Лиганды, занимающие во внутренней координационной сфере одно место, называются монодентатными, Существуют лиганды, занимающие во внутренней сфере два или несколько мест, Такие лиганды называются би- и полидентатными.
Примерами бидентатных лигандов могут служить оксалатный ион C2O42- (или
Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов составляющих его простых ионов. Например:
Входящие в состав комплекса электронейтральные молекулы, например NH3, H2), C2H4 не влияют на величину его заряда. Поэтому при определении заряда комплексных ионов их можно не учитывать. Заряд комплексообразователя, в свою очередь, легко находится, исходя из заряда комплексного иона и зарядов содержащихся в комплексе лигандов.
Нейтральные молекулы или анионы, находящиеся во внутренней сфере комплексного соединения, могут быть последовательно замещены другими молекулами или анионами. Например, путем замещения молекул аммиака в комплексной соли [Co(NH3)6]Cl3 ионами NO2 получают следующие соединения: [Co(NH3)5(NO2)]Cl2, [Co(NH3)3(NO2)3], K2[Co(NH3)3(NO2)5], K3[Co(NO2)6]. Понятно, что при таком замещении постепенно изменяется и заряд комплексного иона, понижаясь от +3 у иона [Co(NH3)6]3+ до —3 у иона [Co(NO2)6]3-.
- 568 -
К основным типам комплексных соединений относятся следующие.
Аммиакаты — комплексы, в которых лигандами служат молекулы аммиака, например: [Cu(NH3)4]SO4, [Co(NH3)6]Cl3, [Pt(NH3)6]Cl4. Известны комплексы, аналогичные аммиакатам, в которых роль лиганда выполняют молекулы аминов: CH3NH2(метиламин), C2H5NH2(этиламин), NH2CH2CH2NH2(этилендиамин, условно обозначаемый Еп) и др. Такие комплексы называют аминатами.
Аквакомплексы — в которых лигандом выступает вода: [Co(H2O)6]Cl2 [Al(H2O)6]Cl3 [Cr(H2O)6]Cl3 и др. Находящиеся в водном растворе гидратированные катионы содержат в качестве центрального звена аквакомплекс. В кристаллическом состоянии некоторые из аквакомплексов удерживают и кристаллизационную воду, например: [Cu(H2O)4]SO4·H2O, [Fe(H2O)6]SO4·H2O. Кристаллизационная вода не входит в состав внутренней сферы, она связана менее прочно, чем координированная, и легче отщепляется при нагревании.
Ацидокомплексы. В этих комплексах лигандами являются анионы. К ним относятся комплексы типа двойных солей, например K2[PtCl4], K4[Fe(CN)6] (их можно представить как продукт сочетания двух солей — PtCl4·2KCl Fe(CN)2·4KCN и т. п.), комплексные кислоты — H2[SiF6], H2[CoCl4], гидроксокомплексы — Na2[Sn(OH)4], Na2[Sn(OH)6] и др.
Между этими классами существуют переходные ряды, которые включают комплексы с различными лигандами. О таких комплексах мы уже упоминали. Приведем переходный ряд между аммиакатами и ацидокомплексами платины(II) [Pt(NH3)4]Cl2, [Pt(NH3)3Cl]Cl, [Pt(NH3)2Cl2], K[Pt(NH3)Cl3], K[PtCl4].
Циклические, или хелатные (клешневидные), комплексные соединения. Они содержат би- или полидентатный лиганд, который как бы захватывает центральный атом подобно клешням рака:
В этих комплексах символом М обозначен атом металла, а стрелкой — донорно-акцепторная связь. Примерами таких комплексов служат оксалатный комплекс железа(III) [Fe(C2O4)3]3- и этилендиаминовый комплекс платины(IV) -[PtEn3]4+ . К группе хелатов относятся и внутрикомплексные соединения, в которых центральный атом входит в состав цикла, образуя ковалентные связи с лигандами разными способами: донорно-акцепторным и за счет неспаренных атомных электронов. Комплексы такого рода весьма характерны для аминокарбоновых кислот.
- 569 -
Простейший их представитель — амииоуксусная кислота (глицин) NH2CH2COOH — образует хелаты с ионами Cu2+, Pt2+, Rh3+, например:
Известны также комплексы с более сложными амннокарбоновыми кислотами и их аналогами. Такие лиганды называются комплексонами. Двухзарядный анион этилендиамиптетрауксусной кислоты, называемый в виде двунатриевой соли комплексоном III, или трилоном Б, дает с двухвалетным металлом комплекс типа:
Хелатные соединения отличаются особой прочностью, так как центральный атом в них как бы «блокирован» циклическим лигандом. Наибольшей устойчивостью обладают хелаты с пяти- и шестичленными циклами. Комплексоны настолько прочно связывают катионы металлов, что при их добавлении растворяются такие плохо растворимые вещества, как сульфаты кальция и бария, оксалаты и карбонаты кальция. Поэтому их применяют для умягчения воды, для маскировки «лишних» ионов металла при крашении и изготовлении цветной пленки. Большое применение они находят и в аналитической химии.
