , C 2 O 4 2-, etc., neutrala molekyler H 2 O, NH 3, CO, NO och etc.

Antalet koordinationsställen som upptas av ligander runt det komplexbildande medlet (i de enklaste fallen antalet ligander som omger det komplexbildande medlet) kallas koordinationsnummer (c.h.) för det komplexbildande medlet. Koordinationsnumren för olika komplexbildare varierar från 2 till 12.

De mest karakteristiska koordinationstalen i lösningar och laddningen av den centrala jonen (komplexbildaren) jämförs nedan:

Obs: De vanligaste koordinationsnumren är understrukna när två olika typer av koordination är möjliga.

I de övervägda exemplen är koordinationsnumren för de komplexbildande medlen: a) k.ch. (Var 2+) = 4, b) c.h. (Zn 2+) = 4.

B. Sedan kallar de numren och namnen på neutrala ligander:

B. Efternamnet är komplexbildaren i genitivfallet, vilket anger graden av dess oxidation (inom parentes inom romerska siffror efter namnet på komplexbildaren).

Till exempel är Cl klortriamminplatina(II)klorid.

Om metallen bildar en jon med ett oxidationstillstånd, kanske den inte ingår i komplexets namn. Till exempel är Cl2 tetraaminzinkdiklorid.

2. Namn på den komplexa anjonen bildas på liknande sätt, med tillägget av suffixet "at" till roten av det latinska namnet på komplexbildaren (till exempel ferrat, nickelat, kromat, koboltat, kuprat, etc.). Till exempel:

K2 - kaliumhexaklorplatinat (IV);

Ba2-bariumtetrarodanodiamminkromat (III);

K3 - hexacyanoferrat (III) kalium;

K2 - kaliumtetrafluorberyllat.

3. Namn på neutrala komplexa partiklar bildas på samma sätt som katjoner, men komplexbildaren kallas i nominativfallet, och graden av dess oxidation anges inte, eftersom det bestäms av komplexets elektroneutralitet. Till exempel:

diklordiaminplatina;

Tetrakarbonylnickel.

Klassificering av komplexa föreningar. Komplexa föreningar är mycket olika i struktur och egenskaper. Deras klassificeringssystem är baserade på olika principer:

1. Beroende på den elektriska laddningens natur särskiljs katjoniska, anjoniska och neutrala komplex.

Ett komplex med positiv laddning kallas katjoniskt, till exempel 2+, med negativ laddning - anjoniskt, till exempel 2-, med nollladdning - neutral, till exempel.

2. Typerna av ligander är:

a) syror, till exempel:

H är vätetrakloraurat (III);

H2-hexaklorplatinat (IV) väte;

b) skäl, till exempel:

(OH)2-tetraamminkoppar(II)hydroxid;

OH - diaminsilverhydroxid;

c) salt, till exempel:

K3 - kaliumhexahydroxoaluminat;

Cl3 - hexaaquachromium (III) klorid;

d) icke-elektrolyter, till exempel diklordiaminplatina.

Bildning av kemiska bindningar i komplexa föreningar. För att förklara bildningen och egenskaperna hos komplexa föreningar används för närvarande ett antal teorier:

1) metod för valensbindningar (MVS);

2) teorin om kristallfältet;

3) metoden för molekylära orbitaler.

Enligt MVS under bildandet av komplex mellan det komplexbildande medlet och liganderna uppstår en kovalent bindning längs donator-acceptor mekanism . Komplexbildare har lediga orbitaler; spela rollen som acceptanter. Som regel är olika lediga orbitaler av det komplexbildande medlet involverade i bildningen av bindningar; därför sker hybridisering av dem. Ligander har ensamma elektronpar och spelar rollen som donatorer i donator-acceptormekanismen för kovalent bindning.

Tänk till exempel på bildandet av 2+-komplexet. Elektroniska formler för valenselektroner:

Zn-atom - 3d104s2;

Zinkjonkomplexbildare

Zn 2+ - 3d 10 4s 0

Som kan ses har zinkjonen på den yttre elektroniska nivån fyra lediga atomorbitaler nära energi (en 4s och tre 4p), som kommer att genomgå sp 3 hybridisering; Zn2+-jonen, som ett komplexbildande medel, har c.h.=4.

När en zinkjon interagerar med ammoniakmolekyler, vars kväveatomer har ensamma elektronpar (: NH 3), bildas ett komplex:

Komplexets rumsliga struktur bestäms av typen av hybridisering av det komplexbildande medlets atomära orbitaler (i detta fall en tetraeder). Koordinationsnumret beror på antalet lediga orbitaler hos det komplexbildande medlet.

Vid bildandet av donator-acceptorbindningar i komplex kan inte bara s- och p-orbitaler, utan även d-orbitaler användas. I dessa fall sker hybridisering med deltagande av d-orbitaler. Tabellen nedan visar några typer av hybridisering och deras motsvarande rumsliga strukturer:

Således gör MVS det möjligt att förutsäga komplexets sammansättning och struktur. Denna metod kan dock inte förklara sådana egenskaper hos komplex som styrka, färg och magnetiska egenskaper. Ovanstående egenskaper hos komplexa föreningar beskrivs av kristallfältsteorin.

Dissociation av komplexa föreningar i lösningar. De inre och yttre sfärerna av en komplex förening skiljer sig mycket åt i stabilitet.

Partiklar som finns i den yttre sfären är förknippade med den komplexa jonen huvudsakligen av elektrostatiska krafter (jonbindning) och spjälkas lätt av i en vattenlösning, som joner av starka elektrolyter.

Dissociationen (sönderfallet) av en komplex förening till joner i den yttre sfären och en komplex jon (komplex) kallas primär. Det fortsätter nästan helt, till slutet, enligt typen av dissociation av starka elektrolyter.

Till exempel kan processen för primär dissociation under upplösningen av kaliumtetrafluorberyllat skrivas enligt schemat:

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

Ligander, belägna i den komplexa föreningens inre sfär, förknippas med komplexbildaren genom starka kovalenta bindningar bildade enligt donator-acceptormekanismen, och dissociationen av komplexa joner i lösning sker som regel i liten utsträckning enl. typen av dissociation av svaga elektrolyter, dvs. reversibel tills jämvikt är etablerad. Det reversibla sönderfallet av den inre sfären av en komplex förening kallas sekundär dissociation. Till exempel dissocierar tetrafluorberyllatjonen endast delvis, vilket uttrycks av ekvationen

[BeF 4 ] 2- D Be 2+ + 4F - (sekundär dissociationsekvation).

Dissociationen av ett komplex som en reversibel process kännetecknas av en jämviktskonstant som kallas instabilitetskonstanten för komplexet K n.

För exemplet i fråga:

K n - tabellvärde (referensvärde). Instabilitetskonstanterna, vars uttryck inkluderar koncentrationerna av joner och molekyler, kallas koncentrationskonstanter. Mer stringenta och oberoende av lösningens sammansättning och jonstyrka är K n, innehållande istället för koncentrationen av aktiviteten hos joner och molekyler.

Kn-värdena för olika komplex varierar mycket och kan tjäna som ett mått på deras stabilitet. Ju stabilare den komplexa jonen är, desto lägre är dess instabilitetskonstant.

Således bland liknande föreningar med olika värden på instabilitetskonstanter

det mest stabila komplexet är , och det minst stabila är .

Som vilken jämviktskonstant som helst, instabilitetskonstant beror endast på typen av komplexjon, komplexbildare och ligander, lösningsmedel samt temperatur och beror inte på koncentrationen (aktiviteten) av ämnen i lösning.

Ju större laddningar av det komplexbildande medlet och liganderna är och ju mindre radier de har, desto högre stabilitet är komplexen. . Styrkan hos de komplexa joner som bildas av metallerna i de sekundära undergrupperna är högre än styrkan hos de joner som bildas av metallerna i huvudundergrupperna.

Processen för nedbrytning av komplexa joner i lösning fortskrider i många steg, med successiv eliminering av ligander. Till exempel sker dissociationen av koppar (II) 2+ ammoniakjonen i fyra steg, motsvarande separationen av en, två, tre och fyra ammoniakmolekyler:

För en jämförande bedömning av styrkan hos olika komplexa joner används inte dissociationskonstanten för enskilda steg, utan den allmänna instabilitetskonstanten för hela komplexet, som bestäms genom att multiplicera motsvarande stegvisa dissociationskonstanter. Till exempel kommer instabilitetskonstanten för 2+-jonen att vara lika med:

K H \u003d K D1 K D2 K D3 K D4 \u003d 2,1 10 -13.

För att karakterisera styrkan (stabiliteten) hos komplex används också den reciproka av instabilitetskonstanten, den kallas stabilitetskonstanten (Kst) eller komplexbildningskonstanten:

Jämvikten för dissociation av en komplex jon kan skiftas av ett överskott av ligander i riktning mot dess bildning, och en minskning av koncentrationen av en av dissociationsprodukterna, tvärtom, kan leda till fullständig förstörelse av komplexet.

Kvalitativa kemiska reaktioner upptäcker vanligtvis endast yttre sfärjoner eller komplexa joner.Även om allt beror på saltets löslighetsprodukt (SP), vars bildande skulle fortsätta med tillsats av lämpliga lösningar i kvalitativa reaktioner. Detta kan ses av följande reaktioner. Om en lösning innehållande en komplex jon + påverkas av en lösning av någon klorid, så bildas ingen fällning, även om en fällning av silverklorid frigörs från lösningar av vanliga silversalter när klorider tillsätts.

Uppenbarligen är koncentrationen av silverjoner i lösningen för låg, så att när även ett överskott av kloridjoner införs i den, skulle det vara möjligt att uppnå värdet för löslighetsprodukten av silverklorid (PR AgCl = 1,8 10 - 10). Efter tillsatsen av kaliumjodidkomplexet till lösningen fälls emellertid en fällning av silverjodid ut. Detta bevisar att silverjoner fortfarande finns i lösningen. Oavsett hur liten deras koncentration, men det visar sig vara tillräckligt för bildandet av en fällning, eftersom. PR AGI \u003d 1 10 -16, dvs. mycket mindre än för silverklorid. På samma sätt erhålls under inverkan av en lösning av H 2 S en fällning av silversulfid Ag 2 S, vars löslighetsprodukt är 10 -51.

Jonmolekylära ekvationer för de pågående reaktionerna har formen:

I - D AgI↓ + 2NH 3

2 + + H2S D Ag2S↓ + 2NH3 + 2NH4+.

Komplexa föreningar med en instabil inre sfär kallas dubbla salter. De betecknas på olika sätt, nämligen som föreningar av molekyler. Till exempel: CaCO3Na2CO3; CuCl2-KCl; KCl·MgCl2; 2NaCl • CoCl2. dubbla salter kan betraktas som föreningar i kristallgitterställena av vilka det finns identiska anjoner, men olika katjoner; kemiska bindningar i dessa föreningar är övervägande joniska till sin natur och därför dissocierar de i vattenlösningar nästan fullständigt till separata joner. Om till exempel kaliumklorid och koppar(II)klorid löses i vatten, uppstår dissociation beroende på typen av stark elektrolyt:

CuCl 2 KCl \u003d Cu 2+ + 3Cl - + K+.

Alla joner som bildas i en dubbelsaltlösning kan detekteras med hjälp av lämpliga kvalitativa reaktioner.

Reaktioner i lösningar av komplexa föreningar. Jämviktsförskjutningen i utbytesreaktioner i elektrolytlösningar som involverar komplexa joner bestäms av samma regler som i lösningar av enkla (icke-komplexa) elektrolyter, nämligen: jämvikten skiftar i riktning mot den mest fullständiga bindningen av joner (komplexbildare, ligander) , joner i den yttre sfären), vilket leder till bildning av olösliga, svårlösliga ämnen eller svaga elektrolyter.

I detta avseende, i lösningar av komplexa föreningar, är reaktioner möjliga:

1) utbyte av joner i den yttre sfären, där sammansättningen av den komplexa jonen förblir konstant;

2) intrasfärutbyte.

Den första typen av reaktion realiseras i de fall då det leder till bildning av olösliga och dåligt lösliga föreningar. Ett exempel är interaktionen av K 4 respektive K 3 med katjonerna Fe 3+ och Fe 2+, vilket ger en fällning av preussisk blå Fe 4 3 och turnbull blue Fe 3 2:

3 4- + 4Fe 3+ = Fe 4 3 ↓,

Preussisk blå

2 3- + 3Fe 2+ = Fe 3 2 ↓.

turnbull blå

Reaktioner av den andra typenär möjliga i de fall då detta leder till bildandet av ett mer stabilt komplex, dvs. med ett lägre värde på K n, Till exempel:

2S2O32-D3- + 2NH3.

K n: 9,3 10 -8 1 10 -13

Vid nära värden på Kn bestäms möjligheten för en sådan process av överskottet av den konkurrerande liganden.

För komplexa föreningar är redoxreaktioner också möjliga, som äger rum utan att ändra den komplexa jonens atomsammansättning, men med en förändring i dess laddning, till exempel:

2K3 + H2O2 + 2KOH \u003d 2K4 + O2 + 2H2O.

komplexa föreningar.

