ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классические теории образования комплексных соединений из "Комплексные соединения" Создание и развитие теорий образования комплексных соединений, естественно, тесно связано с созданием и развитием теорий химической связи. В настоящей главе рассмотрим теории образования комплексных соединений, развитые на основе созданных в 1916 г. теорий ионной и ковалентной химических связей. Дальнейшее развитие этих теорий на квантовомеханической основе будет изложено в главе VIII. [c.33] Электростатическая теория (теория ионной, или, иначе, теория гетерополярной связи) была создана немецким ученым Косселем. Согласно этой теории сущностью химической связи является электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами. Например, образование молекулы аммиака электростатическая теория объясняет следующим образом. Нейтральный атом азота во внешнем электронном слое имеет 5 электронов и поэтому обладает стремлением дополнить это число до устойчивого октета (8 электронов). При реакции с атомами водорода электроны трех атомов водорода переходят к атому азота и образуется отрицательный трехвалентный ион азота и три положительных одновалентных иона водорода. В результате взаимного притяжения этих ионов образуется молекула аммиака. [c.33] Если преобладают силы отталкивания, присоединение нового иона не происходит и тем самым исключается возможность образования комплексного иона. [c.34] Так можно объяснить образование [Си(ННз)4] +, [2п(КНд)4] + и им подобных ионов. [c.35] Выше было отмечено, что в теории Косселя образование обычной химической связи объясняется переходом электронов от одного атома к другому. Образовавшиеся ионы электростатически притягиваются, что и является сущностью обычной химической связи. Сущностью коор-динативной связи также является электростатическое притяжение ионов, однако в этом случае отсутствует предварительный переход электронов от одного атома к другому. Таким образом, физическая сущность как обычной, так и координативной связи одна и та же электростатическое притяжение. Различия имеются только в процессе образования этих связей. [c.35] Теория ковалентной связи (гомеополярной, или атомной связи) создана американским химиком Льюисом. В дальнейшем развитии этой теории и в применении ее к комплексным соединениям большие заслуги принадлежат Сидж-вику, поэтому иногда ее называют теорией Льюиса—Сидж-вика. Эта теория также исходит из предположения, что все атомы стремятся достичь устойчивых электронных конфигураций атомов инертных элементов путем присоединения или отдачи электронов. Однако, согласно Льюису, это осуществляется не в результате полного перехода электронов от-одного атома к другому, а в результате образования общих для обоих атомов электронных пар, которые осуществляют связь между этими атомами. [c.36] Стрелка символически означает, что каждая молекула, аммиака использует свою свободную электронную пару для образования связи с ионом цинка и что ион цинка обладает возможностью осуществить эту связь. При этом следует помнить, что стрелки ни в коем случае не означают полного перехода электронной пары к иону цинка . [c.37] Конечно, в случае различных лигандов, связи могут иметь различную прочность, однако и в этом случае физическая сущность всех связей является одной и той же. [c.38] Такие формулы, конечно, наглядно показывают общность физической сущности обоих видов связи, однако им присущи и свои недостатки. А именно, они не показывают степень окисления комплексообразователя и совершенно не отражают происхождения связей, т. е. не показывают, какие из них являются обычными и какие координационными. Для этого в формулах обычная химическая связь обозначается сплошной линией, а координационная — стрелкой или пунктирной линией. При пользовании такими формулами необходимо всегда помнить, что различие здесь имеется только в происхождении связей. [c.39] Электростатическая теория и теория ковалентной связи саму физическую сущность обычной и координативной связи объясняют по-разному. Однако при более подробном ознакомлении с вопросом оказывается, что на самом деле эти две теории не исключают, а взаимно дополняют друг друга. Действительно, можно предположить, что химическая связь всегда осуществляется парой электронов, только в случае ковалентной связи эта пара в одинаковой степени принадлежит обоим атомам, а в случае ионной связи полностью смещена к одному из них. С другой стороны, можно предположить, что химическая связь всегда образуется в результате электростатического притяжения ионов, однако электростатическое поле одних ионов деформирует или, как говорят, поляризует другие ионы. В результате деформации положительный ион может так сильно оттягивать от отрицательного иона электронную пару, что она станет общей для обоих атомов и образуется ковалентная связь. Наглядно это показано на рис. 3. [c.39] Подлинно ионная и подлинно ковалентная связи в химических соединениях встречаются весьма редко. Чаще всего встречаются химические связи, занимающие промежуточное положение между ионной и ковалентной связями. Такую связь можно рассматривать либо как деформированную ионную связь, либо как полярную ковалентную связь (рис. 3, б, в). Поэтому образование большинства комплексных соединений качественно можно объяснить как с помощью электростатической теории, так и с помощью теории ковалентной связи. Примером может служить ион аммония, образование которого нами было рассмотрено при изложении основ и той и другой теории. [c.40] Конечно, подразделение комплексных соединений на нормальные комплексы и комплексы проникновения является весьма условным, так как связи в комплексных соединениях только в некоторой степени приближаются к подлинно ионным или к подлинно ковалентным и существует постепенный переход от ионных к ковалентным комплексам. С другой стороны, такое подразделение в некоторой степени оправдывается, ибо физические и химические свойства характерных представителей той или другой группы могут сильно отличаться. Как правило, ковалентные комплексы в водных растворах являются более устойчивыми. [c.41] Для иллюстрации влияния характера связи на свойства комплексных ионов рассмотрим поведение некоторых из них. В качестве примера возьмем ионы [Со(ЫНз)в] и [Со(МНз)б1 +. [c.41] Можно принять, что химическая связь в ионе гексам-мин-кобальта(2-Ь) [Со(ЫНз)в] в основном осуществляется за счет электростатического притяжения между ионом кобальта и отрицательными концами дипольных молекул аммиака, т. е. эта связь является ионно-дипольной. Поэтому ион гексаммин-кобальта(2- -) можно отнести к нормальным комплексам. [c.41] При понижении температуры хлорид кобальта реагирует с аммиаком и снова образуется хлорид гексаммин-кобальта(2+). Таким образом, термическое разложение этого комплексного иона является обратимым процессом. [c.41] Во втором соединении, т. е. в ионе гексаммин-кобаль-та (3+), заряд комплексообразователя на единицу больше. Это приводит к более интенсивному взаимодействию между комплексообразователем и лигандами и связь между ними приближается к ковалентной связи. Поэтому ион гексам-мин-кобальта(3-1-) можно отнести к ковалентным комплексным соединениям. [c.41] Однако в этом случае разложение является необратимым процессом, так как при понижении температуры вещества СоС1г, НН4С1, ННз и N3 между собой не реагируют и, следовательно, исходного соединения образовать не могут. [c.42] Вернуться к основной статье