Зырить аржан for Комплексные соединения

{{YouTube|dKGWx8UHz3A|width=300|height=250}}

== Общие сведения ==
Комплексные соединения представляют собой наиболее сложный и обширный класс химических веществ в неорганической химии. Согласно правилам номенклатуры Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), названия комплексных соединений формируются по строгому алгоритму, целью которого является точное отражение состава молекулы. В названии комплекса сначала указываются лиганды, а затем центральный атом — комплексообразователь. 

Для анионных лигандов характерно добавление окончания «-о», например, «карбона» или «циано». Нейтральные лиганды называются аналогично соответствующим молекулам, однако существуют исторически сложившиеся исключения: молекула воды в составе комплекса именуется «акво», молекула аммиака — «амин», а угарный газ — «карбонил». Число одинаковых лигандов обозначается греческими числительными приставками, такими как ди-, три-, тетра-, пента- и так далее. Названия комплексных соединений могут быть достаточно громоздкими, примерами таких веществ служат дихлорид тетрааминцинка, тетрагидроксоалюминат натрия или дихлорид пентаамминхлорокобальта(III).

== Классификация ==
Классификация комплексных соединений осуществляется по природе лигандов и структурным особенностям молекулы, в результате чего выделяют четыре основных класса.

К первой группе относятся комплексные соединения, содержащие молекулярные монодентатные лиганды. Это наиболее распространенный класс веществ, включающий гидраты, аммиакаты и карбонилы. В водных растворах практически любые ионы существуют в виде гидратов (аквакомплексов), в которых лигандами выступают молекулы воды. Состав таких аквакомплексов может быть переменным, а молекулы воды формируют вокруг иона устойчивую оболочку. При кристаллизации часть молекул воды сохраняется в структуре твердого вещества. Аналогичным образом формируются комплексы с молекулами аммиака, однако они встречаются реже.

Вторая группа включает соединения с ионными лигандами. К ним относятся ацидокомплексы, содержащие в качестве лигандов анионы различных кислот, а также гидроксокомплексы, где лигандом выступает гидроксид-ион. В эту же категорию входят двойные соли, образующие общую кристаллическую решетку, в узлах которой располагаются одинаковые анионы, но различные катионы.

Третий класс представлен соединениями с циклическими комплексными лигандами, получившими название хелатов. Характерным примером является глицинат меди. В таких структурах органическая молекула образует функциональные связи с центральным атомом металла одновременно через несколько атомов. В глицинате меди одна связь формируется через атом азота аминогруппы по донорно-акцепторному механизму, а вторая — через атом кислорода карбоксильной группы. В результате центральный атом металла оказывается захваченным молекулой лиганда подобно клешням рака, что и обусловило название класса (от греческого «хела» — клешня). К этой же группе относятся комплексоны, представляющие собой соединения с аминополикарбоновыми кислотами, в частности с этилендиаминтетрауксусной кислотой.

Четвертый класс составляют многоядерные комплексные соединения. В их структуре присутствуют два или несколько комплексообразователей, которые соединяются между собой посредством специальных связующих групп, называемых мостиковыми лигандами. Примером сложных структур подобного типа могут служить гетерополикислоты, в молекулы которых может интегрироваться до тридцати молекул воды.

== Способы получения ==
Механизмы образования комплексных соединений описываются через призму взаимодействия орбиталей и электронов. Основным способом формирования связи в комплексе является донорно-акцепторный механизм. Центральный атом (комплексообразователь) предоставляет для образования химической связи свои вакантные (пустые) атомные орбитали. В свою очередь, лиганды выступают в роли доноров, предоставляя неподеленные электронные пары. В результате перекрывания орбиталей и обобществления электронов образуется прочная ковалентная координационная связь.

В жидких средах получение комплексов (в частности, аквакомплексов) происходит самопроизвольно при растворении солей в воде, когда полярные молекулы растворителя координируются вокруг заряженного иона металла. Количество присоединяемых лигандов, определяющее координационное число комплекса, напрямую зависит от числа доступных вакантных орбиталей у комплексообразователя.

== Свойства ==
В водных растворах комплексные соединения ведут себя как сильные электролиты. Их диссоциация протекает в два этапа. Первичная диссоциация заключается в отщеплении внешней координационной сферы от внутреннего комплексного иона, этот процесс протекает практически полностью. Вторичная диссоциация самого комплексного иона протекает крайне слабо и осуществляется ступенчато. Например, комплексный ион, содержащий четыре молекулы аммиака, отщепляет лиганды последовательно, один за другим. На каждой ступени отрыва лиганда затрачивается различная энергия, и в растворе устанавливается динамическое равновесие множества промежуточных форм.

Для количественной оценки термодинамической прочности комплексного иона используется общая константа нестойкости. Поскольку реальный процесс распада является многостадийным, общая константа нестойкости вычисляется как математическое произведение констант нестойкости всех отдельных ступеней диссоциации. Анализ этих величин показывает, что прочность комплексных ионов закономерно возрастает с увеличением степени окисления центрального металла. Кроме того, комплексы, образованные металлами побочных подгрупп (d-элементами), обладают значительно большей термодинамической устойчивостью по сравнению с комплексами металлов главных подгрупп.

Физические и химические свойства комплексных соединений, такие как пространственная структура, цвет и магнитные характеристики, объясняются с помощью трех основных квантово-химических теорий. Метод валентных связей является наиболее простой моделью, объясняющей геометрическую форму комплекса типом гибридизации атомных орбиталей, однако он не способен объяснить оптические и магнитные свойства. Теория кристаллического поля рассматривает взаимодействие комплексообразователя и лигандов как электростатическое ион-дипольное притяжение, при котором учитывается взаимное отталкивание лигандов и их влияние на электронную структуру центрального иона (разделение на сильные и слабые лиганды). Наиболее точным математическим аппаратом обладает метод молекулярных орбиталей, требующий сложных компьютерных вычислений, хотя и он является приближенным.

== Применение ==
Специфические свойства комплексных соединений, в первую очередь их способность прочно связывать ионы металлов, обуславливают их широчайшее применение в промышленности и аналитической химии. Огромное практическое значение имеют комплексоны, в частности этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). 

Комплексоны обладают способностью чрезвычайно быстро и прочно связывать различные катионы металлов из водных растворов, переводя их в состав растворимых хелатных комплексов. Это свойство делает их незаменимыми реагентами для процессов водоподготовки и глубокой очистки воды. Использование комплексонов позволяет эффективно устранять жесткость воды, что критически важно не только для бытовых нужд, но и для функционирования промышленных предприятий. Применение жесткой или недостаточно очищенной воды в технологических циклах приводит к образованию накипи, порче дорогостоящего производственного оборудования и нарушению режимов технологических процессов. Также реакции комплексообразования служат основой для точного количественного определения жесткости воды в химических лабораториях.

== См. также ==
[[Металлы и диэлектрики]]
[[Металлы и сплавы]]

[[Category:Общая химия]]

[https://www.youtube.com/watch?v=dKGWx8UHz3A Смотреть видео]