Alla oorganiska föreningar är indelade i två grupper:

1. första ordningens föreningar, ᴛ.ᴇ. föreningar som lyder teorin om valens;

2. anslutningar av högre ordning, ᴛ.ᴇ. föreningar som inte följer begreppen valensteorin. Högre ordningens föreningar inkluderar hydrater, ammoniater, etc.

CoCl 3 + 6 NH 3 \u003d Co (NH 3) 6 Cl 3

Werner (Schweiz) introducerade i kemin idéer om föreningar av högre ordning och gav dem namnet komplexa föreningar. Han hänvisade till CS alla de mest stabila föreningarna av högre ordning, som i en vattenlösning antingen inte sönderdelas i beståndsdelar alls, eller sönderdelas i liten utsträckning. 1893 föreslog Werner att vilket element som helst, efter mättnad, också kan uppvisa en extra valens - samordna. Enligt Werners koordinationsteori finns det i varje CS:

Cl3: komplexbildare (KO \u003d Co), ligander (NH 3), koordinationsnummer (CN \u003d 6), inre sfär, yttre miljö (Cl 3), koordinationskapacitet.

Den centrala atomen i den inre sfären, runt vilken joner eller molekyler är grupperade, kallas komplexbildande medel. Rollen av komplexbildare utförs oftast av metalljoner, mindre ofta av neutrala atomer eller anjoner. Joner eller molekyler som koordinerar runt en central atom i den inre sfären kallas ligander. Ligander är anjoner: G -, OH-, CN-, CNS-, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2-, neutrala molekyler: H 2 O, CO, G 2, NH 3, N 2 H 4 . samordningsnummer är antalet platser i komplexets inre sfär som är upptagna av ligander. CN är vanligtvis högre än oxidationstillståndet. CN = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12. De vanligaste CN = 4, 6, 2. Dessa siffror motsvarar den mest symmetriska konfigurationen av komplexet - oktaedrisk (6), tetraedrisk (4) och linjär (2). KCH avundsjuka på typen av komplexbildare och ligander, såväl som på storlekarna på CO och ligander. Koordinationsförmåga hos liganderär antalet platser i den inre sfären av komplexet som upptas av varje ligand. För de flesta ligander är koordinationskapaciteten enhet ( entandade ligander), mindre än två ( tvåtandade ligander), det finns ligander med högre kapacitet (3, 4, 6) - polydentate ligander. Laddningen av komplexet måste vara numeriskt lika med den totala yttre sfären och motsatt i tecken till den. 3+ Cl3-.

Nomenklatur av komplexa föreningar. Många komplexa föreningar har behållit sina historiska namn förknippade med färgen eller namnet på vetenskapsmannen som syntetiserade dem. Idag används IUPAC-nomenklaturen.

Ionlistningsordning. Det är vanligt att först kalla anjonen, sedan katjonen, medan roten till det latinska namnet KO används i anjonens namn, och dess ryska namn i genitivfallet används i katjonens namn.

Cl är diamminsilverklorid; K2 - kaliumtriklorkuprat.

Ordning för listning av ligander. Liganderna i komplexet är listade i följande ordning: anjoniska, neutrala, katjoniska - utan separation med bindestreck. Anjoner listas i ordningen H-, O 2-, OH-, enkla anjoner, komplexa anjoner, polyatomära anjoner, organiska anjoner.

SO 4 - klornitro(+4)

Slut på samordningsgrupper. Neutrala grupper heter samma namn som molekyler. Undantagen är vatten (H 2 O), amin (NH 3). Vokalen ʼʼОʼʼ läggs till negativt laddade anjoner

– hexocyanoferrat (+3) hexaminakobalt (+3)

Prefix som anger antalet ligander.

1 - mono, 2 - di, 3 - tre, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - okta, 9 - nona, 10 - deca, 11 - indeca, 12 - dodeca, många - poly.

Prefixen bis-, tris- används före ligander med komplexa namn, där det redan finns mono-, di-, etc. prefix.

Cl 3 - tris (etylendiamin) järnklorid (+3)

Namnen på komplexa föreningar anger först den anjoniska delen i nominativfallet och med suffixet -at, och sedan den katjoniska delen i genitivfallet. Samtidigt, före namnet på den centrala atomen i både de anjoniska och katjoniska delarna av föreningen, listas alla ligander som är koordinerade runt den, vilket anger deras antal i grekiska siffror (1 - mono (vanligtvis utelämnad), 2 - di, 3 - tre, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - okta). Suffixet -o läggs till namnen på liganderna, och anjoner kallas först, och sedan neutrala molekyler: Cl- - klor, CN- - cyano, OH- - hydroxo, C2O42- - oxalato, S2O32- - tiosulfato, ( CH3) 2NH - dimetylamino och etc. Undantag: namnen på H2O och NH3 som ligander är följande: ʼʼaquaʼʼ och ʼʼamminʼʼ. Om den centrala atomen är en del av katjonen används det ryska namnet på elementet, följt av dess oxidationstillstånd inom parentes i romerska siffror. För den centrala atomen i anjonens sammansättning används elementets latinska namn och oxidationstillståndet anges före detta namn. För grundämnen med konstant oxidationstillstånd kan det utelämnas. När det gäller icke-elektrolyter indikeras inte heller centralatomens oxidationstillstånd, eftersom det bestäms baserat på komplexets elektriska neutralitet. Titelexempel:

Cl2 - diklor-tetramin-platina(IV)klorid,

OH - diamin-silver(I)hydroxid.

Klassificering av komplexa föreningar. Flera olika klassificeringar av COP används.

1. genom att tillhöra en viss klass av föreningar:

komplexa syror - H 2

komplexa baser -

komplexa salter - K 2

2. Genom liganders natur: vattenkomplex, ammoniak. Cyanid, halogenid, etc.

Vattenkomplex är komplex i vilka vattenmolekyler fungerar som ligander, till exempel är Cl 2 hexaakvakalciumklorid. Amminater och aminater är komplex i vilka liganderna är molekyler av ammoniak och organiska aminer, t.ex.: SO 4 - tetramminkoppar(II)sulfat. Hydroxokomplex. I dem fungerar OH-joner som ligander. Särskilt karakteristiskt för amfotära metaller. Exempel: Na2 - natriumtetrahydroxozinkat (II). Syrakomplex. I dessa komplex är liganderna anjon-sura rester, till exempel K 4 - kaliumhexacyanoferrat(II).

3. genom tecknet på laddningen av komplexet: katjonisk, anjonisk, neutral

4. enligt CS:s interna struktur: beroende på antalet kärnor som utgör komplexet:

mononukleär - H 2, binukleär - Cl 5, etc.,

5. av frånvaro eller närvaro av cykler: enkla och cykliska CS:er.

Cykliska eller kelatkomplex (tång). Οʜᴎ innehåller en bi- eller polydentatligand, som så att säga fångar den centrala atomen M som cancerklor: Exempel: Na 3 - natriumtrioxalato-(III) ferrat, (NO 3) 4 - trietylendiamino-platina (IV) nitrat .

Gruppen av kelatkomplex inkluderar också intrakomplexa föreningar där den centrala atomen är en del av cykeln och bildar bindningar med ligander på olika sätt: genom utbyte och donator-acceptormekanismer. Sådana komplex är mycket karakteristiska för aminokarboxylsyror, till exempel bildar glycin kelater med Cu 2+, Pt 2+-joner:

Kelatföreningar är särskilt starka, eftersom den centrala atomen i dem är så att säga blockerad av en cyklisk ligand. Kelater med fem- och sexledade ringar är de mest stabila. Komplexer binder metallkatjoner så starkt att när de tillsätts löses sådana svårlösliga ämnen som CaSO 4 , BaSO 4 , CaC 2 O 4 , CaCO 3. Av denna anledning används de för att mjuka upp vatten, för att binda metalljoner under färgning, bearbetning av fotografiska material och i analytisk kemi. Många komplex av kelattyp har en specifik färg och i samband med detta är motsvarande ligandföreningar mycket känsliga reagenser för övergångsmetallkatjoner. Till exempel fungerar dimetylglyoxim [С(CH 3)NOH] 2 som ett utmärkt reagens för Ni2+, Pd2+, Pt2+, Fe2+, etc. katjoner.

Stabilitet av komplexa föreningar. Instabilitetskonstant. När CS löses i vatten sker nedbrytning och den inre sfären beter sig som en helhet.

K = K + + -

Tillsammans med denna process sker dissociationen av komplexets inre sfär i liten utsträckning:

Ag + + 2CN -

För att karakterisera stabiliteten hos CS introducerar vi instabilitetskonstant lika med:

Instabilitetskonstanten är ett mått på styrkan hos CS. Ju mindre K är, desto fastare COP.

Isomerism av komplexa föreningar. För komplexa föreningar är isomerism mycket vanligt och det finns:

1. Solvatisomerism finns i isomerer när fördelningen av vattenmolekyler mellan den inre och yttre sfären inte är densamma.

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

lila ljusgrön mörkgrön

2.Ionisering isomerism är relaterad till den olika lättheten att dissociera joner från komplexets inre och yttre sfärer.

4Cl2]Br24Br2]Cl2

SO 4 och Br - sulfat bromo-pentamin-kobolt (III) och bromidsulfat-pentamin-kobolt (III).

C och NO 2 - klorid nitro-klor-dietylendiamino-kobolt (III) initrit diklor-dietylendiamino-kobolt (III).

3. Koordinationsisomerism finns endast i bikomplexa föreningar

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

Koordinationsisomerism förekommer i de komplexa föreningar där både katjonen och anjonen är komplexa.

Till exempel är tetraklor-(II)platinat-tetrammin-krom(II)- och tetraklor-(II)tetramin-platina(II)-kromat koordinationsisomerer

4. Kommunikationsisomerism inträffar endast när monodentate ligander kan koordineras genom två olika atomer.

5. Rumslig isomerism på grund av det faktum att samma ligander finns runt CO eller nära (cis), eller tvärtom ( Trans).

Cis-isomer (orange kristaller) Trans-isomer (gula kristaller)

Isomerer av diklor-diammin-platina

Med ett tetraedriskt arrangemang av ligander är cis-trans-isomerism omöjligt.

6. Spegel (optisk) isomerism, till exempel i diklor-dietylendiamino-krom (III) + katjon:

Liksom i fallet med organiska ämnen har spegelisomerer samma fysikaliska och kemiska egenskaper och skiljer sig i kristallernas asymmetri och rotationsriktningen för ljuspolarisationsplanet.

7. Ligand isomerism t.ex. för (NH2)2(CH2)4 är följande isomerer möjliga: (NH2) - (CH2)4-NH2, CH3-NH-CH2-CH2-NH-CH3 NH2-CH (CH3)-CH2-CH2-NH2

Problemet med kommunikation i komplexa föreningar. Kopplingens karaktär i CS är annorlunda, och tre tillvägagångssätt används för närvarande för förklaring: VS-metoden, MO-metoden och metoden för kristallfältsteorin.

Solens metod Pauline presenterade. De viktigaste bestämmelserna i metoden:

1. En bindning i ett CS bildas som ett resultat av en donator-acceptor-interaktion. Liganderna tillhandahåller elektronpar, medan det komplexbildande medlet ger fria orbitaler. Ett mått på bindningsstyrka är graden av orbital överlappning.

2. CO-orbitaler genomgår hybridisering, typen av hybridisering bestäms av ligandernas antal, natur och elektroniska struktur. Hybridisering av CO bestäms av komplexets geometri.

3. Ytterligare förstärkning av komplexet uppstår på grund av det faktum att tillsammans med s-bindningen bildas en p-bindning.

4. Komplexets magnetiska egenskaper bestäms av antalet oparade elektroner.

5. Under bildandet av ett komplex kan fördelningen av elektroner i orbitaler förbli både vid neutrala atomer och genomgå förändringar. Det beror på typen av ligander, dess elektrostatiska fält. En spektrokemisk serie av ligander har utvecklats. Om liganderna har ett starkt fält förskjuter de elektronerna, vilket gör att de paras ihop och bildar en ny bindning.

Spektrokemisk serie av ligander:

CN - >NO2 - >NH3 >CNS - >H2O>F - >OH - >Cl - >Br -

6. VS-metoden gör det möjligt att förklara bindningsbildning även i neutrala och classter-komplex

K 3 K 3

1. Ligander skapar ett starkt fält i den första CS och ett svagt fält i den andra

2. Rita valensorbitaler för järn:

3. Betrakta donatoregenskaperna hos ligander: CN - har fria elektronorbitaler och är donatorer av elektronpar.
Hosted på ref.rf
CN - har ett starkt fält, verkar på 3d-orbitaler och komprimerar dem.

Som ett resultat bildas 6 bindningar, medan de inre 3 dorbitalen, ᴛ.ᴇ, deltar i kopplingen. ett intraorbitalt komplex bildas. Komplexet är paramagnetiskt och lågspin, eftersom det finns en oparad elektron. Komplexet är stabilt, eftersom ockuperade inre orbitaler.

Joner F - har fria elektronorbitaler och är donatorer av elektronpar, har ett svagt fält och kan därför inte kondensera elektroner på 3d-nivå.

