KOPLEKSY

AMFOTERYCZNOŚĆ

Nazewnictwo ligandów

• cząsteczka H

2

O – akwa (dawn. akwo)

• cząsteczka NH

3

– amina (dawn. ammino)

• grupa CN

−

– cyjano

• grupa SCN

−

- tiocyjaniano

• grupa NO−2 – nitrito−N (dawn. nitro)

• grupa ONO

–

– nitrito-O

• grupa NO

3

– azotano

• grupa NO – nitrozyl (dawn. nitrozylo)

• grupa NS – tionitrozyl (dawn. tionitrozylo)

• grupa CO – karbonyl (dawn. karbonylo)

• grupa CS – tiokarbonyl (dawn. tiokarbonylo)

• grupa OH

–

– hydrokso

• grupa F

–

– fluoro

• grupa Cl

–

– chloro

• grupa SO2−4 – siarczano
• grupa S

2

O2−3 – tiosiarczano

Nazewnictwo c.d

• Na[Al(OH)

4

] – tetrahydroksoglinian sodu

• Mg[Al(OH)

4

]

2

– bis(tetrahydroksoglinian)

magnezu

• [CoCl

2

(NH

3

)

4

]Cl – chlorek

tetraaminadichlorokobaltu(III)

• K

3

[Fe(CN)

6

] – heksacyjanożelazian(III) potasu

• K[Co(CN)(CO)

2

NO] –

cyjanodikarbonylnitrozylkobaltan(II) potasu

• [Pt(NH

3

)

6

]Cl

4

– chlorek

heksaaminaplatyny(IV)

Trwałość kompleksów

• stopień utlenienia atomu metalu
• promień jonowy
• liczba koordynacyjna atomu metalu
• charakter atomów koordynujących

względem jonu centralnego

• ułożenie i wzajemne powiązanie

atomów koordynujących

Trwałość termodynamiczna

• związana jest z położeniem

równowagi reakcji powstawania
kompleksu:

M + n L ⇌ ML

n

Trwałość kinetyczna

Liczba koordynacyjna

• do jonów jednododatnich przyłączają

się dwa ligandy

• do jonów dwudodatnich - cztery
• do jonów trójdodatnich - sześć.

• [Cu(NH

3

)

2

]

+

, [Cu(NH

3

)

4

]

2+

, [Co(NH

3

)

6

]

3+

[Ag(NH

3

)

2

]

+

, [Zn(NH

3

)

4

]

2+

, [Cr(NH

3

)

6

]

3+

[Au(NH

3

)

2

]

+

, [Cd(NH

3

)

4

]

2+

• [AgCl

2

]

-

, [Zn(CN)

4

]

2-

, [Al(OH)

6

]

3-

[Ag(CN)

2

]

-

, [Zn(OH)

4

]

2-

, [Fe(CN)

6

]

3-

Struktura elektronowa metali

przejściowych a zdolność

tworzenia kompleksów

• potasu do kryptonu elektrony

zewnętrzne mogą zajmowac pięć
orbitali 3d, orbital 4s oraz trzy
orbitale 4p.

• Orbitale d metali przejściowych

zdolne są do hybrydyzacji z orbitalami
s oraz trzema orbitalami p powłoki
walencyjnej, z utworzeniem orbitali
wiążących : dsp

2

i d

2

sp

3

Struktura elektronowa c.d

• sp - liniowa
• sp

2

- trygonalna

• sp

3

- tetraedryczna

• dsp

2

- kwadratowa płaska

• d

2

sp

3

- oktaedryczna

Geometria oktaedryczna

kompleks [Fe(CN)

6

]

3

• Żelazo (z = 26) ma konfiguracje elektronową 1s

2

2s

2

p

6

3s

2

p

6

d

6

4s

2

. Aby utworzył sie jon Fe

3+

, należy

pozbyć się dwóch elektronów 4s i jednego z

elektronów 3d. Uwalnia to pięć elektronów w pięciu

orbitalach 3d. Aby związać jon CN

-

, będziemy

potrzebowć dwóch orbitali d, jednego 4s i trzech

orbitali 3p. Uzyskamy to poprzez wtłoczenie

wszystkich elektronów 3d

5

do trzech orbitali. Mamy

wtedy sześć wolnych orbitali gotowych do

przyłączenia CN

-

. Każdy jon CN

-

lokuje parę

elektronów w dostępny orbital żelaza i w ten

sposób powstaje wiązanie kowalencyjne. Cały

kompleks zespala się razem, ponieważ następuje

podział elektronów między orbital zhybrydyzowany

d

2

sp

3

i niektóre orbitale cyjanku.

