Координационная связь

В некоторых молекулах и многоатомных ионах ковалентная связь образуется в результате обобществления двумя атомами пары электронов, поставщиком которых является только один из этих атомов. Такая пара электронов первоначально (до образования связи) представляла собой неподеленную пару одного из атомов. Атом, поставляющий для образования связи неподеленную пару электронов, называется донором электронной пары. Атом, обобществляющий с донором такую пару электронов, называется акцептором электронной пары. Возникающий в таких условиях тип связи называется координационной (дативной или донорно-акцепторной) связью.

Атом азота в молекуле аммиака имеет неподеленную пару электронов и поэтому легко образует координационную связь. В качестве примера можно привести связь, образуемую между атомом азота и атомом алюминия в соединении На рис. 2.9 показаны три способа изображения такой связи в указанном соединении. Заметим, что образование координационной связи приводит к появлению положительного заряда на атоме, который является донором электронной пары, и отрицательного заряда на атоме, являющемся акцептором электронной пары.

Многоатомные ионы, как, например, ион аммония или ион оксония (последний известен также под названием ион гидроксония), содержат координационные связи наряду с обычными ковалентными связями. Координационную связь принято схематически изображать стрелкой (рис. 2.9). Однако в действительности все четыре

Рис. 2.9. Координационные (донорно-акцепторные) связи, а-ион аммония;

связи в ионе аммония совершенно неразличимы, то же самое можно сказать о трех связях в ионе гидроксония. В каждом из этих случаев все связи делокализованы, а заряд распределен по всему иону. Для описания химической связи в подобных ионах используется резонансная структура, представляющая собой гибрид из всевозможных распределений электронов. Различные распределения называются каноническими структурами (каноническими формами). На рис. 2.10 показаны резонансные структуры и канонические формы оксоанионов Сульфат-ион тоже можно

Рис. 2.10. Резонансные структуры и канонические формы, а - ион гидроксония ; б - карбонат-ион ; в - нитрат-ион.

представить как резонансную структуру, образованную несколькими каноническими формами.

Простейшие многоатомные ионы, подобные рассмотренным выше, иногда называют ковалентными ионами. Они представляет собой частный случай большой группы ионов, носящих название комплексные ионы. Комплексный ион состоит из центрального атома, окруженного другими атомами, ионами или группами атомов так называемыми лигандами. Лиганды связаны с центральным атомом координационными связями. Наиболее важными примерами комплексных ионов являются ионы переходных металлов, такие как или . Такие ионы подробно рассматриваются в гл. 14.