Лиганды в химии кратко

Обновлено: 04.07.2024

Как известно, металлы имеют свойство терять электроны и, тем самым, образовывать катионы. Положительно заряженные ионы металлов могут находиться в окружении анионов или нейтральных молекул, образуя частицы, называемые комплексными и способные к самостоятельному существованию в кристалле или растворе. А соединения, содержащие в узлах своих кристаллов комплексные частицы, называются комплексными соединениями.

Структура комплексных соединений

  1. Большинство комплексных соединений имеют внутреннюю и внешнюю сферы. Записывая химические формулы комплексных соединений, внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. Например, в комплексных соединениях К[Al(OH)4] и [Ca(NH3)8]Cl2, внутренней сферой являются группы атомов (комплексы) — [Al(OH)4] — и [Ca(NH3)8] 2+ , а внешней сферой — ионы К + и Сl – соответственно.
  2. Центральный атом или ион внутренней сферы называюткомплексообразователем. Обычно, в качестве комплексообразователей выступают атомы или ионы металлов с достаточным количеством свободных орбиталей – это p-, d-, f- элементы: Cu 2+ , Pt 2+ , Pt 4+ , Ag + , Zn 2+ , Al 3+ и др. Но это может быть и атомы элементов, образующих неметаллы. Заряд комплексообразователя обычно положительный, но также может быть отрицательным или равным нулю и равен сумме зарядов всех остальных ионов. В приведенных выше примерах комплексообразователями являются ионы Al 3+ и Ca 2+ .
  3. Комплексообразователь окружен и связан сигма-связью с ионами противоположного знака или нейтральными молекулами, так называемыми лигандами. В качестве лигандов в комплексных соединениях могут выступать такие анионы, как F – , OH – , CN – , CNS – , NO2 – , CO3 2– , C2O4 2– и др., или нейтральные молекулы Н2О, NН3, СО, NО и др. В наших примерах это – ионы OH — и молекулы NH3. Количество лигандов в различных комплексных соединениях лежит в пределах от 2 до 12. А само число лигандов (число сигма-связей) называется координационным числом (к.ч.) комплексообразователя. В рассматриваемых примерах к.ч. равно 4 и 8.
  4. Заряд комплекса (внутренней сферы) определяется как сумма зарядов комплексообразователя и лигандов.
  5. Внешнюю сферу образуют ионы, связанные с комплексом ионной или межмолекулярной связью и имеющие заряд, знак которого противоположен знаку заряда комплексообразователя. Числовое значение заряда внешней сферы совпадает с числовым значением заряда внутренней сферы. В формуле комплексного соединения записываются они за квадратными скобками. Внешняя сфера может и вовсе отсутствовать, в случае, если внутренняя сфера нейтральна. В приведенных примерах, внешнюю сферу образуют 1 ион K + и 2 иона Cl — соответственно.

Классификация комплексных соединений

Основываясь на различных принципах, комплексные соединения можно классифицировать различными способами:

По электрическому заряду: катионные, анионные и нейтральные комплексы

  • Катионные комплексы имеют положительный заряд и образуются если вокруг положительного иона координированы нейтральные молекулы. Например, [Al(H2O)6]Cl3, [Ca(NH3)8]Cl2
  • Анионные комплексы имеют отрицательный заряд и образуются, если вокруг положительного иона координированы атомы с отрицательной степенью окисления. Например, К[Al(OH)4], K2[BF4]
  • Нейтральные комплексыимеют заряд равный нулю и не имеют внешней сферы. Они могут образоваться при координации вокруг атома молекул, а также при одновременной координации вокруг центрального положительно заряженного иона отрицательных ионов и молекул.

По количеству комплексообразователей

  • Одноядерные – комплекс содержит один центральный атом, например, K2[Be(SO4)2]
  • Многоядерные — комплекс содержит два и более центральных атомов, например, [CrFe(NH3)6(CN)6]