Geometria tetraedryczna

• jon cynku Zn

2+

(1s

2

2s

2

p

6

3s

2

p

6

d

10

4s

2

) ma

dziesięć elektronów na zewnątrz powłoki
elektronowej argonu. Mogą one zajmować
parami pięć orbitali 3d (konfiguracja d

10

),

pozostawiając orbital 4s oraz trzy orbitale
4p zdolne do hybrydyzacji z utworzeniem
czterech orbitali wiążących o symetrii
tetraedrycznej.

• Do jonów kompleksowych tego typu należą;

[Zn(OH)

4

]

2-

, [Zn(NH

3

)

4

]

2+

i [Zn(CN)

4

]

2-

.

Geometria

płaskokwadratowa

• [Ni(CN)

4

]

2-

- kompleks pochodzący od Ni

2+

(1s

2

2s

2

p

6

3s

2

p

6

d

8

4s

2

) w którym wszystkie

osiem elektronów d jest wciśnietych w
cztery orbitale d, zwalniając jeden orbital
d dla utworzenia hybryd dsp

2

.

• Kompleksy płaskokwadratowe są

najbardziej rozpowszechnione dla atomów
metalu o konfiguracji d

8

. Takim metalem

jest Ni.

Liczba koordynacyjna 2

• Liczba ta występuje rzadko, głównie w

przypadku kationów Cu

+

, Ag

+

i Au

+

, a

także Hg

2+

. Struktura cząsteczki jest

liniowa.

[H

3

N-Ag-NH

3

]

+

, [NC-Ag-CN]

-

i [Cl-Au-

Cl]

-

• Kompleksy takie z reguły przyłączają

dalsze ligandy, np.

[Cu(CN)

2

]

-

+ 2CN

-

---> [Cu(CN)

4

]

3-

Liczba koordynacyjna 3

• W przypadku kompleksów o liczbie

koordynacyjnej 3 najważniejsza jest
struktura trójkątna płaska i
struktura piramidy trygonalnej.

• Przykłady to płaskie kompleksy HgI

3-

i [Cu(CN)

3

]

2-

oraz piramidalny

kompleks SnCl

3-

.

Liczba koordynacyjna 4

• Jest to jedna z najważniejszych liczb koordynacyjnych,

której odpowiadają struktury: tetraedryczna lub

kwadratowa płaska. Dominują kompleksy

tetraedryczne, tworzone prawie wyłącznie przez

metale nieprzejściowe i metale przejściowe nie

znajdujące sie w pobliżu prawej strony bloku d.

• Jako przykłady struktur tetraedrycznych można

wymienić; Li(H

2

O)

4+

, BeF

42-

, BH

4-

, AlCl

4-

i Ni(CO)

4

.

• Struktura tetraedryczna występuje najczęściej dla

konfiguracji elektronów walencyjnych d

0

lub d

10

.

• Kwadratowa konfiguracja płaska jest

charakterystyczna dla konfiguracji elektronowej d

8

.

Występuje to zwykle dla kompleksów jonów Ni

2+

, Pd

2+

,

Pt

2+

, Rh

+

, Ir

+

i Au

3+

, a także dla kompleksów jonu d

9

,

Cu

2+

.

Liczba koordynacyjna 5

• Dwie najbardziej symetryczne

odpowiadające jej struktury to
bipiramida trygonalna i piramida
tetragonalna

• Przykładem jest jon [Ni(CN)

5

]

3-

,

tworzący sól krystaliczną, w której
wykryto obydwie struktury.

