Глава Х. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

§ Х.1. СТРУКТУРА КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИИ

Соединения сложного состава, у которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы (лиганды), называются комплексными соединениями.

Значение комплексных соединений для различных областей техники очень велико. Способность веществ образовывать комплексные соединения используется для разработки эффективных методов получения химически чистых металлов из руд, редких металлов, сверхчистых полупроводниковых материалов, катализаторов, красителей, лекарственных препаратов, очистки природных и сточных вод, растворения накипи в парогенераторах и т. п.

Первые комплексные соединения были синтезированы в середине прошлого века, однако теоретические представления о них стали развиваться после опубликования в 1893 г. швейцарским химиком А. Вернером координационной теории. Большой вклад в химию комплексных соединений внесли русские ученые Л. А. Чугаев, И. И. Черняев и их ученики.

По координационной теории Вернера в каждом комплексном соединении различают внутреннюю и внешнюю сферы. Внутреннюю сферу называют комплексом. При написании химических формул комплексных соединений внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. Например, в комплексном соединении внутренняя сфера представлена ионом внешняя сфера — двумя положительно заряженными ионами

Центральный атом внутренней сферы комплексного соединения, вокруг которого группируются ионы или молекулы, называется комплексообразователем. В приведенном примере это ион кадмия Частицы, непосредственно связанные с комплексообразователем, называются лигандами. В данном случае это ионы Число лигандов в комплексе называется координационным числом комплексообразователя. Координационное число показывает число мест во внутренней сфере комплексного соединения или число мест вокруг комплексообразователя, на которых могут разместиться лиганды. Координационные числа разных комплексообразователей имеют значения от 2 до 12. Чаще других встречаются комплексные соединения с координационным числом, равным 4 или 6, затем 8 или 2.

Заряд комплекса численно равен суммарному заряду внешней сферы и противоположен ему по знаку. Например, во внешней сфере комплексного соединения находятся три положительно заряженных иона . Следовательно, заряд комплексного иона равен —3.

Различают катионные, анионные и нейтральные комплексы. Комплекс с положительным зарядом называют катионным,

например с отрицательным зарядом — анионным, например с нулевым зарядом — нейтральным, например

Заряд комплексообразователя равен и противоположен по знаку алгебраической сумме зарядов всех остальных ионов. Так, в комплексном соединении заряд иона железа равен . Известны, однако, и такие комплексные соединения, которые не имеют внешней сферы, их внутренняя сфера состоит из нейтральных молекул—лигандов и комплексообразователя со степенью окисления О, например в комплексах комплексообразователями служат атомы а лигандами — молекулы и

Координационная емкость лиганда — число мест, занимаемых каждым лигандом во внутренней сфере комплекса. Лиганды, которые занимают одно координационное место у центрального атома, называют монодентатными. Однако лиганды могут занимать два и более (до восьми) координационных мест за счет образования с комплексообразователем соответствующего числа химических связей. Такие лиганды называются полидентатными. Одним из наиболее важных полидентатных лигандов (гексаден-татным) является анион этилендиаминтетрауксусной кислоты: