CHEM:ZwiÄ…zki kompleksowe
1
CHEM:ZwiÄ…zki kompleksowe
Wstęp
Struktura związków kompleksowych
Związki kompleksowe (koordynacyjne, zespolone), to związki składające się z atomu lub jonu centralnego M
otoczonego ligandami L
gdzie M jest atomem lub jonem centralnym, L  ligandem, n  liczbą ligandów (liczbą koordynacyjną), z 
ładunkiem kompleksu (sumą ładunków atomu lub jonu centralnego oraz ligandów).
Związki kompleksowe tworzą najczęściej metale przejściowe należące do grup 3  12 układu okresowego. Ich
atomy lub jony mają w swojej powłoce walencyjnej wolne orbitale d, co umożliwia tworzenie wiązań
koordynacyjnych z ligandami (donorami par elektronowych). ZwiÄ…zki kompleksowe sÄ… zatem tworzone przez kwas
Lewisa (atom lub jon metalu) oraz zasady Lewisa (ligandy).
Ligandy połączone bezpośrednio z atomem centralnym tworzą sferę koordynacyjną. Liczba ligandów związanych z
atomem centralnym nosi nazwę liczby koordynacyjnej kompleksu (LK). Liczba koordynacyjna wynosi najczęściej
4 lub 6, rzadko tworzą się kompleksy o liczbie koordynacyjnej 2, 3, 5, 7, 8. Struktura przestrzenna związków
kompleksowych zależy od liczby koordynacyjnej.
jest typowa dla kompleksów jonów jednowartościowych Cu+, Ag+, Au+, a także Hg2+. Kompleksy te mają
strukturę liniową. Kompleksy o mają kształt trójkąta równobocznego [HgJ3]Ż lub piramidy trygonalnej
[SnCl3]Ż. jest często spotykana w przypadku metali przejściowych zawierających dużą liczbę elektronów
d. Kompleksy te mają strukturę tetraedryczną ([BF4]Ż, [AlCl4]Ż, [CrO4]Ż) lub płaską kwadratową ([Ni(CN)4]Ż,
[Pt(H2O)4]2+). Kompleksy o mają kształt piramidy lub bipiramidy trygonalnej. Najbardziej typowe dla
metali przejściowych kompleksy o mają kształt regularnego ośmiościanu (kompleksy oktaedryczne).
Liczby koordynacyjne 7, 8 są spotykane w przypadku dużych rozmiarów atomu centralnego (molibden, wanad).
Woda jako zasada Lewisa tworzy kompleksy z jonami wielu metali bloku d. Wprowadzenie innej zasady Lewisa do
wodnego roztworu jonów metali przejściowych powoduje wymianę ligandów w sferze koordynacyjnej kompleksu.
Wymiana ligandów może być całkowita lub częściowa.
Wprowadzenie jonów CNŻ do wodnego roztworu zawierającego jony [Fe(H2O)6]2+ powoduje całkowite wyparcie
cząsteczek wody ze sfery koordynacyjnej akwakompleksu żelaza(II)
[Fe(H2O)6]2+ + 6 CNÅ» [Fe(CN)6]4- + 6 H2O
W przypadku dodania jonów ClŻ do roztworu soli żelaza(II) reakcja substytucji (podstawienia) jest niecałkowita
[Fe(H2O)6]2+ + ClÅ» [FeCl(H2O)5]+ + H2O
CHEM:ZwiÄ…zki kompleksowe
2
Nomenklatura związków kompleksowych
" W nazwie kompleksu wymienia się najpierw nazwy ligandów, a następnie nazwę atomu (jonu centralnego).
" Ligandy wymienia się w kolejności: ujemne, obojętne, dodatnie.
" Ligandy ujemne wymienia się w nazwie kompleksu w kolejności alfabetycznej.
" Ligandy obojętne wymienia się w kolejności H2O, NH3, a potem alfabetycznie.
" Liczbę ligandów określa się przedrostkami: di-, tris-, tetra-, penta-, heksa-.
" Stopień utlenienia atomu centralnego oznacza się cyfrą rzymską, w nawiasie bezpośrednio po jego nazwie.
" Jony kompleksowe ujemne mają końcówkę -an.
Przykłady:
" [Cr(H2O)6]Cl3  chlorek heksaakwachromu (III)
" [Co(NH3)5Cl]2+  jon chloropentaaminakobaltu (III)
" [Ag(S2O3)2]3-  jon bis(tiosiarczano)srebrzanowy (I)
" [Cu(CN)4]3-  jon tetracyjanomiedzianowy (I)
" [Zn(OH)4]2-  jon tetrahydroksocynkanowy (II)
" Fe(CO)5  pentakarbonylożelazo (0)
" [Cr(en)3]Cl3  chlorek tris(etylenodiamina) chromu (III)
Izomeria związków kompleksowych
" Związki kompleksowe tworzą izomery strukturalne oraz stereoizomery. Izomery strukturalne różnią się
rozmieszczeniem atomów w różnych częściach kompleksu. Stereoizomery różnią się rozmieszczeniem ligandów
wokół atomu centralnego. Izomery strukturalne podzielono na 4 typy: jonowe, hydratacyjne, wiązaniowe i
koordynacyjne. Stereoizomery obejmujÄ… izomery geometryczne i optyczne.
" Izomery jonowe majÄ… wzory typu [MX]Y i [MY]X. Ligandy znajdujÄ…ce siÄ™ w sferze koordynacyjnej jednego
kompleksu, w drugim kompleksie występują poza sferą koordynacyjną. Przykładem izomerii jonowej są związki
[CoBr(NH3)5]SO4 i [CoSO4(NH3)5]Br. Jon BrÅ» jest ligandem kobaltu w pierwszym zwiÄ…zku, a w drugim zwiÄ…zku
anionem. Roztwór wodny pierwszego kompleksu ma barwę fioletową, a drugiego czerwoną. Odmienne są
również właściwości chemiczne obu izomerów. Po dodaniu jonów Ag+ do roztworu zawierającego
[CoSO4(NH3)5]Br wytrąca się biały osad AgBr, zgodnie z reakcją:
[CoSO4(NH3)5]Br + Ag+ AgBr“! + [CoSO4(NH3)5]+
" Po dodaniu jonów Ag+ do roztworu [CoBr(NH3)5]SO4 osad nie strąca się, ponieważ jon BrŻ związany jest w
sferze koordynacyjnej jonu centralnego. Jon SO42- znajduje się poza sferą koordynacyjną i można go strącić przy
pomocy jonów Ba2+
[CoBr(NH3)5]SO4 + Ba2+ BaSO4“! + [CoBr(NH3)5]2+
" Izomery hydratacyjne majÄ… wzory typu [MX]·H2O i [M(H2O)]X. W pierwszym zwiÄ…zku X jest ligandem, a
H2O woda hydratacyjnÄ…. W drugim zwiÄ…zku czÄ…steczka wody jest ligandem, a X znajduje siÄ™ poza sferÄ…
koordynacyjnÄ…. PrzykÅ‚adem może być heksahydrat chlorku chromu(III), CrCl3·6H2O, który może wystÄ™pować w
postaci 3 izomerów: [Cr(H2O)6]Cl3 o barwie fioletowej, [CrCl(H2O)5]Cl2·H2O o barwie niebieskozielonej,
[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O o barwie zielonej. Dodanie jonów Ag+ do roztworu każdego z wymienionych zwiÄ…zków
powoduje strącenie różnych ilości osadu AgCl, ponieważ tylko jony chlorkowe znajdujące się poza sferą
koordynacyjnÄ… reagujÄ… z jonami srebra.
" Izomery wiązaniowe maja wzory typu [M& (X  Y)] i [M& (Y  X)]. Izomery te różnią się rodzajem atomu, za
pomocą którego dany ligand wiąże się z jonem metalu. Izomerię wiązaniową wykazują następujące ligandy:
SCNŻ (NSCŻ), NO2Ż (ONOŻ), CNŻ (NCŻ). Przykładem izomerii wiązaniowej są kompleksy kobaltu:
[CoCl(NO2)(NH3)4]+ o barwie żółtej oraz [CoCl(ONO)(NH3)4]+ o barwie czerwonej.
CHEM:ZwiÄ…zki kompleksowe
3
" Izomery koordynacyjne mają wzory typu [MX][M Y] i [MY][M X], gdzie M i M oznaczają różne metale.
Izomeria koordynacyjna występuje w przypadku wymiany jednego lub większej liczby ligandów między sferami
dwóch jonów kompleksowych tworzących związek koordynacyjny. Jako przykład można wymienić kompleksy
[Cr(NH3)6][Fe(CN)6] i [Fe(NH3)6][Cr(CN)6].
" Izomery geometryczne różnią się przestrzennym rozmieszczeniem ligandów sferze koordynacyjnej. Jako
przykład można wymienić kompleksy platyny: cis-[PtCl2(NH3)2] i trans-[PtCl2(NH3)2]. Kompleks cis- ma barwę
jasnopomarańczowożółtą, jego rozpuszczalność w wodzie wynosi 0,252g/100g i jest stosowany w chemioterapii
chorób nowotworowych. Kompleks trans- jest ciemnożółty, jego rozpuszczalność w wodzie jest znacznie niższa,
0,037g/100g, i nie wykazuje żadnej aktywności przeciwnowotworowej.
" Izomery optyczne mają tak rozmieszczone ligandy, że dwa izomery stanowią nie pokrywające się odbicia
zwierciadlane.
Równowagi kompleksowania
ReakcjÄ™ tworzenia zwiÄ…zku kompleksowego
M + nL "! MLn
opisuje stała równowagi nazywana sumaryczną stałą trwałości lub stałą tworzenia kompleksu, która wyrażona jest
wzorem
Znajomość stałych trwałości kompleksów pozwala przewidywać reakcje wymiany ligandów. Ligandy tworzące
trwalsze kompleksy wypierają ze sfery koordynacyjnej metalu ligandy słabiej związane. Przykładem jest wypieranie
NH3 z kompleksu [Ag(NH3)2]+ przez jony CNÅ»
[Ag(NH3)2]+ + 2CNÅ» [Ag(CN)2]Å» + 2 NH3
ponieważ dla kompleksu z amoniakiem log ² = 7,4, a dla kompleksu z CNÅ» log ² = 20,5.
Wprowadzenie jonów Hg2+ do roztworu zawierajÄ…cego kompleks [CdCl4]2- (log ² = 0,9) powoduje utworzenie
bardziej trwaÅ‚ego kompleksu z jonem rtÄ™ci (log ² = 15,1)
[CdCl4]Å» + Hg2+ [HgCl4]2- + Cd2+
Kompleksy o dużych wartościach stałej trwałości są bardzo trwałe i nie ulegają dysocjacji nawet w bardzo
rozcieńczonych roztworach. Kompleksy charakteryzujące się małymi wartościami stałych trwałości ulegają
dysocjacji w miarę rozcieńczania roztworu.
CHEM:ZwiÄ…zki kompleksowe
4
Część doświadczalna
Cel ćwiczenia
" Badanie właściwości wybranych kompleksów metali przejściowych.
" Ilościowe oznaczanie jonów metali w roztworze przy pomocy miareczkowania kompleksometrycznego.
Zagadnienia do przygotowania
" Struktura i nazewnictwo związków kompleksowych.
" Liczba koordynacyjna, kształty przestrzenne kompleksów.
" Izomeria związków kompleksowych.
" Stałe trwałości.
" Reakcje wymiany ligandów i jonu centralnego w kompleksach.
" Miareczkowanie kompleksometryczne roztworem EDTA.
Odczynniki
" Roztwory wodne zawierajÄ…ce jony: Al3+, Cu2+, Co2+, Fe2+ , Fe3+, Mg2+, Ni2+, Zn2+ (akwakompleksy).
" Czynniki kompleksujÄ…ce (roztwory wodne): NaCl, KSCN, NH3, Na2C2O4, EDTA (kwas
etylenodiaminotetraoctowy).
Wykonanie ćwiczenia
" Dla wybranych 5 jonów przeprowadzić reakcje kompleksowania wybierając odpowiedni czynnik kompleksujący
na podstawie tablic z wartoÅ›ciami log ².
" Napisać reakcje tworzenia kompleksów oraz nazwy powstałych związków kompleksowych.
" Dla dwóch wybranych kompleksów przeprowadzić reakcje wymiany ligandów i jonu centralnego korzystając z
tablicowych wartoÅ›ci log ².
" Metodą miareczkowania kompleksometrycznego oznaczyć zawartości magnezu w próbce. Miareczkowanie
należy wykonać w roztworze buforowym o pH 10, wobec czerni eriochromowej T jako wskaz
nika. Badany
roztwór miareczkować za pomocą 0,01 M roztworu EDTA do zmiany zabarwienia z różowofiołkowego na
niebieskie. Oznaczaną zawartość magnezu (w gramach) obliczyć ze wzoru:
gdzie v oznacza objętość roztworu EDTA zużytą w miareczkowaniu (w dm3) ,  stężenie roztworu
EDTA (mol/dm3),  masÄ™ molowÄ… magnezu (24,32 g/mol).
" Napisać reakcję tworzenia kompleksu EDTA z magnezem
Literatura
1. J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , Wydawnictwo Naukowe PWN
2. L. Jones, P. Atkins,  Chemia ogólna , Wydawnictwo Naukowe PWN
y
ródła i autorzy artykułu
5
y
ródła i autorzy artykułu
CHEM:ZwiÄ…zki kompleksowe y
ródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?oldid=13774 Autorzy: Asia
Licencja
Attribution-Share Alike 3.0 PL
http:/ / creativecommons. org/ licenses/ by-sa/ 3. 0/ pl