Химическая связь в комплексных соединениях. Описание комплексных соединений с позиции теории валентных связей

В образовании химической связи во внутренней сфере комплексного соединения важнейшую роль играет донорно-акцепторное взаимодействие лигандов (доноры электронных пар) и комплексообразователя (акцептор).

При этом взаимодействии происходит образование ковалентной химической связи, что определяет строго определенное пространственное расположение лигандов вокруг комплексообразователя и достаточно высокую устойчивость к диссоциации комплексного иона.

Комплексообразователь (атом или катион металла) предоставляет свободные орбитали внешних электронных слоев, которые гибридизуясь, т.е. выравниваясь по энергии и форме, располагаются в пространстве определенным образом. Это и создает структуру внутренней сферы комплекса, которая определяется типом гибридизации исходных свободных атомных орбиталей комплексообразователя (таблица 3). Ионы внешней сферы связаны с комплексным ионом посредством ионной связи.

Таблица 3

Тип гибридизации комплексообразователя и структура внутренней сферы комплексного соединения.

К.Ч.	Тип гибридизации	Геометрия расположения связей	Структура	Пример комплексного соединения
2	sp	L – M – L	линейная	[Ag(NH3)2]+
4	sp3		тетраэдрическая	[BF4]– [Ni(NH3)4]2+
4	sp2d		квадратно-плоскостная	[Сu(NH3)4]2+ [Pt(NH3)2Cl2]
6	sp3d2, (d2sp3)		октаэдрическая	[Fe(CN)6]3+ [Fe(CN)6]4+

Для объяснения образования и свойств комплексных соединений применяют ряд теорий, в том числе и теорию строения валентных связей. Образование комплексов теория валентных связей относит за счет донорно-акцепторного взаимодействия комплексообразователя и лигандов.

Так, строение тетраэдрического иона [BeF₄]^2– можно рассмотреть следующим образом:

Электронное строение комплексообразователя – иона бериллия:

Be 2s²2p⁰                                   Be²⁺ 2s⁰2p⁰                                          

s                 p

Электронное строение лигандов – отрицательно заряженных ионов фтора:

F 2s²2p⁵                         F^- 2s²2p

  s                p

Электронное строение комплексообразователя и лигандов показывает, что комплексообразователь способен предоставить свободные орбитали для образования связи по донорно-акцепторному механизму, а лиганды имеют неподеленные пары электронов, т.е. могут быть донорами электронных пар.

Координационное число комплексного иона равно 4, такое же число вакантных орбиталей комплексообразователя должно принять участие в процессе гибридизации, следовательно, тип гибридизации комплексообразователя – sp³, что обуславливает его геометрию в пространстве – тетраэдрическое строение (рисунок 8.2).

Рисунок 8.2.

Пространственная структура комплексного иона.