Compostos complexos: nomenclatura i classificació

La substància inorgànica més gran i més diversa és la classe de compostos complexos. Pot incloure un grup de substàncies organometálicas, com la clorofil·la i l'hemoglobina. Aquests compostos són el pont que uneix la química inorgànica i orgànica en una única ciència. El paper de substàncies complexes en el desenvolupament del coneixement en el camp de la química analítica i la química del cristall, en l'estudi dels processos biològics més importants: la fotosíntesi, la respiració interna (cel·lular) és inestimable.

En aquest article estudiarem l'estructura i nomenclatura dels compostos complexos, així com els principis bàsics de la seva classificació.

A. La teoria de la coordinació de Werner

A finals del segle XX, el científic suís A. Werner va demostrar que a la molècula de qualsevol substància complexa hi ha diverses estructures que es denominaven respectivament els iònics centrals, els lligands (addends) i l'esfera de coordinació externa. Per aclarir la classificació i la nomenclatura dels compostos complexos, analitzarem aquests conceptes amb més detall. Així doncs, Werner va demostrar la presència en la molècula d'un ió (generalment càrrega positiva), ocupant una posició central. Es va conèixer com un agent complexant, un ió central o un àtom. Prop d'ell es poden ubicar molècules neutres, anomenades lligands i partícules d'anions carregades negativament, que formen l'esfera de coordinació interna de la matèria. Totes les partícules restants, no incloses en ell, formen la carcassa exterior de la molècula.

Així, a la fórmula de cuprita de sodi Na ₂ [Cu (OH) ₄ ], l'àtom de coure central en l'estat d'oxidació de +2 i quatre grups hidroxi constitueixen l'esfera interior, i els ions de sodi es troben a certa distància de l'àtom central de l'esfera exterior.

Mètodes per determinar fórmules de coordinació i noms de substàncies

Fins l'actualitat, la teoria d'A. Werner continua sent la principal base teòrica sobre la qual s'estudien compostos complexos complexos. La nomenclatura, és a dir, els noms d'aquestes substàncies, està determinada per les regles adoptades per la Societat Internacional de Química Teòrica i Aplicada.

Anem a donar alguns exemples de fórmules de substàncies en què l'agent complexant està representat per l'àtom de platí K ₂ [PtCl ₆ ] o NH3 - [Ag (NH ₃ ) ₂ ] Cl. Com a resultat, les fórmules es poden derivar amb l'ajuda dels següents mètodes pràctics: mitjançant la doble conductivitat elèctrica molar de solucions, mitjançant el mètode de difracció de raigs X. Anem a considerar aquests mètodes amb més detall.

Com l'estructura de complexos compostos de platí

Les substàncies d'aquest grup es caracteritzen per la presència a la molècula de l'àtom central del platí. Si s'aplica una solució de nitrat de plata al compost PtCl ₄ × 6NH ₃ , es forma tot el clor present a la substància lligada als àtoms metàl·lics i els flocs blancs d'AgCl. Això significa que tots els anions de clor es trobaven a l'esfera de coordinació externa, mentre que les molècules d'amoníac estaven lligades a l'àtom central del platí i, juntament amb ell, formaven una esfera interior.

Per tant, la fórmula de coordinació de la substància s'escriurà en la següent forma: [Pt (NH ₃ ) ₆ ] Cl ₄ i anomenat clorur de hexamina de platí. Mitjançant el mètode de difracció de raigs X, els químics també van estudiar altres compostos complexos, la nomenclatura dels quals serà establerta per nosaltres a la següent secció.

Compostos cristal·lins de crom

L'estructura de les substàncies d'aquest grup va ser determinada pel procés físic de difracció de raigs X subjacent a l'anàlisi de difracció de raigs X. Passant per la xarxa cristalina, les ones electromagnètiques es dispersen pels electrons de la substància sota investigació. Això fa possible establir amb precisió quins grups d'àtoms es troben en els llocs de la xarxa cristalina. Per als cristalls que contenen crom, es va crear una nomenclatura corresponent de compostos complexos. Exemples dels noms d'hidrats isomèrics de sals de crom trivalent fetes amb el mètode de difracció de rajos X són els següents: clorur tetraacvadichlorochrome (III) clorur pentaacochlorochrome (III).

Es va trobar que en aquestes substàncies l'àtom de crom s'associa amb sis afegits diferents. Com es determina aquest indicador i quin factor afecta el nombre de coordinació?

A mesura que l'àtom central està associat amb lligands

Per respondre a la pregunta plantejada anteriorment, recordem que a la immediata immediata de l'agent complexant hi ha diverses estructures anomenades addendes o lligands. El seu número total determina el número de coordinació. Segons la teoria d'A. Werner, la producció, la classificació i la nomenclatura dels compostos complexos depenen directament d'aquest indicador. Està relacionat correlativament amb el grau d'oxidació de l'àtom central. En els compostos de platí, crom, ferro, el nombre de coordinació sol ser de sis; Si l'agent complexant està representat per àtoms de coure o zinc-quatre, si l'àtom central és plata o coure - a dos.

Tipus de compostos complexos

En química, es distingeixen les classes principals i la sèrie de substàncies transitòries entre elles. Els compostos complexos considerats en els subtemes anteriors, la nomenclatura dels quals indica la presència de molècules d'aigua en la seva estructura, es refereixen a aquacomplexes. A l'amoníac s'inclouen substàncies que contenen partícules neutres d'amoníac, per exemple triiodium triammotropium. La classe de compostos quelats és única en l'estructura de les molècules. El seu nom prové del terme biològic "Chelicera": les anomenades arpes de crustacis decapodis. Aquestes substàncies contenen afegits, la configuració espacial dels quals cobreix l'agent complexant, com les urpes. Aquests compostos inclouen complex d'oxalat de ferro fèrric, complex d'etilendiamina de platí amb estat d'oxidació +4, sals d'àcid aminoacético, que inclou ions de rodi, platí o coure.

Regles per al disseny de noms complexos complexos

La pregunta de control més freqüent en assignatures de química en el curs de batxillerat és: trucar als compostos complexos de la nomenclatura de la IUPAC. En un exemple concret, analitzem l'algorisme per a la formulació del nom d'una substància que té la fórmula: (NH ₄ ) ₂ [Pt (OH) ₂ Cl ₄ ].

1. El nom comença amb la definició de la composició de l'àmbit de coordinació interna. Conté anions de grups hidroxil i clor. Als seus noms, afegim el final -o. Tenim: dihidroxo, tetracloro.
2. Ara trobem l'agent complexant, usant per a la seva designació el nom llatí, i afegim-hi el sufix -at, entre parèntesis, indiquem el seu estat d'oxidació: platí (IV).
3. Una vegada acabada la designació de l'esfera interior, procediu a la part exterior. Anem a anomenar cations: en el nostre exemple seran ions d'amoni.

Com a resultat, la substància tindrà un nom, que indica totes les estructures anteriors.

Aplicació de compostos complexos

Al principi de l'article anomenem els representants més importants de les substàncies organometálicas, com l'hemoglobina, la clorofil·la o les vitamines. Tenen un paper destacat en el metabolisme. Els compostos complexos són àmpliament utilitzats en els cicles tecnològics de fosa de metalls ferrosos i no ferrosos. Un important paper en la metal·lúrgia és el de carbonilos: compostos complexos especials la nomenclatura indica la presència en les seves molècules de monòxid de carboni CO en forma d'addició. Aquests compostos es descomponen en la calefacció i restauració de metalls com el níquel, el ferro o el cobalt dels seus minerals. Els compostos més complexos també s'utilitzen com a catalitzadors en reaccions per a la producció de vernissos, pintures i plàstics.