Som ett resultat bildas ett paramagnetiskt, högspin, yttre orbitalkomplex. Instabil och reaktiv.

Fördelar med VS-metoden: informativ

Nackdelar med VS-metoden: metoden är lämplig för ett visst urval av ämnen, metoden förklarar inte de optiska egenskaperna (färgen), gör ingen energibedömning, eftersom i vissa fall bildas ett kvadratiskt komplex istället för det mer energimässigt gynnsamma tetraedriska.

komplexa föreningar. - koncept och typer. Klassificering och funktioner i kategorin "Komplexa föreningar." 2017, 2018.

Allmän kemi: lärobok / A. V. Zholnin; ed. V. A. Popkova, A. V. Zholnina. - 2012. - 400 s.: ill.

Kapitel 7. KOMPLEXA FÖRENINGAR

Kapitel 7. KOMPLEXA FÖRENINGAR

De komplexbildande elementen är livets organisatörer.

K. B. Yatsimirsky

Komplexa föreningar är den mest omfattande och mångsidiga klassen av föreningar. Levande organismer innehåller komplexa föreningar av biogena metaller med proteiner, aminosyror, porfyriner, nukleinsyror, kolhydrater och makrocykliska föreningar. De viktigaste processerna för vital aktivitet fortsätter med deltagande av komplexa föreningar. Vissa av dem (hemoglobin, klorofyll, hemocyanin, vitamin B 12, etc.) spelar en betydande roll i biokemiska processer. Många läkemedel innehåller metallkomplex. Till exempel insulin (zinkkomplex), vitamin B 12 (koboltkomplex), platinol (platinakomplex) etc.

7.1. SAMORDNINGSTEORI OM A. WERNER

Strukturen av komplexa föreningar

Under interaktionen av partiklar observeras ömsesidig koordination av partiklar, vilket kan definieras som processen för komplexbildning. Till exempel slutar processen för hydrering av joner med bildandet av vattenkomplex. Komplexbildningsreaktioner åtföljs av överföring av elektronpar och leder till bildning eller förstörelse av högre ordningens föreningar, de så kallade komplexa (koordinations) föreningarna. En egenskap hos komplexa föreningar är närvaron i dem av en koordinationsbindning som uppstod enligt donator-acceptormekanismen:

Komplexa föreningar är föreningar som finns både i kristallint tillstånd och i lösning.

vilket är närvaron av en central atom omgiven av ligander. Komplexa föreningar kan betraktas som komplexa föreningar av högre ordning, bestående av enkla molekyler som kan existera oberoende i lösning.

Enligt Werners koordinationsteori, i en komplex förening, inre Och yttre sfären. Den centrala atomen med dess omgivande ligander bildar komplexets inre sfär. Den är vanligtvis omgiven av hakparenteser. Allt annat i en komplex sammansättning är den yttre sfären och skrivs inom hakparenteser. Ett visst antal ligander placeras runt den centrala atomen, vilket bestäms samordningsnummer(kch). Antalet koordinerade ligander är oftast 6 eller 4. Liganden upptar ett koordinationsställe nära den centrala atomen. Koordination förändrar egenskaperna hos både liganderna och den centrala atomen. Ofta kan koordinerade ligander inte detekteras med kemiska reaktioner som är karakteristiska för dem i det fria tillståndet. Mer tätt bundna partiklar i den inre sfären kallas komplex (komplex jon). Attraktionskrafter verkar mellan den centrala atomen och liganderna (en kovalent bindning bildas enligt utbytes- och (eller) donator-acceptormekanismen), och repulsiva krafter verkar mellan ligander. Om laddningen av den inre sfären är 0, så finns det ingen yttre koordinationssfär.

Central atom (komplexbildare)- en atom eller jon som intar en central position i en komplex förening. Rollen som ett komplexbildande medel utförs oftast av partiklar som har fria banor och en tillräckligt stor positiv laddning av kärnan, och kan därför vara elektronacceptorer. Dessa är katjoner av övergångselement. De starkaste komplexbildande medlen är element från grupperna IB och VIIIB. Sällan som ett komplex

neutrala atomer av d-element och icke-metallatomer i olika grader av oxidation - . Antalet fria atomorbitaler som tillhandahålls av det komplexbildande medlet bestämmer dess koordinationsnummer. Värdet på koordinationsnumret beror på många faktorer, men vanligtvis är det lika med två gånger laddningen av den komplexbildande jonen:

Ligander- joner eller molekyler som är direkt associerade med det komplexbildande medlet och är donatorer av elektronpar. Dessa elektronrika system, som har fria och rörliga elektronpar, kan vara elektrondonatorer, till exempel:

Föreningar av p-element uppvisar komplexbildande egenskaper och fungerar som ligander i en komplex förening. Ligander kan vara atomer och molekyler (protein, aminosyror, nukleinsyror, kolhydrater). Beroende på antalet bindningar som bildas av ligander med det komplexbildande medlet delas ligander in i mono-, di- och polydentate ligander. Ovanstående ligander (molekyler och anjoner) är entandade, eftersom de är donatorer av ett elektronpar. Bidentate ligander inkluderar molekyler eller joner som innehåller två funktionella grupper som kan vara en donator av två elektronpar:

Polydentate ligander inkluderar 6-dentate liganden av etylendiamintetraättiksyra:

Antalet platser som upptas av varje ligand i den inre sfären av den komplexa föreningen kallas koordinationskapacitet (denticitet) hos liganden. Det bestäms av antalet elektronpar i liganden som deltar i bildandet av en koordinationsbindning med den centrala atomen.

Förutom komplexa föreningar omfattar koordinationskemin dubbelsalter, kristallina hydrater, som sönderfaller i en vattenlösning till beståndsdelar, som i fast tillstånd i många fall är konstruerade på samma sätt som komplexa, men är instabila.

De mest stabila och mångsidiga komplexen när det gäller sammansättning och de funktioner de utför bildar d-element. Av särskild betydelse är komplexa föreningar av övergångselement: järn, mangan, titan, kobolt, koppar, zink och molybden. Biogena s-element (Na, K, Mg, Ca) bildar komplexa föreningar endast med ligander av en viss cyklisk struktur, som också fungerar som ett komplexbildande medel. Huvudsak R-element (N, P, S, O) är den aktiva aktiva delen av komplexbildande partiklar (ligander), inklusive bioligander. Detta är deras biologiska betydelse.

Därför är förmågan till komplexbildning en gemensam egenskap hos de kemiska elementen i det periodiska systemet, denna förmåga minskar i följande ordning: f> d> sid> s.

7.2. BESTÄMNING AV LADNING AV HUVUDPARTIKLAR I EN KOMPLEX FÖRENING

Laddningen av den inre sfären av en komplex förening är den algebraiska summan av laddningarna av dess ingående partiklar. Till exempel bestäms storleken och tecknet på laddningen av ett komplex enligt följande. Laddningen av aluminiumjonen är +3, den totala laddningen av de sex hydroxidjonerna är -6. Därför är komplexets laddning (+3) + (-6) = -3 och formeln för komplexet är 3- . Laddningen av den komplexa jonen är numeriskt lika med den totala laddningen av den yttre sfären och är motsatt i tecken till den. Till exempel är laddningen för den yttre sfären K3 +3. Därför är laddningen av den komplexa jonen -3. Laddningen av det komplexbildande medlet är lika i storlek och motsatt i tecken till den algebraiska summan av laddningarna av alla andra partiklar i den komplexa föreningen. Därför är laddningen av järnjonen i K 3 +3, eftersom den totala laddningen av alla andra partiklar i komplexföreningen är (+3) + (-6) = -3.

7.3. NOMENKLATUR FÖR KOMPLEXA FÖRENINGAR

Grunderna i nomenklaturen utvecklas i Werners klassiska verk. I enlighet med dem, i en komplex förening, kallas först katjonen och sedan anjonen. Om föreningen är av icke-elektrolyttyp, kallas den i ett ord. Namnet på den komplexa jonen är skrivet i ett ord.

Den neutrala liganden heter samma namn som molekylen och ett "o" läggs till anjonliganderna. För en koordinerad vattenmolekyl används beteckningen "aqua-". För att indikera antalet identiska ligander i komplexets inre sfär används de grekiska siffrorna di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, etc. som ett prefix före namnet på liganderna. Prefixet monon används. Liganderna är listade i alfabetisk ordning. Namnet på liganden betraktas som en enda enhet. Efter ligandens namn följer den centrala atomens namn, vilket anger graden av oxidation, vilket anges med romerska siffror inom parentes. Ordet amin (med två "m") är skrivet i relation till ammoniak. För alla andra aminer används endast ett "m".

C13 - hexaminkobolt(III)klorid.

C13 - akvapentaminkobolt(III)klorid.

Cl2 - pentametylaminklorkobalt(III)klorid.

Diaminedibromplatina (II).

Om den komplexa jonen är en anjon, har dess latinska namn ändelsen "am".

(NH4)2 - ammoniumtetraklorpalladat (II).

K - kaliumpentabromaminplatinat (IV).

K2 - kaliumtetrarodanokoboltat (II).

Namnet på en komplex ligand omges vanligtvis inom parentes.

NO 3 - diklor-di-(etylendiamin) kobolt (III) nitrat.

Br - brom-tris-(trifenylfosfin) platina (II) bromid.

I de fall där liganden binder två centrala joner används den grekiska bokstaven före dess namnμ.

Sådana ligander kallas bro och listade sist.

7.4. KEMISKA BINDNINGAR OCH STRUKTUR AV KOMPLEXA FÖRENINGAR

Donator-acceptor-interaktionerna mellan liganden och den centrala atomen spelar en viktig roll i bildningen av komplexa föreningar. Elektronpardonatorn är vanligtvis en ligand. En acceptor är en central atom som har fria orbitaler. Denna bindning är stark och bryts inte när komplexet löses upp (icke-jonogent), och det kallas samordning.

Tillsammans med o-bindningar bildas π-bindningar av donator-acceptormekanismen. I det här fallet fungerar metalljonen som en donator och donerar sina parade d-elektroner till liganden, som har energetiskt gynnsamma lediga orbitaler. Sådana relationer kallas dativ. De är bildade:

a) på grund av överlappningen av metallens lediga p-orbitaler med metallens d-orbitaler, på vilken det finns elektroner som inte har gått in i en σ-bindning;

b) när ligandens lediga d-orbitaler överlappar med metallens fyllda d-orbitaler.

Ett mått på dess styrka är graden av överlappning mellan ligandens orbitaler och den centrala atomen. Orienteringen av centralatomens bindningar bestämmer komplexets geometri. För att förklara bindningarnas riktning används begreppet hybridisering av centralatomens atomorbitaler. Hybridorbitaler av den centrala atomen är resultatet av blandning av ojämna atomorbitaler, som ett resultat förändras orbitalernas form och energi ömsesidigt, och orbitaler med en ny identisk form och energi bildas. Antalet hybridorbitaler är alltid lika med antalet ursprungliga. Hybridmoln finns i atomen på maximalt avstånd från varandra (tabell 7.1).

Tabell 7.1. Typer av hybridisering av atomära orbitaler av ett komplexbildande medel och geometrin hos vissa komplexa föreningar

Komplexets rumsliga struktur bestäms av typen av hybridisering av valensorbitaler och antalet odelade elektronpar som finns i dess valensenerginivå.

Effektiviteten av donator-acceptor-interaktionen mellan liganden och det komplexbildande medlet, och följaktligen, styrkan hos bindningen mellan dem (komplexets stabilitet) bestäms av deras polariserbarhet, dvs. förmågan att transformera sina elektronskal under yttre påverkan. På grundval av detta är reagenserna uppdelade i "hård" eller lågpolariserbar, och "mjuk" - lätt polariserbar. Polariteten hos en atom, molekyl eller jon beror på deras storlek och antalet elektronlager. Ju mindre radie och elektroner hos en partikel, desto mindre polariserad är den. Ju mindre radie och ju färre elektroner en partikel har, desto värre polariseras den.

Hårda syror bildar starka (hårda) komplex med elektronegativa O, N, F-atomer av ligander (hårda baser), medan mjuka syror bildar starka (mjuka) komplex med donator P-, S- och I-atomer av ligander med låg elektronegativitet och hög polariserbarhet. Vi observerar här manifestationen av den allmänna principen "lika med lika".

På grund av sin styvhet bildar natrium- och kaliumjoner praktiskt taget inte stabila komplex med biosubstrat och finns i fysiologiska medier i form av vattenkomplex. Joner Ca 2 + och Mg 2 + bildar ganska stabila komplex med proteiner och är därför i fysiologiska medier i både joniska och bundna tillstånd.

Joner av d-element bildar starka komplex med biosubstrat (proteiner). Och mjuka syror Cd, Pb, Hg är mycket giftiga. De bildar starka komplex med proteiner som innehåller R-SH sulfhydrylgrupper:

Cyanidjonen är giftig. Den mjuka liganden interagerar aktivt med d-metaller i komplex med biosubstrat, vilket aktiverar det senare.

