Глава 9. Координационные соединения

9.1. Общие сведения о координационных соединениях

Координационные (комплексные) соединения относятся к многочисленному классу соединений, в состав которых могут входить как неорганические, так и органические соединения в виде нейтральных или заряженных чатиц. По своей многочисленности они занимают второе место после органических соединений.

К координационным относят любое соединение, образованное присоединением одного или нескольких ионов или молекул к одному или более ионам или молекулам. Поэтому такое известное соединение как нашатырь относится к координационным, в котором роль центрального атома играет азот. Формально такие анионы как    можно считать координационными: тетрагидридоборат(III), тетраоксосульфат(VI), гексафторосиликат(IV).

Современная координационная химия связана с именем швейцарского химика А. Вернера, сформулировавшего основные положения координационной теории (1893 г.).

Координационными называют соединения, содержащие в одном из агрегатных состояний группу ионов или нейтральных молекул (лигандов), в определенном порядке размещенных (координированных) вокруг атома (иона) – комплексообразователя.

Система комплексообразователь–лиганды называется внутренней координационной сферой, обычно отделяемой квадратными скобками от внешней координационной сферы: K₄[Fe(CN)₆], [Cr(NH₃)₆]Cl₃, [PtCl₂(NH₃)₂], [Cr(CO)₆].

Формула координационного иона или молекулы записывается, как правило, слева направо в следующей последовательности: центральный атом (ион), анионные, затем нейтральные лиганды с указанем их числа в виде правого нижнего индекса: [ML_mX_n]^q.

Координационные соединения бывают катионные [Cr(NH₃)]Cl₃, анионные K₄[Fe(CN)₆], катион-анионные [Cr(NH₃)₆] [Fe(CN)₆] и нейтральные [PtCl₂(NH₃)₂].

Название координационного соединения электролита начинается с аниона, употребляемого в именительном падеже, затем следует название катиона в родительном падеже. Число лигандов каждого вида обозначается греческими приставками ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-. Название комплексного аниона составляется из перечисления лигандов, корня латинского наименования центрального атома и суффикса -ат; в скобках римской цифрой обозначается степень его окисления или заряд координационного иона: K₂[CuCl₄] – тетрахлорокупрат (II) калия; в комплексном катионе металлу-комплексообразователю дается русское название: [Cr(H₂O)₆]Cl₃ – хлорид гексааквахрома (III). Название координационной частицы начинается с перечисления лигандов в алфавитном порядке в последовательности, обратной записи (справа налево). Лиганды сохраняют обычные названия, к анионным лигандам добавляется суффикс «-о», (CH₃COO^– – ацетато-, F^– – фторо-, OH^– – гидроксо-), кроме NH₃ – аммин-, H₂O – аква-, CO – карбонил-, NO – нитрозил-. Например: [Co(NO₂)₂(NH₃)₄]Cl – хлорид тетрамминдинитритокобальта(III), [PtCl₄(H₂O)₂] – диакватетрахлорплатина (IV), [Cr(NH₃)₆][Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (III) гексамминхрома (III), K₃[AlF₆] – гексафтороалюминат (III) калия или гексафтороалюминат (III–) калия.

Важнейшим параметром комплексообразователя и всего координационного соединения является координационное число (кч), которое наряду со степенью окисления в комплексных соединений служит еще одной его характеристикой.

Координационным числом называют число атомов лигандов, непосредственно присоединенных к центральному атому. Лиганды характеризуются дентатностью (от английского «dent» – зуб). К лигандам, способным занимать только одно координационное место (монодентатным), относятся H₂O, NH₃, C₅H₅N – пиридин (py), другие полярные молекулы (PPh₃), однозарядные анионы CN^–, Hal^–, OH^– и т. п. Некоторые лиганды могут занимать более одного координационного места, если содержат два и более донорных (со свободной электронной парой) атома. Такие лиганды называют многодентатными: NH₂–CH₂–CH₂–NH₂ (en) – этилендиамин, NH₂–CH₂–COO^– (gly) – глицинат.

С учетом дентатности координационное число атома-комплексообразователя равно произведению числа лигандов во внутренней координационной сфере комплекса на их дентатность.