По типу лиганда

  • Гидраты – содержат акво-комплексы, т.е. в качестве лигандов выступают молекулы воды. Например, [Cr(H2O)6]Br3, [Co(H2O)6]Br2
  • Аммиакаты – содержат аммин-комплексы, в которых в качестве лигандов выступают молекулы аммиака (NН3­). Например, [Zn(NH3)4]Cl2, [Ag(NH3)2]Cl
  • Карбонилы – в таких комплексных соединениях, в качестве лигандов выступают молекулы монооксида углерода. Например, [Ni(CO)4], .
  • Ацидокомплексы – комплексные соединения, содержащие в качестве лигандов кислотные остатки как кислородсодержащих, так и бескислородных кислот (F – , Cl – , Br – , I – , CN – , NO2 – , SO4 2– , PO4 3– и др., а также ОН – ). Например, K4[Ni(CN)6], Na2[FeCl4]
  • Гидроксокомплексы— комплексные соединения, в которых в качестве лигандов выступают гидроксид-ионы: K2[Zn(OH)4], Cs2[Sn(OH)6]

Комплексные соединения могут содержать лиганды, относящиеся к различным классам приведенной классификации. Например: К[Pt(H2O)­3Br3], [Cr(NH3)4Br2]Br

По химическим свойствам: кислоты, основания, соли, неэлектролиты:

По количеству мест, занимаемых лигандом в координационной сфере

В координационной сфере лиганды могут занимать одно или несколько мест, т.е. образовывать с центральным атомом одну или несколько связей. По этому признаку различают:

  • Монодентатные лиганды – это такие лиганды как молекулы Н2О, NH3, CO, NO и др. и ноны CN − , F − , Cl − , OH − , SCN − , и др.
  • Бидентатные лиганды. К такому типу лигандов относятся ионы H2N—CH2—COO − , СО3 2− , SO4 2− , S2O3 2− , молекула этилендиамина H2N—CH2—CH2—H2N (сокращенно en).
  • Полидентатные лиганды. Это, например, органические лиганды, содержащие несколько групп — CN или -COOH (ЭДТА). Некоторые полидентантные лиганды способны образовать циклические комплексы, называемые хелатными (например, гемоглобин, хлорофилл и др.)

Номенклатура комплексных соединений

Чтобы записать формулу комплексного соединения, необходимо помнить, что, как и любое ионное соединение, вначале записывается формула катиона, а после – формула аниона. При этом, формулу комплекса записывают в квадратных скобках, где вначале записывают комплексообразователь, затем лиганды.

А вот несколько правил, следуя которым составить название комплексного соединения не составит никакого труда:

4. Если количество лигандов больше единицы, то их число указывают греческими приставками:

5. Если же в названии самого лиганда уже присутствует греческая приставка, то название лиганда записывают в скобках и к нему прибавляют приставку типа:

2-бис-, 3-трис-, 4-тетракис-, 5-пентакис-, 6-гексакис-.

Например, соединение [Co(en)3]Cl3 называют – трис(этилендиамин)кобальт(III).

6. Названия комплексных анионов оканчиваются суффиксом – ат

После названия металла в скобках указывают римскими цифрами его степень окисления.

Например, назовем комплексные соединения:

Начнем с лигандов: 4 молекулы воды обозначаются как тетрааква, а 2 хлорид-иона – как дихлоро.

Далее указываем комплексообразователь – это хром и его степень окисления равна III.

Наконец, анионом в данном соединении является хлорид-ион.

Итак, полное название таково – хлорид тетрааквадихлорохрома(III)

Начнем с лигандов: в комплексном анионе содержится 4 лиганда CN — , которые называются тетрациано.

Далее указываем комплексообразователь – это никель и его степень окисления равна нулю.

Так как металл входит в состав комплексного аниона, то он называется никелат(0).

Итак, полное название таково – тетрацианоникелат(0) калия

Лига́нд (от лат. ligare — связывать ) — атом, ион или молекула, связанные с неким центром (акцептором). Понятие применяется в биохимии для обозначения агентов, соединяющихся с биологическими акцепторами (рецепторами, иммуноглобулинами), а также в химии комплексных соединений, обозначая там присоединенные к одному или нескольким центральным (комплексообразующим) атомам металла частицы.

Содержание

В неорганической химии

Номенклатура лигандов

Характеристики лигандов

Электронное строение

Собственно, важнейшая характеристика лиганда, позволяющая оценить и спрогнозировать его способности к комплексообразованию и саморазрушению D-орбитали — разрушения соединения в целом. В первом приближении включает в себя количество электронных пар, которые лиганд способен выделить на создание координационных связей и электроотрицательность донирующего атома или функциональной группы.

