КОМПЛЕКСНІ СПОЛУКИ

КОМПЛЕКСНІ СПОЛУКИ — сполуки, в яких виділяють центральний атом (комплексоутворювач) та ліганди або аденди (молекули або іони, безпосередньо зв’язані з центральним атомом). Комплексоутворювач та ліганди утворюють внутрішню сферу, при написанні формул її беруть у квадратні дужки. Іони, які оточують комплекс, утворюють зовнішню сферу.

Між К.с. та іншими складними речовинами, напр., подвійними солями, чіткої межі не існує. Центральний атом (комплексоутворювач) є акцептором, а ліганди — донорами електронних пар; при утворенні комплексу між ними виникає ковалентний зв’язок за донорно-акцепторним механізмом унаслідок перекривання заселених електронних орбіталей лігандів із вакантними орбіталями центрального атома.

Комплекс може бути електронейтральним, або неелектролітом, мати позитивний заряд (комплексний катіон) або негативний (комплексний аніон). Центральними атомами можуть бути як метали, так і неметали. Комплексоутворення найбільш характерне для перехідних металів (d-та f-елементи). Із p-елементів комплексоутворювачами найчастіше бувають B, P, Si, As. Координаційне число центрального атома визначається кількістю зв’язків з лігандами і, як правило, вдвічі перевищує ступінь окиснення центрального атома. Ліганди, зв’язані з центральним атомом, утворюють внутрішню координаційну сферу, яка існує в розчині та розплаві й дисоціює як дуже слабкий електроліт, напр.: [Cu(NH3)4]2+ →[Cu(NH3)3]2+ + NH3 і т.д. Аніони або катіони (протиіони) утворюють зовнішню сферу. Залежно від числа донорних атомів ліганду, здатних до координації, розрізняють моно-, ди- та полідентатні ліганди. Ліганди, які координуються через два або більше донорних атоми до одного центрального атома, називаються хелатними, а ті, що координуються до різних центральних іонів — містковими.

Назву комплексного катіона записують одним словом, початок якого складають назви негативно заряджених іонів з додаванням голосної «о», далі перелічують нейтральні ліганди, називаючи їх, як нейтральні молекули, за винятком H2O — аква, NH3 — амін, CO — карбоніл, NO — нітрозил, CS — тіокарбоніл, потім називають центральний атом, вказуючи римською цифрою його ступінь окиснення за абсолютним значенням. Число лігандів, назви яких є простими словами, напр., «хлоро», «бромо», «аква», «оксалато», позначають грецькими числівниками «ди», «три», «тетра» та ін. Якщо назви лігандів більш складні, напр., етилендіамін, триалкілфосфін, перед ними ставлять числівники «біс», «трис», «тетракіс» та ін., напр.: [Co(NH3)4(NO2)Cl]NO3 — хлоронітротетраамін кобальту (ІІІ) нітрат.

Комплексні аніони називають аналогічно, але з додаванням суфікса -ат- до назви комплексоутворювача, напр., K[Pt(NH3)Cl3] калій трихлороамінплатинат (ІV). Нейтральні К.с. позначають одним словом за тими ж правилами, але комплексоутворювач ставлять у називному відмінку, напр., [Pt(PPh3)2Cl2] — дихлоро-біс-(трифенілфосфін)платина.

Природу хімічного зв’язку в К.с. пояснюють за допомогою теорії валентних зв’язків, теорії кристалічного поля, методу молекулярних орбіталей.

У просторі К.с. мають форму багатогранників — координаційних поліедрів, на вершинах яких розміщені атоми лігандів, які безпосередньо зв’язані з центральним атомом, або неподілені електронні пари лігандів. Комплекси з координаційним числом 2, напр., [Ag(NH3)2]+, [CuCl2], мають лінійну будову, для координаційного числа 3 можливий плоский рівносторонній трикутник або тригональна піраміда. У разі координаційного числа 4 — плоский квадрат [Cu(NH3)4]2+, або тетраедр [Zn(NH3)4]2+. Для координаційного числа 5 — тригональна біпіраміда, напр., [Fe(CО)5]0. При координаційному числі 6 маємо октаедр, напр., [CoF6]3–.

Розрізняють власне ізомерію комплексів, коли склад внутрішньої сфери та будова координованих лігандів не змінюються (геометрична, оптична, конформаційна), та ізомерію зі зміною складу координаційної сфери чи будови лігандів (іонізаційна, гідратна, координаційна).

К.с. використовують як селективні каталізатори різних процесів хімічної та мікробіологічної промисловості, для створення окисників на основі фторидів галогенів і благородних газів, як джерела H2 та O2 на основі гідридів та оксигенвмісних сполук, у медицині, в т.ч. у терапії видів пухлин, як джерела мікроелементів у тваринництві та сільському господарстві, для одержання тонких покриттів на різних виробах мікроелектроніки, для надання антикорозійних властивостей та механічної міцності тощо. У живих організмах К.с. представлені у вигляді вітамінів, комплексів деяких металів (Fe, Cu, Mg, Mn, Mo, Co) з білками та іншими речовинами. Більше 1/3 сучасних фармацевтичних препаратів — це комплексні сполуки металів; на сьогодні вони представлені у 9 фармакотерапевтичних групах ЛП, таких, як седативні, серцево-судинні, анальгетичні, антимікробні, противірусні, антисептичні, протиракові, вітамінні тощо.

Слід зазначити, що металокомплексні сполуки є складовими не лише ЛП, а й крові (гемоглобіну), зеленого листя (хлорофілу), каталізаторів хімічних, нафтохімічних та біохімічних виробництв, антидетонаторів бензинів, хімічних засобів захисту рослин та водного середовища річок, озер, морів та океанів.

Басоло Ф., Пирсон Р. Механизмы неорганических реакций. — М., 1971; Берсукер И.Я. Электронное строение и свойства координационных соединений. — Л.,1986; Гринберг А.А. Введение в химию комплексных соединений. — Л., 1997; Скорик Н.А., Кумок В.Н. Химия координационных соединений. — М., 1975; Химическая энциклопедия: В 5 т. / Под ред. И.Л. Кнунянц. — М., 1990. — Т. 2.