7.5. DISSOCIATION AV KOMPLEXA FÖRENINGAR. STABILITET HOS KOMPLEX. LABILA OCH TRÖGGA KOMPLEX

När komplexa föreningar löses i vatten sönderdelas de vanligtvis till joner i de yttre och inre sfärerna, som starka elektrolyter, eftersom dessa joner är bundna jonogent, huvudsakligen av elektrostatiska krafter. Detta uppskattas som den primära dissociationen av komplexa föreningar.

Den sekundära dissociationen av en komplex förening är sönderdelningen av den inre sfären i dess beståndsdelar. Denna process fortsätter enligt typen av svaga elektrolyter, eftersom partiklarna i den inre sfären är anslutna nonjoniskt (kovalent). Dissociation har en stegvis karaktär:

För en kvalitativ egenskap av stabiliteten hos den inre sfären av en komplex förening används en jämviktskonstant som beskriver dess fullständiga dissociation, kallad komplex instabilitetskonstant(Kn). För en komplex anjon har uttrycket för instabilitetskonstanten formen:

Ju mindre värdet på Kn är, desto stabilare är den inre sfären av den komplexa föreningen, dvs. desto mindre dissocierar den i vattenlösning. Nyligen, istället för Kn, används värdet på stabilitetskonstanten (Ku) - det reciproka av Kn. Ju högre Ku-värde, desto stabilare är komplexet.

Stabilitetskonstanterna gör det möjligt att förutsäga riktningen för ligandbytesprocesser.

I en vattenlösning finns metalljonen i form av vattenkomplex: 2+ - hexaaqua järn (II), 2 + - tetraaqua koppar (II). När man skriver formler för hydratiserade joner, anges inte de koordinerade vattenmolekylerna i hydratiseringsskalet, utan underförstådda. Bildandet av ett komplex mellan en metalljon och någon ligand betraktas som en reaktion av substitution av en vattenmolekyl i den inre koordinationssfären med denna ligand.

Ligandbytesreaktioner fortskrider enligt mekanismen för reaktioner av SN-typ. Till exempel:

Värdena på stabilitetskonstanterna som anges i tabell 7.2 indikerar att på grund av komplexbildningsprocessen sker en stark bindning av joner i vattenlösningar, vilket indikerar effektiviteten av att använda denna typ av reaktion för att binda joner, särskilt med polydentatligander.

Tabell 7.2. Stabilitet av zirkoniumkomplex

Till skillnad från jonbytesreaktioner är bildningen av komplexa föreningar ofta inte en kvasi-momentan process. Till exempel, när järn (III) reagerar med nitriltrimetylenfosfonsyra, etableras jämvikten efter 4 dagar. För de kinetiska egenskaperna hos komplex används begreppen - labil(reagerar snabbt) och inert(reagerar långsamt). Enligt förslaget från G. Taube anses labila komplex vara de som fullständigt utbyter ligander under 1 min vid rumstemperatur och en lösningskoncentration på 0,1 M. Det är nödvändigt att tydligt skilja mellan termodynamiska begrepp [starka (stabila)/bräckliga (instabila)] och kinetiska [ inerta och labila] komplex.

I labila komplex sker ligandsubstitution snabbt och jämvikt etableras snabbt. I inerta komplex fortskrider ligandsubstitution långsamt.

Så det inerta komplexet 2+ i en sur miljö är termodynamiskt instabilt: instabilitetskonstanten är 10 -6, och det labila komplexet 2- är mycket stabilt: stabilitetskonstanten är 10 -30. Taube associerar komplexens labilitet med den centrala atomens elektroniska struktur. Komplexens tröghet är karakteristisk främst för joner med ett ofullständigt d-skal. Inerta komplex inkluderar Co, Cr. Cyanidkomplex av många katjoner med en extern nivå av s 2 p 6 är labila.

7.6. KOMPLEXENS KEMISKA EGENSKAPER

Processerna för komplexbildning påverkar praktiskt taget egenskaperna hos alla partiklar som bildar komplexet. Ju högre styrka bindningarna har mellan liganden och det komplexbildande medlet, desto mindre manifesterar egenskaperna hos den centrala atomen och liganderna i lösningen, och desto mer uttalade egenskaperna hos komplexet.

Komplexa föreningar uppvisar kemisk och biologisk aktivitet som ett resultat av koordinationsomättnaden av den centrala atomen (det finns fria orbitaler) och närvaron av fria elektronpar av ligander. I detta fall har komplexet elektrofila och nukleofila egenskaper som skiljer sig från de för den centrala atomen och liganderna.

Det är nödvändigt att ta hänsyn till påverkan på den kemiska och biologiska aktiviteten hos strukturen hos komplexets hydratiseringsskal. Utbildningsprocessen

Reduktionen av komplex påverkar syra-basegenskaperna hos den komplexa föreningen. Bildandet av komplexa syror åtföljs av en ökning av styrkan hos syran respektive basen. Så när komplexa syror bildas av enkla, minskar bindningsenergin med H+-joner och syrans styrka ökar därefter. Om det finns en OH - jon i den yttre sfären minskar bindningen mellan den komplexa katjonen och hydroxidjonen i den yttre sfären, och komplexets grundläggande egenskaper ökar. Till exempel är kopparhydroxid Cu (OH) 2 en svag, svårlöslig bas. Under inverkan av ammoniak på det bildas kopparammoniak (OH) 2. Laddningsdensiteten för 2+ minskar jämfört med Cu 2+, bindningen med OH - joner försvagas och (OH) 2 uppför sig som en stark bas. Syra-basegenskaperna hos liganderna associerade med komplexbildaren är vanligtvis mer uttalade än syra-basegenskaperna hos dem i fritt tillstånd. Till exempel uppvisar hemoglobin (Hb) eller oxihemoglobin (HbO 2) sura egenskaper på grund av de fria karboxylgrupperna i globinproteinet, som är en ligand av HHb ↔ H + + Hb - . Samtidigt uppvisar hemoglobinanjonen, på grund av aminogrupperna i globinproteinet, grundläggande egenskaper och binder därför den sura CO 2 oxiden för att bilda karbaminohemoglobinanjonen (HbCO 2 -): CO 2 + Hb - ↔ HbCO 2 - .

Komplexen uppvisar redoxegenskaper på grund av redoxtransformationer av det komplexbildande medlet, som bildar stabila oxidationstillstånd. Processen med komplexbildning påverkar starkt värdena för reduktionspotentialen för d-element. Om den reducerade formen av katjonerna bildar ett mer stabilt komplex med den givna liganden än dess oxiderade form, ökar potentialens värde. En minskning av potentialvärdet uppstår när den oxiderade formen bildar ett mer stabilt komplex. Till exempel, under påverkan av oxidationsmedel: nitriter, nitrater, NO 2, H 2 O 2, omvandlas hemoglobin till methemoglobin som ett resultat av oxidation av den centrala atomen.

Den sjätte orbitalen används vid bildandet av oxyhemoglobin. Samma orbital är involverad i bildandet av en bindning med kolmonoxid. Som ett resultat bildas ett makrocykliskt komplex med järn - karboxihemoglobin. Detta komplex är 200 gånger mer stabilt än järn-syrekomplexet i hem.

Ris. 7.1. Kemiska omvandlingar av hemoglobin i människokroppen. Schema från boken: Slesarev V.I. Fundamentals of Living Chemistry, 2000

Bildandet av komplexa joner påverkar den katalytiska aktiviteten hos komplexbildande joner. I vissa fall ökar aktiviteten. Detta beror på bildandet i lösning av stora strukturella system som kan delta i skapandet av mellanprodukter och en minskning av reaktionens aktiveringsenergi. Till exempel, om Cu 2+ eller NH 3 tillsätts till H 2 O 2, accelereras inte nedbrytningsprocessen. I närvaro av 2+-komplexet, som bildas i ett alkaliskt medium, accelereras nedbrytningen av väteperoxid med 40 miljoner gånger.

Så på hemoglobin kan man överväga egenskaperna hos komplexa föreningar: syra-bas, komplexbildning och redox.

7.7. KLASSIFICERING AV KOMPLEXA FÖRENINGAR

Det finns flera klassificeringssystem för komplexa föreningar baserade på olika principer.

1. Enligt en komplex förenings tillhörighet till en viss klass av föreningar:

Komplexa syror H2;

Komplexa baser OH;

Komplexa salter K4.

2. På grund av ligandens natur: vattenkomplex, ammoniater, acidokomplex (anjoner av olika syror, K 4, fungerar som ligander; hydroxokomplex (hydroxylgrupper, K 3, som ligander); komplex med makrocykliska ligander, inuti vilka centrala atom.

3. Genom tecknet för komplexets laddning: katjonisk - komplex katjon i komplexföreningen Cl 3; anjonisk - en komplex anjon i en komplex förening K; neutral - laddningen av komplexet är 0. Den komplexa föreningen av den yttre sfären har inte till exempel . Detta är formeln för ett läkemedel mot cancer.

4. Enligt komplexets interna struktur:

a) beroende på antalet atomer i det komplexbildande medlet: mononukleär- sammansättningen av den komplexa partikeln inkluderar en atom av det komplexbildande medlet, till exempel Cl3; flerkärniga- i sammansättningen av den komplexa partikeln finns flera atomer av det komplexbildande medlet - ett järn-proteinkomplex:

b) beroende på antalet typer av ligander särskiljs komplex: homogena (enkelligand), innehållande en typ av ligand, till exempel 2+, och heterogen (multi-ligand)- två typer av ligander eller fler, till exempel Pt(NH3)2Cl2. Komplexet inkluderar NH3- och Cl-ligander. För komplexa föreningar som innehåller olika ligander i den inre sfären är geometrisk isomerism karakteristisk, när, med samma sammansättning av den inre sfären, liganderna i den är placerade olika i förhållande till varandra.

Geometriska isomerer av komplexa föreningar skiljer sig inte bara i fysikaliska och kemiska egenskaper, utan också i biologisk aktivitet. Cis-isomeren av Pt(NH3)2Cl2 har en uttalad antitumöraktivitet, medan trans-isomeren inte har det;

c) beroende på denticiteten hos de ligander som bildar mononukleära komplex, kan följande grupper särskiljas:

Mononukleära komplex med monodentata ligander, till exempel 3+;

Mononukleära komplex med polydentate ligander. Komplexa föreningar med polydentate ligander kallas kelaterande föreningar;

d) cykliska och acykliska former av komplexa föreningar.

7.8. CHELATKOMPLEX. KOMPLEXSONER. KOMPLEXONERAR

Cykliska strukturer som bildas som ett resultat av tillsats av en metalljon till två eller flera donatoratomer som tillhör en kelatbildare kallas kelatföreningar. Till exempel kopparglycinat:

I dem leder det komplexbildande medlet, så att säga, inuti liganden, är täckt av bindningar, som klor, därför är de, allt annat lika, mer stabila än föreningar som inte innehåller cykler. De mest stabila är cykler som består av fem eller sex länkar. Denna regel formulerades först av L.A. Chugaev. Skillnad

stabiliteten hos kelatkomplexet och stabiliteten hos dess icke-cykliska analog kallas kelateffekt.

Polydentate ligander som innehåller 2 typer av grupper fungerar som ett kelatbildande medel:

1) grupper som kan bilda kovalenta polära bindningar på grund av utbytesreaktioner (protondonatorer, elektronparacceptorer) -CH 2 COOH, -CH 2 PO (OH) 2, -CH 2 SO 2 OH, - syragrupper (centra);

2) donatorgrupper för elektronpar: ≡N, >NH, >C=O, -S-, -OH, - huvudgrupper (centra).

Om sådana ligander mättar komplexets inre koordinationssfär och fullständigt neutraliserar laddningen av metalljonen, kallas föreningarna intrakomplex. Till exempel kopparglycinat. Det finns ingen yttre sfär i detta komplex.

En stor grupp organiska ämnen som innehåller basiska och sura centra i molekylen kallas komplexoner. Dessa är flerbasiska syror. Kelatföreningar som bildas av komplexoner när de interagerar med metalljoner kallas komplexbildar, till exempel magnesiumkomplexonat med etylendiamintetraättiksyra:

I vattenlösning existerar komplexet i anjonisk form.

Complexons och complexonates är en enkel modell av mer komplexa föreningar av levande organismer: aminosyror, polypeptider, proteiner, nukleinsyror, enzymer, vitaminer och många andra endogena föreningar.

För närvarande produceras ett stort utbud av syntetiska komplex med olika funktionella grupper. Formlerna för huvudkomplexen presenteras nedan:

Complexons, under vissa förhållanden, kan tillhandahålla odelade elektronpar (flera) för bildandet av en koordinationsbindning med en metalljon (s-, p- eller d-element). Som ett resultat bildas stabila föreningar av kelattyp med 4-, 5-, 6- eller 8-ledade ringar. Reaktionen fortskrider över ett brett pH-område. Beroende på pH, det komplexbildande medlets natur, dess förhållande till liganden, bildas komplexonater av olika styrka och löslighet. Kemin för bildningen av komplexonater kan representeras av ekvationer med natriumsaltet av EDTA (Na 2 H 2 Y) som ett exempel, vilket dissocierar i en vattenlösning: Na 2 H 2 Y→ 2Na + + H 2 Y 2- och H2Y2-jonen interagerar med jonmetaller, oavsett graden av oxidation av metallkatjonen, interagerar oftast en metalljon (1:1) med en komplexonmolekyl. Reaktionen fortskrider kvantitativt (Kp>10 9).

