Комплексті қосылыстардың құрылысы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ҚАЗАҚ - РЕСЕЙ МЕДИЦИНАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

Тақырыбы : Комплексті қосылыстар. Комплексті қосылыстардың биологиялық рөлі.

Орындағаны: Туркменбаев Н.

Тобы : Стоматология 104А (Химия)

Тексергені:Тулегенова Г. У.

Алматы 2020ж.

Жоспары:

Кіріспе
Негізгі бөлім.

1. Комплексті қосылыстарға жалпы сипаттама.

2. Комплексті қосылыстардың биологиялық рөлі.

Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер.

Кіріспе

Комплексті қосылыстар - деп кристалдық күйде де, еріген кезде де құрамында бірнеше лиганд тобымен байланысқан орталық атомнан тұратын, комплексті ион деп аталатын құрылым түзетін күрделі химиялық қосылыстарды айтады. Комплексті қосылыстарды алғаш рет А. Вернер 1893 жылы зерттеді.

Комплекс қосылыстар - күрделі иондар не молекулар - кристалдық күйде де, еріген күйде де бола алады. Комплекс қосылыстардың молекуларында комплекс түзгіш не орталық атом көбінесе оң зарядты атомдардың бірі орталық орынды алады, оған координацияланған теріс иондар не бейтарап молекулалар лигандалар болады. Комплекс түзгіш және лигандалар ішкі сфераны құрайды да, квадрат жақшамен бөлінеді. Комплекс түзгіш пен лиганда арасында донарлы-акцепторлы механизм бойынша түзілген σ-коваленті байланыс болады, бұл байланыс саны координациялық сан деп аталады.

Комплексті қосылыстар туралы ілімнің негізін жасаған Швейцария ғалымы Альфред Вернер (1893 жылы) .

Комплексті қосылыспен танысу үшін мынадай мысал келтірейік. HF және SiF ₄ реакцияласқанда:

2HF + SiF ₄ → H ₂ SiF ₆

кремний фторсутек қышқылы түзіледі. Мұндай химиялық қосылыстың түзілуін валентікке сай химиялық байланыстың түрлерімен түсіндіре алмаймыз, шынында HF мен SiF ₄ молекулаларының құрамындағы атомдардың валенттіктері қанық бұл молекулаларда химиялық байланыстың негізі - электрон жұбын түзетін не бұлттары тоғысып қаптасатын жалқы электрон жок. Солай бола тұрса да екі газ жап-жақсы реакцияласады, су ерітіндісінде eкeyi түгел қосылады.

Мұндағы қосылысудың ретін түзілген H ₂ SiF ₆ қасиеттері көрсетеді, бұл екі негізді күшті қышқыл былай диссоциацияланады:

H ₂ SiF ₆ ↔︎ 2Н ⁺ + SiF ₆ ^2-

SiFe ^2- ионының түзілуі бейтарап молекула SiF ₄ фтор ионымен F ^- қосылысатындығын көрсетеді. Айталық, HF мен SiF ₄ арасындағы реакцияны көрнекті түрде былай жазуға болады:

_2-

H ⁺ F ^- F ^- F ^-

2HF + SiF ₄ = Si ⁴⁺

H ⁺ F ^- F ^- F ^-

Демек, SiF ₄ құрамындағы кремний HF құрамындағы F ^- ионын өзіне тартып алады. Осы арадағы тepic зарядты фтор иондары, әрине, кейін тебіседі, бipaқ, оң зарядты кремнийдің оларды өзіне тартуы басым болғандықтан, оң 4 зарядты бip кремний тepic зарядты алты фтормен бipiгiп, өткенде көрсеткендей комплекс түзеді, ол комплекс тepic 2 зарядты ион болып шығады. Комплекс иондары әдетте квадрат жақшаға алып жазылады.

Құрамында осындай комплекс ионы бар қосылыстар комплексті қосылыстарға жатады.

Координациялық теория бойынша комплексті қосылыста орталық орын алып тұрған ион, не атом (мысалымызда кремний) комплекс түзуші деп аталады. Мысалы, мына қосылыстар CuSО ₄ · 4NH ₃ не PtCl ₄ · 2KCl комплексті қосылыстар болады. Бұлардағы [Cu(NH ₃ ) ₄ ] SО ₄ , K ₂ [Pt(Cl) ₆ ] мыс жене платина иондары комплекс түзуші.

Комплекс түзушінің айналасына, соның әcepi жететіндей жақындатқанда жиналған, яғни координацияланған иондарды, не молекулаларды лигандтар (ligare - байланыстыру), аддендтер деп атайды. Міне, осылар (комплекс түзуші мен лигандтар) бірігіп, комплексті қосылыстардың ішкі сферасын құрайды. Ішкі сфераға араласпай қалған иондар комплекс түзушіден алысырақ орналасады, олар комплексті қосылыстың сыртқы сферасын құрайды. Комплексті қосылыстарды жазғанда олардың ішкі және сыртқы сфераларын айырып көрсету үшін ішкі сфераны жоғарыда айтқандай квадрат жақшаға алады. Мысалы,

[Pt(NH ₃ ) ₄ Cl ₂ ], [NH ₄ ] C1, [Pt(NH ₃ ) ₂ Cl ₂ ] т. б.

Комплексті қосылыстың құрамы белгілі болса, комплекс түзушінің зарядың табу қиын емес. Ол үшін комплексті қосылыстың формуласына кіретін басқа иондардың барлығының зарядтарының алгебралық қосындысын шығарып, оған тepic мән қояды, мысалы комплекс ион оң екі валентті, [Pt(NH ₃ ) ₄ Cl ₂ ] Cl ₂ оның қосындысы (4·0) +(2-) + (2-) = (4-) демек, бұл арада комплекс түзуші платина оң төрт валентті.

Комплексті қосылыстардың құрылысы

Қазіргі кезде комплекс қосылыстарындағы химиялық байланысты мына үш түрлі теория түсіндіреді: валенттік байланыс әдісі; кристалл өрісі теориясы; молекулалық орбитальдар әдісі. Бұл теориялар комплекс қосылыстарының құрылысын, қасиетін түсіндіруде бір-бірін толықтырып тұрады.

Валенттік байланыс(ВБ) әдісі негізінде жұп ортақ электрондар көмегімен және көбінесе донорлықакцепторлық механизм арқылы комплекс иондар түзілетіні алынады.

Молекулалық орбитальдар әдісі комплекс түзуші мен лигандаларды біртұтас алып қарастырады. Комплекстің қасиеті ядролармен электрондардан тұратын жүйе математикалық есептеу жолымен анықталады. Ядролар сыртында электрондар байланыстырушы және босаңдатқыш орбиталь-дар бойымен атомдық орбитальдардың сызықтық комбинациясы негізінде орналасады.

Комплексті қосылыстардың ерітіндідегі тепе-теңдік. Комплекстің сатылап түзілуі. Комплексті қосылыстардың тұрақтылық константалары (сатылы және жалпы) . Комплексті қосылыстардың түзілу жылдамдығы. Аналитикалық мақсаттар үшін комплекс түзу реакцияларын келесі түрдекөрсетуге болады. Ерітіндіде металл иондары соььваттанған түрде болады, демек өзінің айналасына еріткіш молекулаларын координациялайды, мысалыкелесі түрдегі аквакомплекстер түзеді:, мұндағы - комплекстүзушінің координациялық саны. Лигандтар ерітіндісіне комплекс түзе алатынзаттарды енгізгенде, ішкі координациялық сферадан су молекулаларышығарылып, олар лигандтармен алмасады:

Комплекс түзу реакциясының жалпы түрі келесідей болады:

Бұл реакцияның тепе-теңдік константасы болады, мұндағы константасын берілген комплексті қосылыстың түзілу константасынемесе тұрақтылық константасы деп атайды. Оған қарама-қарсы шаманы осықосылыстың тұрақсыздық константасы деп атайды. Тұрақтылық константасыныңсандық жоғары болған сайын, ерітіндіде комплексті қосылыстардың мөлшері көпболады, жєне керсінше. Ерітіндідегі комплексті қосылыстар аздиссоциацияланған болады. Ерітінділердегі комплекс түзу реакциялары сатылапөтеді. Сатылап өтетін реакциялардың тепе-теңдік константасы тұрақтылықтыңсатылы константалары деп аталады. Сатылы константалар реакцияның єрбірсатысы үшін жеке жазылады, сонымен қатар толық комплекс түзу көрсететін жалпы константа бар. Иондық күштің жоғарғы мєндерінде иондық күш артқан сайын мєндері де арта бастайды. Тұрақты ондық күші барерітінділерде тұратылық константасы да тұрақты болады, ол тікелей тепе-теңдік концентрацияларды анықтауға мүмкіндік береді. Тұрақтылық константаларын анықтау үшін єдетте арнайы функциялардықолданады. Я. Бьеррум ұсынған түзілу функциясы кеңінен қолданыстапты:

мұндағы жєне - металл-комплекс түзуші ионы мен лигандтың жалпы концентрациялары, - лигандтың тепе-теңдік константасы. түзілу функциясы комплекске байланысқан металл-комплекс түзуші ионының концентрациясына қатынасыболып табылады. Түзілу функциясы жєне басқа тєжіребелік жолдарментұрақтылық константаларын есептеудің бірнеше єдістері бар. Тұрақтылық константасы төмендегі теңдеумен лиганд пен орталықионнан координациялық қосылыс түзілгендегі стандарты Гиббс байланыста:

шамасын комплекс түзу реакциясының єрбір қатысушысының түзілуінің стандартты Гиббс энергиясы бойынша есептеуге болады. Реагенттердің концентрациясы, температура, еріткіштің және жүйенің жекеқасиеттеріне байланысты комплекс түзетін реакцияның жылдамдығы үлкеншектерде өзгереді.