Liczba koordynacyjna 6

• Struktura
oktaedryczna

•Skrócenie lub
wydłużenie jednej osi
L-M-L w stosunku do
dwóch pozostałych
nosi nazwę
odkaształcenia
tetragonalnego,
natomiast całkowite
zniszczenie równości
osi to odkształcenie
rombowe

Odkształcenie tetragonalne

Odkszatałcenie rombowe

Liczba koordynacyjna 7

• bipiramida pentagonalna
• konfiguracja wyprowadzona z

ośmiościanu przez zwiększenie jednej
ściany dla pomieszczenia siódmego
ligandu

• konfiguracja wyprowadzona w

podobny sposób ze słupa
trygonalnego

Liczba koordynacyjna 8

• sześcianu - występuje rzadko
• antypryzmat kwadratowy - powstaje

w wyniku zniekształcenia sześcianu

• dwunastościan - powstaje w wyniku

zniekształcenia sześcianu

Izomeria związków

kompleksowych

• izomeria geometryczna
• izomeria optyczna
• izomeria jonowa
• izomeria wiązaniowa
• izomeria koordynacyjna

Izomeria geometryczna

Izomeria optyczna

• izomerami optycznymi są cząsteczki, które

mają się do siebie tak, jak obraz i jego

zwierciadlane odbicie. Takie cząsteczki

nazywane są enacjomerami.

• Enacjomery różnią się pod wzgledem

skręcalności optycznej.

• Do najważniejszych enancjomerów

oktaedrycznych należą kompleksy

zawierające dwa lub trzy ligandy

kleszczowe, tj. typu M(L-L)

2

X

2

oraz

kompleksy typu M(L-L)

3

.

Izomeria jonowa

• gdy związki kompleksowe mają jednakowy

wzór empiryczny, lecz różnią się położeniem
anionów, które mogą występować jako
ligandy w kompleksowym kationie lub
stanowić przeciwjony w sieci krystalicznej.

• Izomery takie tworzą w roztworze różne

jony, zgodnie równaniami:

[Co(NH

3

)

4

Cl

2

]NO

2

---> [Co(NH

3

)

4

Cl

2

]

+

+ NO

2-

[Co(NH

3

)

4

Cl(NO

2

)]Cl ---> [Co(NH

3

)

4

Cl(NO

2

)]

+

+ Cl

-

substancja o składzie

CrCl

3

*6H

2

Izomerami w tym przypadku są;

• [Cr(H

2

O)

6

]Cl

3

, koloru fioletowego

• [Cr(H

2

O)

5

Cl]Cl

2

*H

2

O, koloru zielonego

• [Cr(H

2

O)

4

Cl

2

]Cl*2H

2

O, koloru

zielonego

Izomeria koordynacyjna

• w związkach zawierających

kompleksowy kation i kompleksowy
anion rozmieszczenie ligandów może
być różne, występują więc izomery.

• [Co(NH

3

)

6

][Cr(CN)

6

] i [Cr(NH

3

)

6

]

[Co(CN)

6

]

[Cr(NH

3

)

6

][Cr(SCN)

6

] i

[Cr(NH

3

)

4

(SCN)

2

][Cr(NH

3

)

2

(SCN)

4

]

Amfoteryczność

• to właściwość niektórych

pierwiastków i związków
chemicznych polegająca na
wykazywaniu przez nie charakteru
zarówno kwasowego, jak i
zasadowego.

Amfoteryczne wodorotlenki

Reakcja wodorotlenków glinu i

cynku z mocnymi kwasami:

• Al(OH)

3

+ 3H

+

= Al

3+

+ 3H

2

O

• Zn(OH)

2

+ 2H

+

= Zn

2+

+ 2H

2

O

Reakcja wodorotlenków glinu i

cynku z mocnymi zasadami:

• Al(OH)

3

+ OH

-

= Al(OH)

4-

(2H

2

O + AlO

2-

)

• Zn(OH)

2

+ 2OH

-

= Zn(OH)

42-

(2H

2

O + Zn

2-

)

Amfoteryczne tlenki

Reakcja tlenków glinu i cynku z

mocnymi zasadami:

• Al

2

O3

+ 2KOH + 3H

2

O = 2K[Al(OH)

4

]

(2H

2

O + KAlO

2

)

• ZnO + 2NaOH + H

2

O = Na

2

[Zn(OH)

4

]

(2H

2

O + Na

2

ZnO

2

)