Complexones och complexonates uppvisar amfotära egenskaper inom ett brett pH-område, förmågan att delta i oxidations-reduktionsreaktioner, komplexbildning, bilda föreningar med olika egenskaper beroende på graden av oxidation av metallen, dess koordinationsmättnad, och har elektrofila och nukleofila egenskaper. . Allt detta bestämmer förmågan att binda ett stort antal partiklar, vilket gör att en liten mängd reagens kan lösa stora och olika problem.

En annan obestridlig fördel med komplexoner och komplexonater är deras låga toxicitet och förmågan att omvandla giftiga partiklar

till lågtoxiska eller till och med biologiskt aktiva. Nedbrytningsprodukter av komplexonater ackumuleras inte i kroppen och är ofarliga. Den tredje egenskapen hos komplexonater är möjligheten att de kan användas som en källa till spårämnen.

Ökad smältbarhet beror på att spårämnet introduceras i en biologiskt aktiv form och har en hög membranpermeabilitet.

7.9. FOSFOR-HÅLLANDE METALLKOMPLEXONAT - EN EFFEKTIV FORM AV TRANSFORMATION AV MIKRO- OCH MAKROELEMENT TILL ETT BIOLOGISKT AKTIVT TILLSTÅND OCH EN MODELL FÖR ATT STUDERA KEMISKA ELEMENTS BIOLOGISKA VERKNING

begrepp biologisk aktivitet täcker ett brett spektrum av fenomen. Ur synvinkel av kemisk verkan förstås biologiskt aktiva ämnen (BAS) vanligtvis som ämnen som kan verka på biologiska system och reglera deras vitala aktivitet.

Förmågan till en sådan påverkan tolkas som förmågan att uppvisa biologisk aktivitet. Reglering kan visa sig i effekterna av stimulans, förtryck, utveckling av vissa effekter. Den extrema manifestationen av biologisk aktivitet är biocidverkan, när, som ett resultat av inverkan av ett biocidämne på kroppen, det senare dör. Vid lägre koncentrationer har biocider i de flesta fall en stimulerande snarare än dödlig effekt på levande organismer.

Ett stort antal sådana ämnen är för närvarande kända. Icke desto mindre används i många fall användningen av kända biologiskt aktiva substanser otillräckligt, ofta med effektivitet långt ifrån maximal, och användningen leder ofta till biverkningar som kan elimineras genom att införa modifieringsmedel i biologiskt aktiva substanser.

Fosforhaltiga komplexonater bildar föreningar med olika egenskaper beroende på metallens natur, oxidationsgrad, koordinationsmättnad, sammansättning och struktur hos hydratskalet. Allt detta bestämmer multifunktionaliteten hos komplexonater, deras unika förmåga till substökiometrisk verkan,

effekten av en vanlig jon och ger bred tillämpning inom medicin, biologi, ekologi och i olika sektorer av den nationella ekonomin.

När metalljonen koordinerar komplexet omfördelas elektrondensiteten. På grund av deltagandet av ett ensamt elektronpar i donator-acceptor-interaktionen, skiftar elektrontätheten för liganden (komplexet) till den centrala atomen. En minskning av den relativt negativa laddningen på liganden bidrar till en minskning av Coulomb-repulsionen av reagenserna. Därför blir den koordinerade liganden mer tillgänglig för attack av ett nukleofilt reagens som har ett överskott av elektrondensitet på reaktionscentrumet. Förskjutningen av elektrontätheten från det komplexbildande medlet till metalljonen leder till en relativ ökning av kolatomens positiva laddning, och följaktligen till att dess attack underlättas av det nukleofila reagenset, hydroxyljonen. Bland de enzymer som katalyserar metaboliska processer i biologiska system, upptar det hydroxylerade komplexet en av de centrala platserna i mekanismen för enzymatisk verkan och avgiftning av kroppen. Som ett resultat av flerpunktsinteraktionen mellan enzymet och substratet uppstår orientering, vilket säkerställer konvergensen av aktiva grupper i det aktiva centret och överföringen av reaktionen till den intramolekylära regimen, innan reaktionen börjar och övergångstillståndet bildas, vilket säkerställer den enzymatiska funktionen hos FCM. Konformationsförändringar kan inträffa i enzymmolekyler. Koordination skapar ytterligare förutsättningar för redoxinteraktionen mellan den centrala jonen och liganden, eftersom en direkt bindning upprättas mellan oxidationsmedlet och reduktionsmedlet, vilket säkerställer överföringen av elektroner. FCM-övergångsmetallkomplex kan karakteriseras av elektronövergångar av L-M, M-L, M-L-M-typ, i vilka orbitalerna för både metallen (M) och liganderna (L) deltar, vilka respektive är kopplade i komplexet genom donator-acceptorbindningar. Komplexoner kan fungera som en bro längs vilken elektronerna i multinukleära komplex oscillerar mellan de centrala atomerna i ett eller olika grundämnen i olika oxidationstillstånd. (elektron- och protontransportkomplex). Complexons bestämmer de reducerande egenskaperna hos metallkomplexonater, vilket gör att de kan uppvisa höga antioxidanter, adaptogena egenskaper, homeostatiska funktioner.

Så komplexoner omvandlar mikroelement till en biologiskt aktiv, tillgänglig form för kroppen. De är stabila

mer koordinativt mättade partiklar, oförmögna att förstöra biokomplex, och följaktligen lågtoxiska former. Complexonates agerar positivt i strid med kroppens mikroelementhomeostas. Joner av övergångselement i komplexonat form verkar i kroppen som en faktor som bestämmer cellers höga känslighet för mikroelement genom deras deltagande i skapandet av en hög koncentrationsgradient, membranpotentialen. Övergångsmetallkomplexonater FKM har bioregulatoriska egenskaper.

Närvaron av sura och basiska centra i sammansättningen av FCM ger amfotära egenskaper och deras deltagande i att upprätthålla syra-basbalansen (isohydriskt tillstånd).

Med en ökning av antalet fosfongrupper i komplexonens sammansättning förändras sammansättningen och villkoren för bildandet av lösliga och dåligt lösliga komplex. En ökning av antalet fosfongrupper gynnar bildningen av svårlösliga komplex i ett bredare pH-område och flyttar området för deras existens till det sura området. Nedbrytningen av komplexen sker vid ett pH på mer än 9.

Studiet av processerna för komplexbildning med komplexoner gjorde det möjligt att utveckla metoder för syntes av bioregulatorer:

Tillväxtstimulerande medel med långvarig verkan i en kolloid-kemisk form är polynukleära homo- och heterokomplexa föreningar av titan och järn;

Tillväxtstimulerande medel i vattenlöslig form. Dessa är titankomplexonater med blandad ligand baserade på komplexoner och en oorganisk ligand;

Tillväxthämmare - fosforhaltiga komplexonater av s-element.

Den biologiska effekten av de syntetiserade preparaten på tillväxt och utveckling studerades i ett kroniskt experiment på växter, djur och människor.

Bioreglering- detta är en ny vetenskaplig riktning som låter dig reglera riktningen och intensiteten av biokemiska processer, som kan användas i stor utsträckning inom medicin, djurhållning och växtodling. Det är förknippat med utvecklingen av sätt att återställa kroppens fysiologiska funktion för att förebygga och behandla sjukdomar och åldersrelaterade patologier. Komplexoner och komplexa föreningar baserade på dem kan klassificeras som lovande biologiskt aktiva föreningar. Studien av deras biologiska verkan i ett kroniskt experiment visade att kemin gav i händerna på läkare,

boskapsuppfödare, agronomer och biologer, ett nytt lovande verktyg som låter dig aktivt påverka en levande cell, reglera näringsförhållanden, tillväxt och utveckling av levande organismer.

En studie av toxiciteten hos de använda komplexonerna och komplexonaterna visade den fullständiga frånvaron av effekten av läkemedel på de hematopoetiska organen, blodtryck, excitabilitet, andningsfrekvens: ingen förändring i leverfunktionen noterades, ingen toxikologisk effekt på vävnadernas morfologi och organ upptäcktes. Kaliumsalt av HEDP har ingen toxicitet vid en dos 5-10 gånger högre än den terapeutiska (10-20 mg/kg) i studien under 181 dagar. Därför klassificeras komplexoner som lågtoxiska föreningar. De används som läkemedel för att bekämpa virussjukdomar, förgiftning med tungmetaller och radioaktiva ämnen, störningar i kalciummetabolismen, endemiska sjukdomar och obalans av mikroelement i kroppen. Fosforinnehållande komplex och komplexonater genomgår inte fotolys.

Progressiv förorening av miljön med tungmetaller - produkter av mänsklig ekonomisk verksamhet är en permanent miljöfaktor. De kan samlas i kroppen. Överskott och brist på dem orsakar berusning av kroppen.

Metallkomplexonater behåller den kelatbildande effekten på liganden (komplexon) i kroppen och är oumbärliga för att upprätthålla metallligandhomeostas. Inbyggda tungmetaller neutraliseras i viss utsträckning i kroppen, och låg resorptionskapacitet förhindrar överföring av metaller längs trofiska kedjor, som ett resultat leder detta till en viss "biominisering" av deras toxiska effekt, vilket är särskilt viktigt för Ural. område. Till exempel tillhör den fria blyjonen tiolgifter, och det starka komplexonatet av bly med etylendiamintetraättiksyra är av låg toxicitet. Därför består avgiftning av växter och djur i användningen av metallkomplexonater. Den är baserad på två termodynamiska principer: deras förmåga att bilda starka bindningar med giftiga partiklar, förvandla dem till svårlösliga eller stabila föreningar i en vattenlösning; deras oförmåga att förstöra endogena biokomplex. I detta avseende överväger vi en viktig riktning i kampen mot ekoförgiftning och att få miljövänliga produkter - detta är komplex terapi av växter och djur.

En studie gjordes av effekten av växtbehandling med komplexonater av olika metaller under intensiv odlingsteknik.

potatis på mikroelementsammansättningen av potatisknölar. Knölprover innehöll 105-116 mg/kg järn, 16-20 mg/kg mangan, 13-18 mg/kg koppar och 11-15 mg/kg zink. Förhållandet och innehållet av mikroelement är typiska för växtvävnader. Knölar odlade med och utan användning av metallkomplexonater har nästan samma elementära sammansättning. Användningen av kelater skapar inte förutsättningar för ackumulering av tungmetaller i knölar. Komplexonater, i mindre utsträckning än metalljoner, sorberas av jorden, är resistenta mot dess mikrobiologiska effekter, vilket gör att de kan hållas kvar i jordlösningen under lång tid. Efterverkan är 3-4 år. De kombinerar bra med olika bekämpningsmedel. Metallen i komplexet har en lägre toxicitet. Fosforhaltiga metallkomplexonater irriterar inte slemhinnan i ögonen och skadar inte huden. Sensibiliserande egenskaper har inte identifierats, de kumulativa egenskaperna hos titankomplexonater är inte uttalade, och i vissa fall är de mycket svagt uttryckta. Kumuleringskoefficienten är 0,9-3,0, vilket indikerar en låg potentiell risk för kronisk läkemedelsförgiftning.

Fosforhaltiga komplex är baserade på fosfor-kolbindningen (C-P), som även finns i biologiska system. Det är en del av fosfonolipiderna, fosfonoglykanerna och fosfoproteinerna i cellmembranen. Lipider som innehåller aminofosfonföreningar är resistenta mot enzymatisk hydrolys, ger stabilitet och följaktligen normal funktion av de yttre cellmembranen. Syntetiska analoger av pyrofosfater - difosfonater (Р-С-Р) eller (Р-С-С-Р) i stora doser stör kalciummetabolismen och normaliserar den i små doser. Difosfonater är effektiva vid hyperlipemi och lovande ur farmakologisk synvinkel.

Difosfonater som innehåller P-C-P-bindningar är strukturella element i biosystem. De är biologiskt effektiva och är analoger till pyrofosfater. Difosfonater har visat sig vara effektiva vid behandling av olika sjukdomar. Difosfonater är aktiva hämmare av benmineralisering och resorption. Complexons omvandlar mikroelement till en biologiskt aktiv, tillgänglig form för kroppen, bildar stabila, mer koordinativt mättade partiklar som inte kan förstöra biokomplex, och därför lågtoxiska former. De bestämmer den höga känsligheten hos celler för spårämnen, och deltar i bildandet av en hög koncentrationsgradient. Kan delta i bildandet av polynukleära titanföreningar

av en annan typ - elektron- och protontransportkomplex, deltar i bioregleringen av metaboliska processer, kroppsresistens, förmågan att bilda bindningar med giftiga partiklar, förvandla dem till dåligt lösliga eller lösliga, stabila, icke-förstörande endogena komplex. Därför är deras användning för avgiftning, eliminering från kroppen, erhållande av miljövänliga produkter (komplex terapi), såväl som i industrin för regenerering och bortskaffande av industriellt avfall av oorganiska syror och övergångsmetallsalter mycket lovande.