Комплексті қосылыстардың ерекшелігі болып, олардағы донорлы-акцепторлы механизм арқылы түзілген координациялық байланыстың болуы. Комплексті қосылыстар ерітінді күйде болуға қабілетті, жай молекулалардан тұратын жоғары ретті қосылыстар деп қарастыруға болады.

Комплексті қосылыстар деп лигандалармен қоршалған орталық атомның болуымен ерекшеленетін, кристалл күйде де, ерітінді түрінде де бола алатын қосылыс. Кешенді иондар зарядының қосындысына тең, бірақ мәні кері болады. Кешен түзушінің зарядын табу үшін кешенді қосылыстардың құрамына кіретін басқа иондардың барлығының зарядының алгебралық қосындысын шығарып, оған теріс мән қояды. Негізгі кешен түзушілерге хим. элементтердің периодтық жүйесінің қосымша топшаларында орналасқан d- элементтері жатады. Маңызды лигандтарға полюстімолекулалар: H2O, NH3, CO, NO, NH2OH, т. б., аниондар.

Полюсті молекулалар кешенді қосылыстардың сыртқы сферасында аниондар немесе катиондар болуы кешен ионының заряды оң болса, сыртқы сферада катиондар орналасады.

Лигандалар. Лиганда, комплекс түзуші орталық атом - комплексті қосылыстың орталығында орналасатын атом не ион. Көп жағдайда комплекс түзушінің қызметін бос орбитальдарымен жеткілікті үлкен оң зарядты ядросы болатын, яғни электрондардың акцепторы бола алатын бөлшектер атқарады. Бұл-ауыспалы элементтердің катиондары әдетте күшті комплекс түзуші қызметін d-элементтерінің нейтрал элементтері атқарады. Лигандалар міндетті түрде комплекс түзушімен байланысқан және электрон жұптарының донорлары болатын молекулалар не иондар. Бұл еркін және қозғалмаған электрон жұптары болатын артық электронды жүйелер, электрондонорлар бола алады, мысалы: F, OH, H2O, CO, Cl.

Лигандалар комплекс түзушімен түзетін байланыс санына қарай моно, би және полидетантты болып бөлінеді. Cl- сияқтылар монодентанттылар, себебі: бір ғана электрон жұбына донор болып келеді. Бидентантты лигандарға екі функционалды тобы болатын молекулалар мен иондар жатады.

Лигандалар комплекс түзушімен түзетін байланыс санына қарай бөлінеді. Кешенді қосылыстардың атауы кейбір электробейтарап молекулалардың-лигандалардың қалыптасқан аты бойынша аталады, мысалы: H2O-аква, NH3-амин, NO- нитрозил, т. б. Егер лигандалардың саны бірнешеу болса, олардың санын грекше көрсетеді: 2-ди, 3-три, т. б.

Химиялық байланыс . Комплексті қосылыстардың түзілуі орталық атом мен лиганда арасындағы донорлы-акцепторлы әсерлесуге байланысты. Әдетте электрон жұбының доноры лиганда болса, акцепторлы бос орбитальды болатын орталық атом. Бұл байланыс өте берік және комплекстің кезінде үзілмейді, оны координациялық байланыс деп атайды.

Кешенді қосылыстарда σ-байланыстарымын қатар донорлы - акцепторлы механизм бойынша π-байланыстар түзіледі. Мұндағы донор өзінің d-электрондарының лигандаға беруші металл ионы, ал акцептор-энергетикалық тиімді вакантты орбитальдары болатын лигандалар. Бұл байланыста дативті деп атайды.

Комплексті бөлшектердің лигандалар типіне сай

1) Аквакомплекстер , лигандасы су молекуласы болатын комплексті бөлшектер. Катиондық аквакомплекстер неғұрлым [M(H ₂ O) _n ] ^m тұрақты, аниондық аквакомплекстер тұрақсыз. Барлық кристаллогидраттар аквакомплексты қосылыстарға жатады, мысалы: