COMBINATII COMPLEXE – ISTORIE SI PREZENT

La sfarsitul secolului al XIX-lea, chimia dobandise succese remarcabile in privinta obtinerii multor compusi nemaiintalniti pana atunci. Teoria ramaseses, la acel moment, in urma practicii neputand explica diversitatea tuturor combinatiilor chimice care fusesera descoperite.

Teoria clasica a valentei( conform careia valenta unui element chimic reprezinta numarul de legaturi chimice pe care acesta le poate forma), nu putea expllica pe deplin structura multor grupe noi de combinatii.

Teoria legaturii de valenta, elaborata de Pauling a fost prima teorie mecanic cuantica utilizata cu succes la studiul compusilor coordinativi , jucand un rol esential in dezvoltarea ulterioara a conceptelor moderne actuale de chimie structurala, in particular de legatura coordinativa.

Esenta acestei teorii consta in faptul ca ea considera legatura metal-ligand (M-L) de natura covalenta , o legatura localizata de doi electroni de tip Heitler-London, care spre deosebire de legatura obisnuita, este de tip donor-acceptor.In conceptia lui Pauling, acceptorul este ionul metalic central care pune la dispozitia legaturii un orbital hibridizat vacant, iar donorul este atomul prin care un ligand se ataseaza de ionul central si care participa la formarea legaturii cu un orbital atomic ocupat cu o pereche de electroni.

In formarea unui anumit complex este necesar ca numarul de orbitali hibridizati disponibili la atomul central sa fie egal cu numarul de liganzi ce urmeaza a fi coordinati.

Necesitatea unei teorii care sa poata explica legatura chimica in toate combinatiile pe care practica experimentala le acumulase a dus la aparitia in 1893 a teoriei moderne a combinatiilor complexe conceputa de ALFRED WERNER (1866-1919), chimist elveţian cu contribuţie marcantă pentru bazele teoretice ale chimiei coordinative, laureat al Premiului Nobel pentru chimie în1913. El admite că în combinaţiile complexe unii atomi au pe lângă valenţele principale (normale) şi valenţe secundare (reziduale) dirijate în spaţiu. Astfel, mulţi compuşi pe care-i considerăm "simpli" formează în soluţie apoasa ioni hidrataţi (deci complecşi), iar în stare solida au numere de coordinaţie mai mari decât cele care corespund "valenţelor" normale ale elementului respectiv. Un astfel de exemplu îl constituie clorura dealuminiu, AlCl3, care formează în stare solidă o reţea stratificată în care Al(III) are înconjurare octaedrică, deci numărul de coordinaţie 6.

Astfel, Werner a aratat ca in moleculele combinatiilor complexe se disting: atomul central , grupari legate direct de atomul central, numite liganzi, grupari care se afla in afara sferei de influenta a atomului central si care sunt

legate ionic de edificiul creat in jurul atomului central.Combinatiile complexe, compusii de coordinatie sau simplu, complecsii sunt

combinatii care contin un atom sau un ion central ( de obicei un metal) de care sunt legati prin legaturi covalente coordinative molecule neutre sau ioni ( asa numitii liganzi). In functie de suma sarcinilor ionului central si a gruparilor care il inconjoara, combinatia complexa poate fi un anion, un cation sau o molecula neutra.

Deci, combinaţiile complexe, compuşii de coordinaţie sau compuşii coordinativi sunt compuşi de ordin superior ce conţin un atom central (generator de complex) inconjurat de liganzi cu formula generală

[MLn]Xm unde:- [MLn]m = sfera de coordinare; specia complexa este indicata prin includerea ei in paranteză dreaptă;- X = sfera de ionizare, sfera exterioară;

- M = generatorul de complex, atom sau ion central; aproape toate elementele sistemului periodic, dar in special ionii metalelor tranziţionale pot să funcţioneze ca generatori de complecşi;- L = ligand; o mare diversitate de specii neutre sau ionice mono- sau poliatomice care pot dona generatorului de complex perechi de electroni pot să funcţioneze ca liganzi;- n = număr de coordinaţie, indică numărul de locuri (puncte) coordinative din sfera de coordinare şi ia valori cuprinse intre 2 şi 12, mai frecvent 4 şi 6 pentru majoritatea complecşilor ionilor metalelor tranziţionale.- X = ioni din sfera exterioară.

Pentru ca un ion metalic sa formeze combinatii complexe, trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

sa aiba un volum ionic mic, sa posede orbitali liberi in care sa poata accepta electronii neparticipanti ai

ligandului, stabilindu-se astfel legaturi covalente coordinative intre ionul central si atomul de nemetal din ligand.

Denumirea ionilor complecsi anionici.

In formularea unui ion complex anionic , prima data se citesc liganzii in ordinea alfabetica si apoi atomul central ataugand la nume sufixul ‘’-at’’ , indicand totodata in paranteze , fie starea de oxidare a metalului prin numere romane , fie sarcina ionului complex prin numere arabe urmate de semnul + sau -.K3[Fe(CN)6] hexacianoferat (III) de potasiu sau hexaciano ferat (3-)de potasiuNa3[Ag(S2O3)2] bis(tiosulfato)argintat (I)de potasiu sau bis(tiosulfato)argintat (-3) de potasiuK[AuCl4] tetracloroaurat (III)de potasiu sau tertacloroaurat(1-) de potasiu.

Denumirea ionilor complecsi cationici

Se face asemanator , numai ca inaintea numelui se adauga prepozitia ‘’DE’’, iar la numele atomului central , nu i se mai adauga sufixul ‘’-AT’’. De exemplu:[Co(NH3)6]Cl3 clorura de hexaammincobalt (III)[Fe(dpy)3]2+Cl2 clorura de tris (2,2’-dipiridil)fier (II)[Co(ONO)(NH3)5]Cl2 clorura de pentaamminnitritocobalt(III)[Co(NCS)(NH3)5]Cl2 clorura de pentaamminizotiocianatocobalt (III)

Denumirea complecsilor neutri

Se face intocmai ca si in cazul celor cationici cu mentiunea ca nu se folosesteprepozitia ‘’DE’’. Neavand sarcina, nu este cazul a se preciza asta cu cifra O in paranteze, in schimb se poate mentiona starea de oxidare a metalului prin numere romane in paranteze. De exemplu:[Co(NO2)3(NH3)3] triammintrinitrocobalt (III)[Ni(CO)2(Ph3P)2] dicarbonilbis(trifenilfosfin)nichel (O)

Modurile diferite de legare a unor liganzi se noteaza prin adaugarea lasfarsitul denumirii ligandului a simbolului sau simbolurilor scrise cu litere cursive.De exemplu, in cazul anionului ditiooxalato, care se poate atasa prin S sau O , celedoua moduri diferite de atasare se vor scrie: ditiooxalato(S,S’) , respectiv ditiooxalato(O,O’).

In limitele conceptiei clasice, liganzii pot fi definiti ca ioni sau moleculeneutre,atasati direct in jurul unui ion sau atom central. Extinzand notiunea ,se poate admite ca liganzii sunt atomi coordinatori sau grupe de atomi continand unul sau mai multi atomi coordinatori(donori,ligativi,ligatori sau lianti)atasati direct la un atom nuclear sau central.Grupele continand mai mult decat un atom coordinator potential,poarta denumirea de liganzi multidentati (polidentati).In cazul in care un ligand este atasat la un atom central prin doi sau mai multi atomi coordinatori,el se numesteligand chelatic,iar daca este atasat la mai mult decat un centru de coordinare avem de a face cu o grupa punte sau o grupa de legatura.

Aplicatiile combinatiilor complexe

Cele mai frecvente utilizari ale combinatiilor complexe sunt in analiza chimica. O serie de ioni ai metalelor, datorita usurintei de a forma combinatii complexe, caracterizate prin culoare intensa sau prin solubilitate redusa se pot determina prin analiza calitativa sau cantitativa.

Obtinerea unor combinatii complexe:Experienta 1 : Se introduc intr-o eprubeta 2 - 3 ml dintr-o solutie de CuSO4 si apoi se adauga o solutie apoasa de NH3 pana la aparitia precipitatului de culoare verde-albastru.Se adauga in continuare o solutie de amoniac pana la dizolvarea precipitatului; se observa ca in eprubeta culoarea solutiei se schimba in albastru intens. Ecuatia reactiei care a avut loc este:

CuSO4 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4 ]SO4 .

Experinta 2 : Intr-o eprubeta cu 1 - 2 cm3 de solutie de CuSO4 de concentratie 0,1 M turnati cateva picaturi de solutie de NaOH 1M . Se formeaza un precipitat albastru , gelatinos de Cu(OH)2 . Se adauga, in picaturi , solutie de NH3 1M , agitand eprubeta . Se observa disparitia precipitatului si colorarea solutiei in albastru intens , datorita formarii combinatiei complexe, hidroxidul de tetraaminocupru (II). Ecuatiile reactiilor care au avut loc sunt : CuSO4 + 2 NaOH = Cu(OH)2 Na2SO4Cu(OH)2 + 4 NH3 =[Cu(NH3)4](OH)2 .

Experienta 3 : Intr-o eprubeta ce contine 3 ml solutie de AlCl3 se introduce ,in picaturi, o solutie de NaOH .Se observa aparitia unui precipitat gelatinos alb de Al(OH)3 .Daca se continua adaugarea de NaOH , se observa dizolvarea precipitatului . Ecuatiile reactiilor care au avut loc sunt : AlCl3 + 3 NaOH = Al(OH)3 + 3 NaClAl(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] .

REFERAT

COMBINATII COMPLEXE

BALINT DAN ALEXANDRU

CLASA XII/5

Bibliografie:

Sibiescu Doina, Chimia compusilor coordinativi, Ed. Tehnopress, Iasi, 2005

R.Iordan, M.N. Palamaru, Al.Cecal, Introducere in chimia compusilor de coordinatie, Ed. Tehnopress, Iasi, 1997

Manualele de chimie clasele IX-XII