7.10. LIGANDBYTE OCH METALLBYTE

BALANS. KELATERAPI

Om det finns flera ligander med en metalljon eller flera metalljoner med en ligand som kan bilda komplexa föreningar i systemet, observeras konkurrerande processer: i det första fallet är ligandutbytesjämvikt konkurrens mellan ligander om en metalljon, i det andra fallet, metallutbytesjämvikt är konkurrens mellan joner metall om liganden. Processen för bildning av det mest hållbara komplexet kommer att råda. Till exempel, i lösning finns det joner: magnesium, zink, järn (III), koppar, krom (II), järn (II) och mangan (II). När en liten mängd etylendiamintetraättiksyra (EDTA) införs i denna lösning uppstår konkurrens mellan metalljoner och bindning till järn(III)-komplexet, eftersom det bildar det mest stabila komplexet med EDTA.

Interaktion mellan biometaller (Mb) och bioligander (Lb), bildning och förstörelse av vitala biokomplex (MbLb) äger ständigt rum i kroppen:

I kroppen hos människor, djur och växter finns det olika mekanismer för att skydda och upprätthålla denna balans från olika främlingsfientliga ämnen (främmande ämnen), inklusive tungmetalljoner. Joner av tungmetaller som inte är bundna till ett komplex och deras hydroxokomplex är giftiga partiklar (Mt). I dessa fall, tillsammans med den naturliga metallligandjämvikten, kan en ny jämvikt uppstå, med bildning av mer stabila främmande komplex innehållande giftiga metaller (MtLb) eller giftiga ligander (MbLt), som inte uppfyller

väsentliga biologiska funktioner. När exogena giftiga partiklar kommer in i kroppen uppstår kombinerade jämvikter och som ett resultat uppstår konkurrens av processer. Den dominerande processen kommer att vara den som leder till bildandet av den mest stabila komplexa föreningen:

Brott mot metallligandhomeostas orsakar metabola störningar, hämmar aktiviteten av enzymer, förstör viktiga metaboliter som ATP, cellmembran och stör jonkoncentrationsgradienten i celler. Därför skapas konstgjorda skyddssystem. Kelationsterapi (komplex terapi) tar sin rätta plats i denna metod.

Kelationsterapi är att avlägsna giftiga partiklar från kroppen, baserat på deras kelering med s-element-komplexonater. Läkemedel som används för att ta bort giftiga partiklar som ingår i kroppen kallas avgiftningsmedel.(Lg). Kelatering av giftiga arter med metallkomplexonater (Lg) omvandlar giftiga metalljoner (Mt) till icke-toxiska (MtLg) bundna former lämpliga för isolering och membranpenetrering, transport och utsöndring från kroppen. De bibehåller en kelatbildande effekt i kroppen både för liganden (komplexet) och för metalljonen. Detta säkerställer kroppens metallligandhomeostas. Därför ger användningen av komplexonater inom medicin, djurhållning och växtodling avgiftning av kroppen.

De grundläggande termodynamiska principerna för kelationsterapi kan formuleras i två positioner.

I. Ett avgiftningsmedel (Lg) måste effektivt binda giftiga joner (Mt, Lt), nybildade föreningar (MtLg) måste vara starkare än de som fanns i kroppen:

II. Avgiftningsmedlet bör inte förstöra vitala komplexa föreningar (MbLb); föreningar som kan bildas under interaktionen mellan en avgiftningsmedel och biometalljoner (MbLg) bör vara mindre starka än de som finns i kroppen:

7.11. TILLÄMPNING AV KOMPLEXON OCH KOMPLEXONAT I MEDICIN

Complexone molekyler genomgår praktiskt taget inte splittring eller någon förändring i den biologiska miljön, vilket är deras viktiga farmakologiska egenskap. Komplexon är olösliga i lipider och mycket lösliga i vatten, så de penetrerar inte eller penetrerar dåligt genom cellmembran och därför: 1) utsöndras inte av tarmarna; 2) absorptionen av komplexbildare sker endast när de injiceras (endast penicillamin tas oralt); 3) i kroppen cirkulerar komplex huvudsakligen i det extracellulära utrymmet; 4) utsöndring från kroppen sker huvudsakligen genom njurarna. Denna process är snabb.

Ämnen som eliminerar effekterna av gifter på biologiska strukturer och inaktiverar gifter genom kemiska reaktioner kallas motgift.

En av de första motgift som används i kelatbehandling är British Anti-Lewisite (BAL). Unithiol används för närvarande:

Detta läkemedel tar effektivt bort arsenik, kvicksilver, krom och vismut från kroppen. De mest använda för förgiftning med zink, kadmium, bly och kvicksilver är komplexoner och komplexonater. Deras användning är baserad på bildandet av starkare komplex med metalljoner än komplex av samma joner med svavelhaltiga grupper av proteiner, aminosyror och kolhydrater. EDTA-preparat används för att avlägsna bly. Införandet av stora doser läkemedel i kroppen är farligt, eftersom de binder kalciumjoner, vilket leder till störningar av många funktioner. Ansök därför tetacin(CaNa 2 EDTA), som används för att avlägsna bly, kadmium, kvicksilver, yttrium, cerium och andra sällsynta jordartsmetaller och kobolt.

Sedan den första terapeutiska användningen av tetacin 1952, har detta läkemedel funnit stor användning i kliniken för yrkessjukdomar och fortsätter att vara ett oumbärligt motgift. Verkningsmekanismen för tetacin är mycket intressant. Jongifter förskjuter den koordinerade kalciumjonen från tetacin på grund av att starkare bindningar med syre och EDTA bildas. Kalciumjonen förskjuter i sin tur de två återstående natriumjonerna:

Tetacin introduceras i kroppen i form av en 5-10% lösning, vars bas är saltlösning. Så redan 1,5 timmar efter intraperitoneal injektion finns 15% av den administrerade dosen av tetacin kvar i kroppen, efter 6 timmar - 3% och efter 2 dagar - endast 0,5%. Läkemedlet verkar effektivt och snabbt när man använder inhalationsmetoden för administrering av tetacin. Det absorberas snabbt och cirkulerar i blodet under lång tid. Dessutom används tetacin som skydd mot gas kallbrand. Det hämmar verkan av zink- och koboltjoner, som är aktivatorer av enzymet lecitinas, som är ett gasgangrentoxin.

Bindningen av giftiga ämnen med tetacin till ett lågtoxiskt och mer hållbart kelatkomplex, som inte förstörs och lätt utsöndras från kroppen genom njurarna, ger avgiftning och balanserad mineralnäring. Nära i struktur och sammansättning för-

paratam EDTA är natrium-kalciumsaltet av dietylentriamin-pentaättiksyra (CaNa 3 DTPA) - pentacin och natriumsalt av dietylentriaminpentafosfonsyra (Na 6 DTPF) - trimefacin. Pentacin används främst för förgiftning med järn-, kadmium- och blyföreningar, samt för att avlägsna radionuklider (teknetium, plutonium, uran).

Natriumsalt av e(СаNa 2 EDTP) fosficin framgångsrikt används för att avlägsna kvicksilver, bly, beryllium, mangan, aktinider och andra metaller från kroppen. Complexonates är mycket effektiva för att ta bort vissa giftiga anjoner. Till exempel kan kobolt (II) etylendiamintetraacetat, som bildar ett blandat ligandkomplex med CN-, rekommenderas som motgift mot cyanidförgiftning. En liknande princip ligger till grund för metoder för att avlägsna giftiga organiska ämnen, inklusive bekämpningsmedel som innehåller funktionella grupper med donatoratomer som kan interagera med den komplexbildade metallen.

Ett effektivt läkemedel är succimer(dimerkaptosbärnstenssyra, dimerkaptobärnstenssyra, chemet). Det binder starkt nästan alla giftiga ämnen (Hg, As, Pb, Cd), men tar bort joner av biogena element (Cu, Fe, Zn, Co) från kroppen, så det används nästan aldrig.

Fosforhaltiga komplexonater är kraftfulla hämmare av kristallbildning av fosfater och kalciumoxalater. Som ett antikalkande läkemedel vid behandling av urolithiasis föreslås ksidifon, ett kalium-natriumsalt av OEDP. Difosfonater ökar dessutom i minimala doser inkorporeringen av kalcium i benvävnaden och förhindrar dess patologiska utträde från benen. HEDP och andra difosfonater förhindrar olika typer av osteoporos, inklusive njurosteodystrofi, parodontit

ny förstörelse, liksom förstörelsen av det transplanterade benet hos djur. Den anti-aterosklerotiska effekten av HEDP har också beskrivits.

I USA har ett antal difosfonater, i synnerhet HEDP, föreslagits som farmaceutiska preparat för behandling av människor och djur som lider av metastaserad skelettcancer. Genom att reglera membranpermeabiliteten främjar bisfosfonater transporten av antitumörläkemedel in i cellen, och därmed effektiv behandling av olika onkologiska sjukdomar.

Ett av de akuta problemen med modern medicin är uppgiften att snabbt diagnostisera olika sjukdomar. I denna aspekt är av otvivelaktigt intresse en ny klass av preparat som innehåller katjoner som kan utföra funktionerna hos en sond - radioaktiv magnetorelaxation och fluorescerande märkningar. Radioisotoper av vissa metaller används som huvudkomponenter i radiofarmaka. Kelatering av katjonerna av dessa isotoper med komplexoner gör det möjligt att öka deras toxikologiska acceptans för kroppen, att underlätta deras transport och att inom vissa gränser säkerställa selektiviteten av koncentration i olika organ.

Dessa exempel uttömmer inte på något sätt alla olika former av applicering av komplexonater inom medicin. Således används dikaliumsaltet av för att reglera vätskeinnehållet i vävnader i patologi. EDTA används i sammansättningen av antikoagulerande suspensioner som används vid separation av blodplasma, som stabilisator av adenosintrifosfat vid bestämning av blodsocker, vid klarning och lagring av kontaktlinser. Difosfonater används i stor utsträckning vid behandling av reumatoida sjukdomar. De är särskilt effektiva som antiartritiska medel i kombination med antiinflammatoriska medel.

7.12. KOMPLEX MED MAKROCYKLISKA FÖRENINGAR

Bland naturliga komplexa föreningar upptas en speciell plats av makrokomplex baserade på cykliska polypeptider som innehåller inre håligheter av vissa storlekar, i vilka det finns flera syrehaltiga grupper som kan binda katjoner av dessa metaller, inklusive natrium och kalium, vars dimensioner motsvarar kavitetens dimensioner. Sådana ämnen, som är i biologiska

Ris. 7.2. Komplex av valinomycin med K+-jon

iska material, tillhandahåller transport av joner genom membran och kallas därför jonoforer. Till exempel transporterar valinomycin en kaliumjon över membranet (Fig. 7.2).

Med hjälp av en annan polypeptid - gramicidin A natriumkatjoner transporteras av relämekanismen. Denna polypeptid viks till ett "rör", vars inre yta är fodrad med syreinnehållande grupper. Resultatet är

en tillräckligt lång hydrofil kanal med ett visst tvärsnitt som motsvarar storleken på natriumjonen. Natriumjonen, som kommer in i den hydrofila kanalen från ena sidan, överförs från den ena till den andra syregrupperna, som ett relälopp genom en jonledande kanal.

Således har en cyklisk polypeptidmolekyl en intramolekylär hålighet, i vilken ett substrat av en viss storlek och geometri kan komma in i enlighet med principen om en nyckel och ett lås. Kaviteten hos sådana inre receptorer är kantad med aktiva centra (endoreceptorer). Beroende på metalljonens natur kan icke-kovalent interaktion (elektrostatisk, vätebindning, van der Waals-krafter) med alkalimetaller och kovalent interaktion med alkaliska jordartsmetaller förekomma. Som ett resultat av detta, supramolekyler- komplexa associater bestående av två eller flera partiklar som hålls samman av intermolekylära krafter.

De vanligaste i den levande naturen är tetradentate makrocykler - porfiner och corrinoider nära dem i struktur. Schematiskt kan tetradentcykeln representeras i följande form (Fig. 7.3), där bågarna betyder samma typ av kolkedjor som förbinder donatorkväveatomer i en sluten cykel; R1, R2, R3, P4 är kolväteradikaler; M n+ - metalljon: i klorofyll Mg 2+ jon, i hemoglobin Fe 2+ jon, i hemocyanin Cu 2+ jon, i vitamin B 12 (kobalamin) Co 3+ jon.

Donatorkväveatomer är belägna i hörnen av kvadraten (indikeras med den streckade linjen). De är tätt koordinerade i rymden. Det är därför

porfyriner och korrinoider bildar starka komplex med katjoner av olika grundämnen och till och med alkaliska jordartsmetaller. Det är betydelsefullt att Oavsett ligandens denticitet bestäms komplexets kemiska bindning och struktur av donatoratomer. Till exempel har kopparkomplex med NH3, etylendiamin och porfyrin samma kvadratiska struktur och en liknande elektronisk konfiguration. Men polydentate ligander binder till metalljoner mycket starkare än monodentate ligander.

Ris. 7.3. Tetradentate makrocykel

med samma donatoratomer. Styrkan hos etylendiaminkomplex är 8-10 storleksordningar större än styrkan hos samma metaller med ammoniak.