Дентатность



Число занимаемых лигандом координационных мест центрального атома (или атомов), называется дентатностью (от лат. dens, dent- — зуб ). Лиганды, занимающие одно координационное место, называются монодентатными (например, NH3), два — бидентатными (оксалат-анион [O-C(=O)-C(=O)-O] 2− ). Лиганды, способные занять большее количество мест, обычно обозначают как полидентатные. Например, этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), способная занять шесть координационных мест.

Способы координации



Лиганды с дентатностью больше двух способны образовывать хелатные комплексы (греч. χηλή — коготь) — комплексы, где центральный атом включен в один или более циклов с молекулой лиганда. Такие лиганды называются хелатирующими. Как пример можно привести комплексы тетрааниона той же EDTA, обратив внимание, что несколько из четырёх связей M—O в нём могут формально являться ионными.

При образовани хелатных комплексов часто наблюдается хелатный эффект — большая их стабильность по сравнению с аналогичными комплексами не-хелатирующих лигандов. Он достигается за счет большего экранирования центрального атома от замещающих воздействий и энтропийного эффекта. Например, константа диссоциации аммиачного комплекса кадмия [Cd(NH3)4] 2+ почти в 1500 раз меньше, чем комплекса с этилендиамином [Cd(en)2] 2+ . Причина этого заключается в том, что при взаимодействии гидратированного иона кадмия(II) с этилендиамином две молекулы лиганда вытесняют четыре молекулы воды. При этом число свободных частиц в системе значительно возрастает, и энтропия системы возрастает (а внутренняя упорядоченность комплекса соответствено растёт). То есть причина хелатного эффекта — увеличение энтропии системы при замещении монодентатных лигандов полидентатнымии и, как следствие, снижение энергии Гиббса. [2]



Среди хелатирующих лигандов можно выделить класс макроциклических лигандов — молекул с достаточным для помещения атома комплексообразователя размером внутрициклического пространства. Примером таких соединений могут служить порфириновые основания — основы важнейших биохимических комплексов, таких, как гемоглобин, хлорофилл и бактериохлорофилл. Также в качестве макроциклических лигандов могут выступать краун-эфиры, каликсарены и др.

Лиганды также могут являться мостиковыми, образуя связи между различными центральными атомами в би- или полиядерных комплексах. Мостиковые лиганды обозначаются греческой буквой μ (мю).

Примечания

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 13 мая 2011.

  • Биохимия
  • Комплексные соединения
  • Координационная геометрия
  • Координационная химия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Лиганд" в других словарях:

лиганд — аддент Словарь русских синонимов. лиганд сущ., кол во синонимов: 1 • аддент (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ЛИГАНД — ЛИГАНД, ион, молекула или группа атомов, соединенные с помощью координатных химических связей с атомом или ионом металла и формирующие металлический комплекс. Так, ионы хлорида являются лигандами в ионе (СuСl4)2, а молекулы монооксида углерода… … Научно-технический энциклопедический словарь

лиганд — – обязательная составная часть комплексных соединений; в структуре комплексов непосредственно связан с комплексообразователем, а при образовании комплексов является донором электронных пар. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины

лиганд — Ligand Лиганд Атом, ион или молекула, непосредственно связанный(ая) с одним или несколькими центральными (комплексообразующими) атомами металла в комплексном соединении. Чаще всего такое связывание происходит с образованием так называемой… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

лиганд — ligandas statusas Aprobuotas sritis augalininkystė apibrėžtis Molekulė ar jonas, kompleksiniame junginyje susijungęs koordinaciniu ryšiu su centriniu atomu (kompleksodariu). atitikmenys: angl. ligand vok. Ligande, f rus. лиганд pranc. ligand, m… … Lithuanian dictionary (lietuvių žodynas)

лиганд — ligandas statusas T sritis chemija apibrėžtis Molekulė ar jonas, kompleksiniame junginyje susijungęs koordinaciniu ryšiu su centriniu atomu. atitikmenys: angl. ligand rus. адденд; лиганд … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

лиганд — ligandas statusas T sritis chemija apibrėžtis Molekulė ar jonas, susijungęs su baltymo molekule. atitikmenys: angl. ligand rus. лиганд … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

лиганд — ligandas statusas T sritis chemija apibrėžtis Molekulė, galinti tiesiogiai sąveikauti su mišinio komponentu. atitikmenys: angl. ligand rus. лиганд … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Читайте также: