Combinatiile complexe, compusii de coordinatie sau, simplu, complecsi sunt combinatiile 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).
Ca atom central poate functiona aproape oricare din elementele sistemului periodic, dar cea mai mare tendinta de a forma complecsi o au metalele tranzitionale; la randul lor, liganzii pot fi foarte diferiti, de la ioni monoatomici simpli pana la substante organice cu structuri foarte complicate.
In functie de suma sarcinilor ionului central si a gruparilor care-l inconjoara, combinatia complexa poate fi un anion, un cation sau o molecula neutra: aNH4i+; a Fe (CN) 64i-; aPtCl4 (NH3) 2i.
Numarul de molecule sau ioni (liganzi) care se leaga de ionul central poarta numele de numar de coordinatie. Astfel, in ionul complex aFe (CN) 6i 4-, numarul de coordinatie este 6; iar in aAg (NH3) 2iOH, numarul de coordinatie este 2.
In general, numarul de coordinatie are valori cuprinse intre 2 si 6 si foarte rar valoarea 7 sau 8.
Ca ligand in acesti compusi apar fie molecule neutre, ca: NH3, H2O, H2N - H2C - CH2 - NH2 (etilendiamina), C5H5N (piridina); fie ioni, ca: F -, Cl -, Br -, SO 2-3, SCN -.
Sarcina ionului complex se stabileste tinand seama de sarcina ionului central, precum si de sarcinile liganzilor. Astfel, daca liganzii sunt molecule neutre, sarcina ionului complex este data de sarcina ionului central. In complexul aCu (NH3) 4iSO4, datorita faptului ca NH3 e o molecula neutra, iar ionul Cu are 2 sarcini pozitive, ionul va aparea incarcat astfel: aCu (NH3) 4i 2+.
Daca liganzii sunt ionici, sarcina ionului complex va fi egala cu suma algebrica dintre sarcina atomului central si sarcinile liganzilor. Astfel, in complexul K2aHgI4i, mercurul are sarcina 2+, cei patru ioni I - totalizeaza 4 sarcini negative, deci sarcina ionului complex va fi data de suma -4+2s -2 . Ionul se va scrie aHgI4 i2-.
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 s aCu (NH3) 4 iSO4.
Experienta 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).
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. Al(OH)3 + NaOH s NaaAl(OH)4i.
Majoritatea combinatiilor complexe sunt solubile in apa sau in solventi organici. Unele au o solubilitate redusa, altele sunt intens colorate. Acestea sunt constantele de disociere ale ionilor complecsi, denumite si constante de instabilitate; ele exprima stabilitatea ionilor complecsi.
Liganzii din jurul unui ion metalic pot fi identici sau diferiti. Pentru ca o specie ( neutra sau ionica ) sa poata functiona ca ligand, ea trebuie sa contina atomi cu cel putin o pereche de electroni neparticipanti, pe care sa ii puna in comun cu ionul metalic (legatura coordinativa).
In ionii complecsi aAg(CN)2i -, aAg(NH3)2 i si aCuI2 - i, ionii metalici au numarul de coordinare 2 si liganzii sunt dispusi liniar. Toate combinatiile complexe pe care le formeaza ionul Pt 2+ au o geometrie plan-patrata, de exemplu: aPtCl4 i 2- , a Pt(CN)4i 2- , aPt(NH3)4i 2+ , aPt(NH3)2Cl2i .
Pentru nr. aNi(NH3)6i 2, aNi(H2O)6i, aCo(NH3)6i3+, aCo(H2O)6 i 2 geometria de coordinare este octaedrica. -nr. -numele ionului care neutralizeaza sarcina ionului central si nr. Daca liganzii sunt molecule neutre, se va citi intai gruparea din exteriorul parantezelor mari, apoi nr.de liganzi si apoi atomul central cu sarcina sa. Ex. Daca liganzii sunt grupari ionogene, se va citi in primul rand nr. liganzilor, apoi atomul central cu sarcina sa sau sarcina ionului si grupa sau gruparile din afara parantezei mari. Ex. Cele mai frecvente utilizari ale comb. (II) intr-o eprubeta in care se gasesc 2-3 ml solutie conc. (II) Intr-o eprubeta in care se afla 2-3 ml dintr-o solutie de CuSO4 se adauga cateva picaturi de acid acetic si apoi 2 ml dintr-o solutie de K4aFe(CN)6i. Se observa formarea unui precipitat de culoare brun-roscata. Ecuatia reactiei este 2CuSO4+K4aFe(CN)6i+Cu2aFe(CN)6i+2K2SO4. Daca ionii de Cu2+sunt in concentratie mica, in solutie se obtine o concentratie roz, reac.
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.
EXPERIENTA 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).
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. Al(OH)3 + NaOH s NaAl(OH)4i.
Toate combinatiile complexe pe care le formeaza ionul Pt 2+ au o geometrie plan-patrata, de exemplu: aPtCl4 i 2- , a Pt(CN)4i 2- , aPt(NH3)4i 2+ , aPt(NH3)2Cl2i .
- Ionii complecsi pot fi neutri, cati sau anioni, in functie de sarcinile central si ale liganzilor.
- Liganzi monodentati ocupa o singura pozitie coordinativa; liganzi polidentati pot ocupa mai multe pozitii.
- Numarul de coordinatie reflecta numarul liganzilor ce se leaga de ionul central, variind in mod tipic intre 2 si 6.
- Forma geometrica a complecsilor depinde de metalul central si de natura liganzilor: plan-patrata pentru Pt(II), octaedrica pentru Ni(II) si Co(III) in anumite stadii, etc.
Majoritatea combinatiilor complexe sunt solubile in apa sau in solventi organici, iar altele au solubilitate redusa sau sunt intens colorate. Liganzii pot fi monoatomici sau polidentati, iar faptul ca o specie poate functiona ca ligand depinde de existenta unei perechi de electroni neparticipanti pe care o poate oferi.
Formarea ionilor pozitivi și caracterul metalic - Clasa a VII-a
Exemple de combinatii complexe: [Co(NH3)6][Cr(CN)6], [Co(NH3)6][Co(NO2)6], [CrCl3(NH3)3], [Co(NO2)3(NH3)3], etc. Liganzii monodentati includ F-, Cl-, Br-, I-, CN-, SCN-, NO2-, iar liganzii polidentati se pot conecta prin mai multi donori ocupand multiple pozitii coordinative.
In concluzie, ionii complexi pot prezenta o varietate de valori ale coordinatiei, de la 2 la 6, iar in cazuri rare pot ajunge la 7 sau 8. Numarul de coordinatie este influentat de tipul liganzilor (neutri sauioni) si de marimea ionului central, cu o predilectie clara pentru metalele tranzitionale ca actori principali in formarea complecsilor.
tags: #determinarea #sarcinii #ionului #complex