Biooorganiska komplex av metalljoner med proteiner kallas biokluster - komplex av metalljoner med makrocykliska föreningar (Fig. 7.4).

Ris. 7.4. Schematisk representation av strukturen av biokluster av vissa storlekar av proteinkomplex med joner av d-element. Typer av interaktioner mellan en proteinmolekyl. M n+ - aktiv centrummetalljon

Det finns ett hålrum inuti bioklustret. Den inkluderar en metall som interagerar med donatoratomer i de länkande grupperna: OH - , SH - , COO - , -NH 2 , proteiner, aminosyror. Den mest kända metall-

ment (karboanhydras, xantinoxidas, cytokromer) är biokluster vars kaviteter bildar enzymcentra som innehåller Zn, Mo, Fe respektive.

7.13. FLERA KOMPLEX

Heterovalenta och heteronukleära komplex

Komplex, som innefattar flera centrala atomer av ett eller olika grundämnen, kallas flerkärniga. Möjligheten att bilda multinukleära komplex bestäms av förmågan hos vissa ligander att binda till två eller tre metalljoner. Sådana ligander kallas bro. Respektive bro kallas komplex. I princip är enatomsbryggor också möjliga, till exempel:

De använder ensamma elektronpar som tillhör samma atom. Rollen som broar kan spelas polyatomiska ligander. I sådana broar används odelade elektronpar som tillhör olika atomer. polyatomisk ligand.

A.A. Grinberg och F.M. Filinov studerade överbryggande föreningar av sammansättning , där liganden binder komplexa föreningar av samma metall, men i olika oxidationstillstånd. G. Taube kallade dem elektronöverföringskomplex. Han undersökte reaktionerna av elektronöverföring mellan de centrala atomerna i olika metaller. Systematiska studier av kinetiken och mekanismen för redoxreaktioner har lett till slutsatsen att överföringen av en elektron mellan två komplex är

fortsätter genom den resulterande ligandbryggan. Utbytet av en elektron mellan 2 + och 2 + sker genom bildandet av ett mellanliggande bryggkomplex (fig. 7.5). Elektronöverföring sker genom den kloridöverbryggande liganden, som slutar i bildandet av 2+ komplex; 2+.

Ris. 7.5. Elektronöverföring i ett mellanliggande multinukleärt komplex

Ett stort antal polynukleära komplex har erhållits genom användning av organiska ligander innehållande flera donatorgrupper. Villkoret för deras bildande är ett sådant arrangemang av givargrupper i liganden som inte tillåter kelatcykler att stängas. Det är inte ovanligt att en ligand stänger kelatcykeln och samtidigt fungerar som en brygga.

Den aktiva principen för elektronöverföring är övergångsmetaller som uppvisar flera stabila oxidationstillstånd. Detta ger titan-, järn- och kopparjoner idealiska elektronbäraregenskaper. Uppsättningen av alternativ för bildandet av heterovalenta (HVA) och heteronukleära komplex (HNC) baserade på Ti och Fe visas i Fig. 3. 7.6.

reaktion

Reaktion (1) kallas korsreaktion. I utbytesreaktioner kommer mellanprodukten att vara heterovalenta komplex. Alla teoretiskt möjliga komplex bildas faktiskt i lösning under vissa förhållanden, vilket bevisas av olika fysikalisk-kemiska studier.

Ris. 7.6. Bildning av heterovalenta komplex och heteronukleära komplex innehållande Ti och Fe

metoder. För att elektronöverföring ska ske måste reaktanterna vara i tillstånd nära energi. Detta krav kallas Franck-Condon-principen. Elektronöverföring kan ske mellan atomer av samma övergångselement, som är i olika grader av HWC-oxidation, eller olika HJC-element, vars metallcentra är olika. Dessa föreningar kan definieras som elektrontransportkomplex. De är bekväma bärare av elektroner och protoner i biologiska system. Tillsatsen och frigörandet av en elektron orsakar endast förändringar i metallens elektroniska konfiguration, utan att ändra strukturen hos komplexets organiska komponent. Alla dessa grundämnen har flera stabila oxidationstillstånd (Ti +3 och +4; Fe +2 och +3; Cu +1 och +2). Enligt vår mening ges dessa system av naturen en unik roll för att säkerställa reversibiliteten av biokemiska processer med minimala energikostnader. Reversibla reaktioner inkluderar reaktioner som har termodynamiska och termokemiska konstanter från 10 -3 till 10 3 och med ett litet värde på ΔG o och E o processer. Under dessa förhållanden kan initialsubstanserna och reaktionsprodukterna vara i jämförbara koncentrationer. När du ändrar dem inom ett visst område är det lätt att uppnå processens reversibilitet, därför i biologiska system är många processer oscillerande (våg) till sin natur. Redoxsystem som innehåller ovanstående par täcker ett brett spektrum av potentialer, vilket gör att de kan ingå i interaktioner åtföljda av måttliga förändringar i Δ Gå Och E°, med många substrat.

Sannolikheten för bildning av HVA och HJA ökar signifikant när lösningen innehåller potentiellt överbryggande ligander, d.v.s. molekyler eller joner (aminosyror, hydroxisyror, komplexoner, etc.) som kan koppla samman två metallcentra samtidigt. Möjligheten att delokalisera en elektron i HWC bidrar till en minskning av komplexets totala energi.

Mer realistiskt ses uppsättningen av möjliga alternativ för bildandet av HWC och HJA, där metallcentrans natur är annorlunda, i fig. 7.6. En detaljerad beskrivning av bildandet av HVA och HNA och deras roll i biokemiska system beaktas i A.N. Glebova (1997). Redoxpar måste strukturellt anpassa sig till varandra, sedan blir överföringen möjlig. Genom att välja komponenterna i lösningen kan man "förlänga" det avstånd över vilket en elektron överförs från reduktionsmedlet till oxidationsmedlet. Med en samordnad rörelse av partiklar kan en elektron överföras över långa avstånd av vågmekanismen. Som en "korridor" kan vara en hydratiserad proteinkedja etc. Sannolikheten för elektronöverföring till ett avstånd på upp till 100A är hög. Längden på "korridoren" kan ökas med tillsatser (alkalimetalljoner, stödjande elektrolyter). Detta öppnar stora möjligheter inom området för kontroll av sammansättning och egenskaper hos HWC och HJA. I lösningar spelar de rollen som en sorts "svart låda" fylld med elektroner och protoner. Beroende på omständigheterna kan han ge dem till andra komponenter eller fylla på sina "reserver". Reversibiliteten av reaktioner som involverar dem gör det möjligt att upprepade gånger delta i cykliska processer. Elektroner rör sig från ett metallcentrum till ett annat, oscillerar mellan dem. Den komplexa molekylen förblir asymmetrisk och kan delta i redoxprocesser. HWC och HJAC är aktivt involverade i oscillerande processer i biologiska medier. Denna typ av reaktion kallas oscillerande reaktioner. De finns i enzymatisk katalys, proteinsyntes och andra biokemiska processer som åtföljer biologiska fenomen. Dessa inkluderar periodiska processer av cellulär metabolism, aktivitetsvågor i hjärtvävnaden, i hjärnvävnaden och processer som sker på nivån av ekologiska system. Ett viktigt steg i ämnesomsättningen är uppdelningen av väte från näringsämnen. I det här fallet går väteatomer in i jontillståndet, och elektronerna som separeras från dem kommer in i andningskedjan och ger upp sin energi till bildandet av ATP. Som vi har konstaterat är titankomplexonater aktiva bärare av inte bara elektroner utan även protoner. Förmågan hos titanjoner att fylla sin roll i det aktiva centret av enzymer som katalaser, peroxidaser och cytokromer bestäms av dess höga förmåga till komplexbildning, bildandet av koordinerad jongeometri, bildandet av polynukleärt HVA och HJA av olika sammansättningar och egenskaper som funktion av pH, koncentrationen av övergångselementet Ti och den organiska komponenten i komplexet, deras molförhållande. Denna förmåga manifesteras i en ökning av komplexets selektivitet

i relation till substrat, produkter av metaboliska processer, aktivering av bindningar i komplexet (enzym) och substrat genom koordination och förändring av substratets form i enlighet med det aktiva centrets steriska krav.

Elektrokemiska transformationer i kroppen associerade med överföring av elektroner åtföljs av en förändring i graden av oxidation av partiklar och utseendet av en redoxpotential i lösning. En stor roll i dessa transformationer tillhör de multinukleära HVA- och HNA-komplexen. De är aktiva regulatorer av fria radikalprocesser, ett system för utnyttjande av reaktiva syrearter, väteperoxid, oxidationsmedel, radikaler och är involverade i oxidation av substrat, såväl som i att upprätthålla antioxidanthomeostas, för att skydda kroppen från oxidativa påfrestning. Deras enzymatiska verkan på biosystem liknar enzymer (cytokromer, superoxiddismutas, katalas, peroxidas, glutationreduktas, dehydrogenaser). Allt detta indikerar höga antioxidantegenskaper hos komplexonater av övergångselement.

7.14. FRÅGOR OCH UPPGIFTER FÖR SJÄLVKONTROLL AV BEREDSKAP FÖR LEKTIONER OCH TENTA

1. Ge begreppet komplexa föreningar. Hur skiljer de sig från dubbelsalter, och vad har de gemensamt?

2. Gör formler för komplexa föreningar enligt deras namn: am(IV), triamintrinitrokobolt (III), ge deras egenskaper; ange den interna och externa samordningssfären; den centrala jonen och graden av dess oxidation: ligander, deras antal och denticitet; förbindelsernas karaktär. Skriv dissociationsekvationen i en vattenlösning och uttrycket för stabilitetskonstanten.

3. Allmänna egenskaper hos komplexa föreningar, dissociation, stabilitet hos komplex, kemiska egenskaper hos komplex.

4. Hur karakteriseras reaktiviteten hos komplex från termodynamiska och kinetiska positioner?

5. Vilka aminokomplex kommer att vara mer hållbara än tetraamino-koppar (II), och vilka kommer att vara mindre hållbara?

6. Ge exempel på makrocykliska komplex bildade av alkalimetalljoner; d-elementjoner.

7. På vilka grunder klassificeras komplex som kelaterade? Ge exempel på kelat- och icke-kelatkomplexföreningar.

8. Använd exemplet med kopparglycinat och ge begreppet intrakomplexa föreningar. Skriv strukturformeln för magnesiumkomplexonat med etylendiamintetraättiksyra i natriumform.

9. Ge ett schematiskt strukturellt fragment av vilket polynukleärt komplex som helst.

10. Definiera polynukleära, heteronukleära och heterovalenta komplex. Övergångsmetallernas roll i deras bildning. Dessa komponenters biologiska roll.

11. Vilka typer av kemiska bindningar finns i komplexa föreningar?

12. Lista huvudtyperna av hybridisering av atomära orbitaler som kan förekomma vid den centrala atomen i komplexet. Vilken geometri har komplexet beroende på typen av hybridisering?

13. Baserat på den elektroniska strukturen hos atomerna i elementen i s-, p- och d-block, jämför förmågan till komplexbildning och deras plats i komplexens kemi.

14. Definiera complexones och complexonates. Ge exempel på de mest använda inom biologi och medicin. Ge de termodynamiska principer som kelationsterapi bygger på. Användningen av komplexonater för neutralisering och eliminering av främlingsfientliga läkemedel från kroppen.

15. Överväg de viktigaste fallen av kränkning av metall-ligand homeostas i människokroppen.

16. Ge exempel på biokomplexa föreningar som innehåller järn, kobolt, zink.

17. Exempel på konkurrerande processer som involverar hemoglobin.

18. Metalljonernas roll i enzymer.

19. Förklara varför för kobolt i komplex med komplexa ligander (polydentat) är oxidationstillståndet +3 mer stabilt, och i vanliga salter, såsom halogenider, sulfater, nitrater, är oxidationstillståndet +2?

20. För koppar är oxidationstillstånden +1 och +2 karakteristiska. Kan koppar katalysera elektronöverföringsreaktioner?

21. Kan zink katalysera redoxreaktioner?

22. Vilken verkningsmekanism har kvicksilver som gift?

23. Ange syran och basen i reaktionen:

AgNO 3 + 2NH 3 \u003d NO 3.

24. Förklara varför kalium-natriumsaltet av hydroxietylidendifosfonsyra, och inte HEDP, används som läkemedel.

25. Hur går transporten av elektroner i kroppen till med hjälp av metalljoner, som ingår i biokomplexa föreningar?

7.15. TESTER

1. Oxidationstillståndet för den centrala atomen i den komplexa jonen är 2- är lika med:

a)-4;

b) +2;

vid 2;

d) +4.

2. Den mest stabila komplexa jonen:

a) 2-, Kn = 8,5x10-15;

b) 2-, Kn = 1,5x10-30;

c) 2-, Kn = 4x10-42;

d) 2-, Kn = 1x10 -21.

3. Lösningen innehåller 0,1 mol av PtCl4 4NH3-föreningen. Genom att reagera med AgNO3, bildar den 0,2 mol AgCl-fällning. Ge utgångsämnet koordinationsformeln:

a) Cl;

b) Cl3;

c) Cl2;

d) Cl4.

