Сполуки, в яких елемент виявляє свою звичайну можливу валентність, називаються валентнонасиченими сполуками або сполуками першого порядку. При взаємодії цих сполук утворюються сполуки вищого порядку. Наприклад, можлива взаємодія таких валентнонасичених сполук:
CuSO4 + 4NH3 ®[Cu(NH3)4]SO4, або CuSO4 + 4NH4ОН ®[Cu(NH3)4]SO4 + 4Н2О;
Ag2 S2O3 + 3Na2 S2O3 ® 2Na3 [Ag(S2O3)2];
Fe(CN)3 + 3KCN ® K3[Fe(CN)6 ].
Швейцарський хімік А.Вернер запропонував основи теорії цих сполук і назвав їх комплексними сполуками. Основні положення цієї теорії у сучасному вигляді такі:
1. Комплексні сполуки мають зовнішню і внутрішню сфери. Внутрішню сферу, як правило, записують у квадратних дужках. В наших прикладах внутрішні сфери - [Cu(NH3)4]2+, [Ag (S2O3)2]3-, [Fe(CN)6]3-, зовнішні сфери - SO42-, Na+, K+.
2. Внутрішня сфера складається з комплексоутворювача і лігандів або адендів. Заряд внутрішньої сфери чисельно дорівнює заряду зовнішньої сфери і має протилежний знак. Є і нейтральні комплекси, які мають тільки внутрішню сферу, наприклад [Co(NH3)3Cl3].
3. Комплексоутворювачем (КУ) або ядром комплексу може бути будь-яка частина, у якої є вакантні електронні орбіталі. Найчастіше це іони d -елементів, але можуть бути іони s - і р -елементів, деякі нейтральні молекули і атоми. В наших прикладах комплексоутворювачами є іони купруму, аргентуму та феруму. КУ характеризується координаційним числом (КЧ) - кількістю місць у внутрішній сфері комплексу, які можуть бути зайняті лігандами. Найчастіше зустрічаються КЧ 2, 4, 6. Ці числа відповідають найбільш стійким конфігураціям комплексів: октаедричній (6), тетраедричній (4) і лінійній (2). Для деяких іонів координаційні числа такі:
2 – Cu +, Ag+;
4 – Cu 2+, Au3+, Cd2+ , Bi3+ , In3+ , Pb2+ , Al3+ , Pt2+ ;
6 - Fe2+, Fe3+, Cr3+, Mg2+, Co2+, Co3+, Pt4+, Ni2+, Аl3+ тощо.
Зустрічаються також КЧ 1, 3, 5, 7, 8, 9, 12. КЧ залежить від природи комплексоутворювача, лігандів і їх розмірів. Чим вище ступінь окислення комплексоутворювача, тим більше КЧ. Нейтральні ліганди звичайно приєднуються у більшої кількості, ніж заряджені ([Co(H2O)6]2+, [CoCI4]2-).
Заряд КУ дорівнює алгебраїчній сумі зарядів всіх інших іонів і має протилежний знак.
4. Ліганди або аденди – це молекули або іони, які координуються навколо комплексоутворювачів. Вони завжди мають неподільні електронні пари. Це можуть бути нейтральні молекули H2O, NH3, СО, NO або іони Cl-, Br -, F-, I-, NO2-, NO3-, SO42-, CN- та ін. Ліганди можуть бути монодентатні, вони здатні утворювати тільки один зв’язок з комплексоутворювачем, бідентатні – здатні утворювати з комплексоутворювачем два зв’язки, та полідентатні. Наприклад, Н2О – монодентатний ліганд, в якому одна з неподілених електронних пар Оксигену бере участь у зв’язку (друга електронна пара не утворює зв’язку внаслідок стеричних перешкод); оксалатна кислота СООН - СООН – най-простіший бідентатний ліганд, має дві неподільні пари електронів, які утворюють координаційні зв’язки:
..: О О:
Н – О – Н; С – С.
-О О-
Приклад 1. Записати формули п’яти координаційних сполук, які скла- даються з Со3+, Сl-, NH3, Na+.
Розв’язок:
З цих іонів комплексоутворювачем може бути тільки Со3+. Його координаційне число дорівнює 6. Лігандами можуть бути Сl- та NH3. Формули координаційних сполук такі: [Co(NH3)6]Cl3, [Co(NH3)4Cl2]Cl, Na3[CoCl6], Na2[CoCl5(NH3)], [Co(NH3)3Сl3].
