Тема: Будова та номенклатура комплексних сполук

Мета: вивчити будову молекул та властивості комплексних сполук, розглянути класифікацію та номенклатуру комплексних сполук, навчитися складати формули комплексних сполук, розглянути будову комплексонів та їх застосування в медицині, навчитися складати рівняння комплексоутворення.

Забезпечення заняття: періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва; таблиці, що розкривають класифікацію та номенклатуру комплексних сполук; розчини CuSO₄, NaOH, NH₃, K₄[Fe(CN)₆], пробірки.

Конкретні цілі:

- пояснювати принципи будови комплексних сполук;

- класифікувати комплексні сполуки за зарядом внутрішньої сфери та за природою лігандів;

- знати номенклатуру та властивості комплексних сполук;

- складати формули та рівняння реакцій комплексоутворення для розуміння ролі природних комплексів у життєдіяльності організмів;

- інтерпретувати особливості будови комплексних сполук як основи для їх застосування в хелатотерапії;

- знати функції комплексних сполук в організмі.

 

Зміст заняття

Переважна більшість металів входять до складу організму людини у вигляді комплексних сполук. З процесами комплексоутворення, головним чином, і пов’язані біологічні функції мікроелементів з родини d – елементів. В організмі комплексні, або координаційні сполуки (КС) виконують різні функції: нагромадження і транспорт речовин та енергії, обмін і блокування функціональних груп, участь в окисно – відновних процесах, утворення та розщеплення хімічних зв’язків. Широко застосовують КС і у медичній практиці.

Комплексними сполуками називають стійкі хімічні сполуки, у вузлах кристалічної решітки яких знаходяться складні частинки, що містять центральний атом (йон) і оточуючі його молекули або йони.

Йон, що займає центральне положення, навколо якого групуються координаційно зв’язані частинки, називається комплексоутворювачем або центральним атомом. Комплексоутворювачами можуть бути позитивно заряджені йони металів (наприклад: Ag⁺, Cu²⁺, Cu⁺, Co³⁺ , Al³⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Pt⁴⁺, Cr³⁺, Au³⁺, Fe²⁺, Fe^{3 +} та інші), а також атоми неметалів, які мають позитивну ступінь окиснення: Si⁺⁴, S⁺⁶, P⁺⁵. Але найбільшу здатність до комплексоутворення виявляють d – елементи.

Частинки (молекули або йони), які координовані навколо комплексоутворювача, називаються лігандами або адендами. Комплексоутворювач і ліганди складають внутрішню координаційну сферу, яка може бути як електронейтральною, так і у формі катіона або аніона. Внутрішня координаційна сфера в формулах речовин береться в квадратні дужки.

Йони, які приєднуються до внутрішньої координаційної сфери йонним зв’язком, утворюють зовнішню координаційну сферу.

внутрішня сфера

[Ag(NH₃)₂]Cl зовнішня сфера K₂[Zn(OH)₄]

комплексоутворювач

ліганди

Комплексоутворювач характеризується координаційним числом (к.ч.), тобто числом, яке показує, скільки простих лігандів координується навколо центрального атома. Воно залежить від природи комплексоутворювача та лігандів. Зі збільшенням ступеня окиснення центрального атома зростає і к.ч., яке, як правило, вдвічі більше від валентності комплексоутворювача і у більшості випадків має значення 2,4,6.

 

Номенклатура КС

КС називають за систематичною номенклатурою. Спочатку називають катіон (простий або комплексний), а потім простий (чи комплексний) аніон. Назви катіонних комплексів не мають спеціальних закінчень, а аніонні – мають суфікс –ат, який додається до кореня назви центрального атома. Ліганди перелічують за алфавітом, вказуючи їх число, а потім називають центральний атом і в дужках зазначають його валентність.

Наприклад, [Cu(NH₃)₄]SO₄ – тетраамінкупрум (ІІ) сульфат;

Na₃[Al(OH)₆] – натрій гексагідроксоалюмінат;

Cs₂[Pt(CN)₄F₂] – цезій дифлуоротетраціаноплатинат (ІV);

[Cr(OH)₂H₂O(NH₃)₃]Br – акватриаміндигідроксохром (ІІІ) бромід;

Pt(NH₃)₂Br₂ – діаміндибромплатина (ІІ)

КС одержують за допомогою таких реакцій:

1. Реакції сполучення:

CuSO₄ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]SO₄.

2. Реакції заміщення:

Zn + 2Na[Au(CN)₂] = 2Au + Na₂[Zn(CN)₄].

3. Реакції обміну:

2ZnCl₂ + K₄[Fe(CN)₆] = Zn₂[Fe(CN)₆] + 4KCl.

4. Окисно – відновні реакції:

2Al + 6KOH + 6H₂O = 2K₃[Al(OH)₆] + 3H₂.

 

Завдання для самостійної роботи

1. Виконати вправи.

2. Одержати комплексну сполуку реакцією сполучення.

3. Одержати комплексну сполуку реакцією обміну.