4. Vad är formen på de komplex som bildas till följd av sp 3 d 2-gi- föder upp?

1) tetraeder;

2) kvadratisk;

4) trigonal bipyramid;

5) linjär.

5. Välj formeln för föreningen pentaaminklorkobalt(III)sulfat:

a) Na 3 ;

6) [CoCl2(NH3)4]Cl;

c) K2 [Co(SCN)4];

d) SO4;

e) [Co(H 20)6] C13.

6. Vilka ligander är polydentate?

a) Cl-;

b) H2O;

c) etylendiamin;

d) NH3;

e) SCN-.

7. Komplexbildare är:

a) donatoratomer i elektronpar;

c) atom- och jonacceptorer av elektronpar;

d) atomer- och jondonatorer av elektronpar.

8. Elementen med minst komplexbildande förmåga är:

som; CD;

b) p; d) f

9. Ligander är:

a) donatormolekyler för elektronpar;

b) jonacceptorer av elektronpar;

c) molekyler- och jondonatorer av elektronpar;

d) molekyl- och jonacceptorer av elektronpar.

10. Kommunikation inom komplexets interna samordningssfär:

a) kovalent utbyte;

b) kovalent donator-acceptor;

c) jonisk;

d) väte.

11. Det bästa komplexbildaren är:

Som ni vet tenderar metaller att förlora elektroner och därigenom bildas. Positivt laddade metalljoner kan omges av anjoner eller neutrala molekyler som bildar partiklar som kallas omfattande och kapabel till oberoende existens i en kristall eller lösning. Och föreningar som innehåller komplexa partiklar i noderna av deras kristaller kallas komplexa föreningar.

Struktur av komplexa föreningar

1. De flesta komplexa föreningar har inre och yttre sfärer . När du skriver de kemiska formlerna för komplexa föreningar är den inre sfären omgiven av hakparenteser. Till exempel, i komplexa föreningar K och Cl 2, är den inre sfären grupperna av atomer (komplex) - - och 2+, och den yttre sfären är K + och Cl-jonerna - respektive.
2. Central atom eller jon den inre sfären kallas komplexbildande medel. Vanligtvis fungerar metalljoner med en tillräcklig mängd fria som komplexbildare - dessa är p-, d-, f-element: Cu 2+, Pt 2+, Pt 4+, Ag +, Zn 2+, Al 3+ , etc. Men det kan också vara atomer av grundämnen som bildar icke-metaller. Laddningen av komplexbildaren är vanligtvis positiv, men den kan också vara negativ eller noll och lika med summan av laddningarna av alla andra joner. I exemplen ovan är de komplexbildande medlen Al3+- och Ca2+-joner.

1. Det komplexbildande medlet är omgivet och är associerad med joner av motsatt tecken eller neutrala molekyler, den så kallade ligander. Anjoner såsom F-, OH-, CN-, CNS-, NO 2-, CO 3 2-, C 2 O 4 2-, etc., eller neutrala molekyler av H 2 O, NH 3, CO, NO, etc. I våra exempel är dessa OH-joner - och NH3-molekyler. Antalet ligander i olika komplexa föreningar sträcker sig från 2 till 12. Och antalet ligander i sig (antalet sigmabindningar) kallas koordinationsnummer (c.h.) för det komplexbildande medlet. I de övervägda exemplen, c.ch. är lika med 4 och 8.

1. Komplex laddning(inre sfär) definieras som summan av laddningarna av komplexbildaren och ligander.
2. yttre sfären bildar joner associerade med komplexet genom joniska eller intermolekylära bindningar och som har en laddning vars tecken är motsatt det för laddningen av det komplexbildande medlet. Det numeriska värdet av den yttre sfärens laddning sammanfaller med det numeriska värdet av den inre sfärens laddning. I formeln för en komplex förening skrivs de inom hakparenteser. Den yttre sfären kan till och med saknas om den inre sfären är neutral. I de givna exemplen är den yttre sfären bildad av 1 K + jon respektive 2 Cl - joner.

Klassificering av komplexa föreningar

Baserat på olika principer kan komplexa föreningar klassificeras på olika sätt:

1. Genom elektrisk laddning: katjoniska, anjoniska och neutrala komplex.

• Katjonkomplex har en positiv laddning och bildas om neutrala molekyler koordineras runt en positiv jon. Till exempel, Cl3, Cl2
• Anjonkomplex s har en negativ laddning och bildas om atomer med negativa koordineras runt en positiv jon. Till exempel K, K 2
• Neutrala komplex har noll laddning och ingen yttre sfär. De kan bildas vid koordination kring en atom av molekyler, såväl som vid samtidig koordination kring en central positivt laddad jon av negativa joner och molekyler.

1. Med antalet komplexbildare

• enda kärna - komplexet innehåller en central atom, till exempel K 2
• flerkärniga e- komplexet innehåller två eller flera centrala atomer, till exempel,

1. Efter typ av ligand

• Återfuktar – innehåller aqua-komplex, d.v.s. vattenmolekyler fungerar som ligander. Till exempel, Br 3 , Br 2
• Ammoniak - innehåller aminkomplex, i vilka ammoniakmolekyler (NH 3) fungerar som ligander. Till exempel, Cl2, Cl
• karbonyler – i sådana komplexa föreningar fungerar kolmonoxidmolekyler som ligander. Till exempel, , .
• acidokomplex - komplexa föreningar som innehåller sura rester av både syrehaltiga och anoxiska syror som ligander (F -, Cl -, Br -, I -, CN -, NO 2 -, SO 4 2-, PO 4 3-, etc., som samt OH-). Till exempel K4, Na2
• Hydroxokomplex - komplexa föreningar där hydroxidjoner fungerar som ligander: K 2, Cs 2

Komplexa föreningar kan innehålla ligander som tillhör olika klasser av ovanstående klassificering. Till exempel: K, Br

1. Efter kemiska egenskaper: syror, baser, salter, icke-elektrolyter:

• syror — H, H2
• Grunder - (OH) 2,OH
• salt — Cs3, Cl2
• Icke-elektrolyter —

1. Enligt antalet platser som liganden upptar i koordinationssfären

I koordinationssfären kan ligander uppta en eller flera platser, d.v.s. bildar en eller flera bindningar med den centrala atomen. På grundval av detta särskiljer de:

• Monodentate ligander - dessa är ligander såsom molekyler av H 2 O, NH 3, CO, NO, etc. och ingen CN - , F - , Cl - , OH - , SCN - , etc.
• Bidentata ligander . Denna typ av ligand inkluderar joner H 2 N-CH 2 -COO -, CO 3 2-, SO 4 2-, S 2 O 3 2-, en etylendiaminmolekyl H 2 N-CH 2 -CH 2 -H 2 N ( förkortad sv).
• Polydentate ligander . Dessa är till exempel organiska ligander som innehåller flera grupper - CN eller -COOH (EDTA). Vissa polydentate ligander kan bilda cykliska komplex som kallas kelat (till exempel hemoglobin, klorofyll, etc.)

Nomenklatur av komplexa föreningar

Att brinna formeln för den komplexa föreningen, man måste komma ihåg att, precis som vilken jonförening som helst, skrivs katjonformeln först och sedan anjonformeln. I det här fallet skrivs komplexets formel in hakparentes, där det komplexbildande medlet skrivs först, sedan liganderna.

Och här är några regler, efter vilka det inte kommer att vara svårt att komponera namnet på en komplex förening:

1. I namnen på komplexa föreningar, såväl som joniska salter, anjonen listas först, följt av katjonen.
2. I komplexets namn ligander listas först och sedan det komplexbildande medlet. Liganderna är listade i alfabetisk ordning.
3. Neutrala ligander har samma namn som molekyler, läggs änden till anjoniska ligander -O. Tabellen nedan listar namnen på de vanligaste liganderna.

ligand	Ligand namn	ligand	Ligand namn
sv	etylendiamin	O 2-	Okej så
H2O	Aqua	H-	Hydrido
NH3	Ammin	H+	Hydro
CO	karbonyl	åh-	hydroxo
NEJ	Nitrosyl	SO 4 2-	Sulfato
NEJ-	Nitroso	CO 3 2-	carbonato
NO 2 -	Nitro	CN-	Cyano
N 3 -	Azido	NCS-	Thiocionato
Cl-	Kloro	C2O42-	Oxalato
br-	Bromo

1. Om antalet ligander är större än en, indikeras deras antal med grekiska prefix:

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

Om själva ligandens namn redan innehåller ett grekiskt prefix, skrivs ligandens namn inom parentes och ett prefix av typen läggs till det:

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

Till exempel kallas Cl 3-föreningen tris(etylendiamin)kobolt(III).

1. Namnen på komplexa anjoner slutar suffix - på
2. Efter metallens namn inom parentes anger Romerska siffror för dess oxidationstillstånd.

Låt oss till exempel kalla följande anslutningar:

• Cl

Låt oss börja med ligander: 4 vattenmolekyler betecknas som tetraaqua, och 2 kloridjoner betecknas som diklor.

Till sist, anjon i detta sammanhang är kloridjon.

tetraakvadiklorokromklorid(III)

• K4

Låt oss börja med ligander: den komplexa anjonen innehåller 4 ligander CN - som kallas tetracyano.

Eftersom metallen är en del av den komplexa anjonen kallas den för nickelat(0).

Så hela titeln är: kaliumtetracyanonickelat(0)

Kategorier ,

Komplexa föreningar Dessa är molekylära eller joniska föreningar som bildas genom att fästa en metall eller icke-metall, neutrala molekyler eller andra joner till en atom eller jon. De kan existera både i en kristall och i lösning.

Grundläggande bestämmelser och begrepp inom samordningsteori.

För att förklara strukturen och egenskaperna hos komplexa föreningar 1893 föreslog den schweiziska kemisten A. Werner en koordinationsteori i vilken han introducerade två begrepp: koordination och sidovalens.

Enligt Werner huvudvalens valens kallas med hjälp av vilka atomer är sammankopplade för att bilda enkla föreningar som lyder teorin

valens. Men efter att ha uttömt huvudvalensen är atomen i regel kapabel till ytterligare vidhäftning p.g.a. sidovalens, som ett resultat av manifestationen av vilken en komplex förening bildas.

Under påverkan av krafterna från huvud- och sekundärvalensen tenderar atomer att jämnt omge sig med joner eller molekyler och är därmed centrum för attraktion. Sådana atomer kallas centrala eller komplexbildande medel. Joner eller molekyler som är direkt bundna till komplexbildaren kallas ligander.

Med hjälp av huvudvalensen fästs ligander till joner, och med hjälp av sekundär valens fästs joner och molekyler.

Attraktionen av en ligand till ett komplexbildande medel kallas koordination, och antalet ligander kallas det komplexbildande medlets koordinationsnummer.

Vi kan säga att komplexa föreningar är föreningar vars molekyler består av en central atom (eller jon) direkt associerad med ett visst antal andra molekyler eller joner, så kallade ligander.

Metallkatjoner fungerar oftast som komplexbildare (Co +3, Pt +4, Cr +3, Cu +2 Au +3, etc.)

Liganderna kan vara joner Cl -, CN -, NCS -, NO 2 -, OH -, SO 4 2- och neutrala molekyler NH 3, H 2 O, aminer, aminosyror, alkoholer, tioalkoholer, PH 3, etrar.

Antalet koordinationsställen som upptas av liganden nära det komplexbildande medlet kallas dess koordinationsförmåga eller denticitet.

Ligander fästa till det komplexbildande medlet genom en bindning upptar ett koordinationsställe och kallas monodentata (Cl - , CN - , NCS -). Om liganden är fäst vid det komplexbildande medlet genom flera bindningar, är den polydentat. Till exempel: SO 4 2-, CO 3 2- är tvåtandade.

Komplexbildaren och liganderna utgör inre sfär föreningar eller komplex (i formlerna är komplexet omgivet av hakparenteser). Joner som inte är direkt bundna till komplexbildaren är det yttre koordinationssfären.

Jonerna i den yttre sfären är mindre starkt bundna än liganderna och avlägsnas spatialt från det komplexbildande medlet. De ersätts lätt av andra joner i vattenlösningar.

Till exempel, i K3-föreningen är det komplexbildande medlet Fe+2, liganderna är CN-. Två ligander är fästa på grund av huvudvalensen och 4 - på grund av den sekundära valensen, därför är koordinationsnumret 6.

Jon Fe +2 med ligander CN - utgör inre sfär eller komplex, och K-joner + yttre koordinationssfär:

Som regel är koordinationstalet lika med två gånger laddningen av metallkatjonen, till exempel: enkelladdade katjoner har ett koordinationstal lika med 2, 2-laddade - 4 och 3-laddade - 6. Om elementet uppvisar en variabelt oxidationstillstånd, sedan med en ökning av dess koordinationstal ökar. För vissa komplexbildare är koordinationstalet konstant, till exempel: Co +3, Pt +4, Cr +3 har koordinationstalet 6, för joner B +3, Be +2, Cu +2, Au +3 koordinationstalet är 4. för För de flesta joner är koordinationstalet variabelt och beror på jonernas natur i den yttre sfären och på förutsättningarna för bildandet av komplex.