Теорія валентних зв'язків була першою з квантовомеханических теорій, використаної для наближеного пояснення характеру хімічних зв'язків в комплексних з'єднаннях. В основі її застосування лежала ідея про донорно-акцепторном механізм утворення ковалентних зв'язків між лігандом і комплексоутворювачем. Ліганд вважається донорной часткою. здатної передати пару електронів акцептору - комплексоутворювач. надає для освіти зв'язку вільні квантові осередки (атомні орбіталі) своїх енергетичних рівнів.
Для утворення ковалентних зв'язків між комплексоутворювачем і лігандами необхідно, щоб вакантні s -, p - або d -атомние орбіталі комплексоутворювача піддалися гібридизації певного типу. Гібридні орбіталі займають в просторі певне положення, причому їх число відповідає координаційному числу комплексообразователя.
При цьому часто відбувається об'єднання неспарених електронів комплексообразователя в пари, що дозволяє вивільнити певну кількість квантових осередків - атомних орбіталей, які потім беруть участь в гібридизації та освіті хімічних зв'язків.
Неподіленого пари електронів лігандів взаємодіють з гібридними орбиталями комплексообразователя, і відбувається перекривання відповідних орбіталей комплексоутворювача і ліганда з появою в меж'ядерном просторі підвищеної електронної щільності. Електронні пари комплексообразователя, в свою чергу, взаємодіють з вакантними атомними орбиталями лиганда, зміцнюючи зв'язок з датівная механізму. Таким чином, хімічний зв'язок в комплексних з'єднаннях є звичайною ковалентним зв'язком, достатньої міцної і енергетично вигідною.
Електронні пари, що знаходяться на гібридних орбіталях комплексоутворювача, прагнуть зайняти в просторі таке положення, при якому їх взаємне відштовхування буде мінімально. Це призводить до того, що структура комплексних іонів і молекул виявляється в певній залежності від типу гібридизації.
Розглянемо утворення деяких комплексів з позицій теорії валентних зв'язків. Перш за все зазначимо, що валентні орбіталі атомів комплексообразователей близькі по енергії:
Наприклад, катіон [Zn (NH3) 4] 2+ включає комплексообразователь цинк (II). Електронна оболонка цього умовного іона має формулу [Ar] 3d 10 4s 0 4p 0 і може бути умовно зображена так:
Вакантні 4s - і 4p орбіталі атома цинку (II) утворюють чотири sp 3 -гібрідние орбіталі, орієнтовані до вершин тетраедра.
Кожна молекула аміаку має неподеленную пару електронів у атома азоту. Орбіталі атомів азоту, що містять неподіленого пари електронів, перекриваються з sp 3 -гібріднимі орбиталями цинку (II), утворюючи тетраедричних комплексний катіон тетрааммінцінка (II) [Zn (NH3) 4] 2+:
Оскільки в іоні [Zn (NH3) 4] 2+ немає неспарених електронів, то він проявляє діамагнітниє властивості.
Тетрахлороманганат (II) -іон [MnCl4] 2 - містить п'ять неспарених електронів на 3d орбіталі і вакантні 4s - і 4p орбіталі. Вакантні орбіталі утворюють sp 3 -гібрідние орбіталі, які перекриваються з p -атомнимі орбиталями хлорид-іонів:
Отриманий таким чином тетраедричних іон [MnCl4] 2 - є парамагнітним. так як містить п'ять неспарених електронів.
- Кінець роботи -
Ця тема належить розділу:
Що будемо робити з отриманим матеріалом:
Всі теми даного розділу:
комплексоутворювач
Освіта комплексного іона або нейтрального комплексу можна уявити собі у вигляді оборотної реакції загального типу: M + n L
ліганди
У комплексному іоні або нейтральному комплексі навколо комплексоутворювача координуються іони, атоми або прості молекули (L). Всі ці частинки, що мають хімічні зв'язки з комплексоутворювачем, на
дентатність лиганда
Найчастіше ліганд буває пов'язаний з комплексоутворювачем через один зі своїх атомів однієї двухцентровой хімічним зв'язком. Такого роду ліганди отримали назву монодентатно
координаційне число
Найважливішою характеристикою комплексообразователя є кількість хімічних зв'язків, які він утворює з лігандами, або координаційне число (КЧ). ця характе
Внутрішня і зовнішня сфера комплексної сполуки
Ліганди, безпосередньо пов'язані з комплексоутворювачем, утворюють разом з ним внутрішню (координаційну) сферу комплексу. Так, в комплексному катіоні [Cu (NH3)
багатоядерні комплекси
Якщо в комплексному іоні або нейтральному комплексі містяться два і більше комплексообразователей, то цей комплекс називається багатоядерним. Серед багатоядерних комплексів виділяють
Координаційне число 2
Якщо комплексообразователь має координаційне число 2, то, як правило, комплексний іон має лінійну будову, а комплексоутворювач і обидва лиганда розташовуючись
Координаційне число 3
Комплекси з координаційним числом 3 зустрічаються порівняно рідко і зазвичай мають форму рівностороннього трикутника, в центрі якого розташовується комплексообра
Координаційне число 4
Для з'єднань з координаційним числом 4 є дві можливості просторового розташування лігандів. Це, по-перше, тетраедричну розміщення лігандів з ко
Координаційне число 5
Координаційне число 5 зустрічається у комплексних з'єднань досить рідко. Проте в тому невеликій кількості комплексних з'єднань, де комплексообразователь оточений п'ятьма
Координаційне число 6 і вище
Для комплексів з координаційним числом 6 характерно октаедричні розташування л
Відщеплення іонів зовнішньої сфери
Комплексні сполуки, що мають іонну зовнішню сферу, в розчині піддаються дисоціації на комплексний іон і іони зовнішньої сфери. Вони поводяться
Оборотна дисоціація комплексів
Однак на відщепленні зовнішньосферних іонів процес електролітичноїдисоціації не закінчується. Комплексні іони, в свою чергу, піддаються оборотної електролітичноїдисоціації
Ступінчаста і повна константи освіти
Стан рівноваги реакцій комплексоутворення можна охарактеризувати ступінчастою константою освіти Ki (обр) комплексу, а саме:
Константи освіти і міцність комплексів
Повна константа утворення комплексу bn (обр) характеризує стійкість комплексної сполуки: чим більше значення bn (обр), тим більше стійкості
константи нестійкості
Якщо замість рівноваги в реакціях утворення комплексів розглядати зворотний процес - реакції дисоціації комплексів (або реакції обміну лігандів на молекули розчинника), то
Гібридизація орбіталей і структура комплексів
Застосовуючи звичайний алгоритм передбачення типу гібридизації атомних орбіталей в рамках методу валентних зв'язків, можна визначити геометрію комплексів різного складу.
Кольоровість комплексних сполук
Багато комплексні сполуки в кристалічному стані і водному розчині відрізняються яскравим забарвленням. Так, водний розчин, що містить катіони [Cu (NH3) 4] 2+, забарвлений
Аквакомплекси
Аквакомплекси є іони або молекули, в яких лігандами служать молекули води. У водних розчинах солей майже всі іони існують в
гідроксокомплекси
Гідроксокомплекси - комплексні сполуки, що містять в якості лігандів гідроксид-іони OH-. Гідроксокомплекси утворюються в реакціях протолізу з аква
аміакати
Аміакати - це комплексні сполуки, в яких функції лігандів виконують молекули аміаку NH3. Більш точну назву комплексів, з
ацидокомплексів
У ацидокомплексів лигандами служать аніони кислот, органічних і неорганічних: F-, Cl-, Br-, I-, CN-,
Аніонгалогенати
Аніонгалогенати - комплексні сполуки, в яких і комплексоутворювач, і ліганди є галогени. це
Катіонгалогени
Катіонгалогени - це з'єднання, що містять катіони, в яких і комплексоутворювач, і ліганди - галогени. Катіонгалогени маю
гідридні комплекси
Гідридні комплекси містять в якості ліганда гідридний іон Н. Комплексообразователи в гідридних комплексах найчастіше елементи IIIA-групи - бор, алюміній, г
P-комплекси
p-комплекси (пі-комплекси) - це комплексні сполуки, в яких в ролі лігандів фігурують ненасичені органічні молекули типу етилену, циклопентадієну, бен
Лантаноїди і актиноїди
f-елементи Періодичної системи, подібно до бору і алюмінію, утворюють різні комплексні сполуки, які, однак, більш стійкі, ніж похідні B і Al.