Obraz3 (49)

4.4. Związki kompleksowe

W chemii analitycznej ważną rolę odgrywają reakcje prowadzące do powstania związków kompleksowych. Oznaczenia kompleksometryczne charakteryzują się prostotą wykonania, uniwersalnością (około 30 kationów metali można oznaczyć bezpośrednimi lub pośrednimi metodami) i dokładnością. Kompleksometria jest działem objętościowej analizy ilościowej, w którym wykorzystuje się reakcje tworzenia kompleksów.

Kompleks składa się z atomu centralnego i ligandów. Atom centralny jest akceptorem, a ligand donorem elektronów. Rolę atomu centralnego spełniają najczęściej jony metali przejściowych, zaś ligandami są jony naładowane ujemne lub cząsteczki obojętne. Tworzenie się kompleksu można przedstawić ogólnym równaniem:

atom centralny + ligand kompleks    (4.4.1)

akceptor    donor

elektronów elektronów

Poniżej podano przykłady reakcji tworzenia się wybranych jonów kompleksowych:

Fe²⁺+6CN~ — [Fe(CN)6]⁴"

Cu²⁺ + 4NH₃ —' [Cu(NH₃)₄]²⁺

Pb²⁺ + 4CH₃COO" — [Pb(ĆH₃COO)₄]^?"

Au^u + 4C1~ [AuCUJ-S0₃+C5H5N — C5H5N: SO3

Cechą charakterystyczną związków kompleksowych są wiązania koordynacyjne, w których wiążąca para elektronowa pochodzi od ligandu. Wiązanie talde oznacza się strzałką biegnącą od atomu ligandu do metalu

Atom centralny jest to atom lub jon będący ośrodkiem koordynacji. Dookoła atomu centralnego koordynowane są Ugandy, czyli jony lub cząsteczki połączone bezpośrednio wiązaniem koordynacyjnym z atomem centralnym.

Atom centralny wraz z Ugandami tworzy wewnętrzną sferę koordynacji, czyli przestrzeń wokół jonu centralnego zajmowaną przez koordynowane Ugandy. Jony znajdujące się poza wewnętrzną sferą koordynacji, zobojętniające ładunek jonu kompleksowego stanowią zewnętrzną sferę koordynacji. W przypadku związku kompleksowego K4[Fe(CN)6l> zewnętrzną sferę koordynacyjną stanowią jony potasu, natomiast wewnętrzną jony CN~. Związek taki nazywa się solą kompleksową (związek zawierający jon kompleksowy, którego ładunek jest zobojętniony przez odpowiedni kation lub anion). Kompleks może posiadać ładunek wynikający z algebraicznej sumy ładunków atomu centralnego i Ugandów bądź może być cząsteczką obojętną.

Liczba wiązań koordynacyjnych utworzonych przez atom centralny z U-gandami nosi nazwę liczby koordynacyjnej. Wyróżnia się Uczbę koordynacyjną maksymalną i charakterystyczną. Maksymalna liczba koordynacyjna jest to największa liczba wiązań koordynacyjnych, które może utworzyć atom centralny. Charakterystyczm liczba koordynacyjna jest to Uczba koordynacyjna występująca najczęściej dla danego metalu. Na przykład dla jonu Cu²⁺ charakterystyczna Uczba koordynacyjna wynosi 4, a maksymalna 6. Jeżeli w kompleksie liczba wiązań koordynacyjnych jest równa maksymalnej liczbie koordynacyjnej atomu centralnego, to kompleks taki nazywa się kompleksem koordynacyjnie nasyconym. Ligandy, które zajmują jedno miejsce, nazywają się Ugandami jednodonorowymi (np. H2O, GF, Br", r, NH3,

123