Состав комплексного иона: комплексообразователь, лиганды

Центральный ион или комплексообразователь — обычно катион металла, реже — катион неметалла или атом, вокруг которого располагаются лиганды. Чаще всего в качестве комплексообразователей выступают ионы d-элементов (Ag⁺, Au⁺, Cu⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺ и др.), ионы p-элементов, а также бериллия. Комплексообразователь является акцептором электронных пар от лигандов. Обычно имеет положительный заряд.

Лиганды или адденды — ионы или молекулы, окружающие комплексообразователь. Связаны с ним донорно-акцепторной связью. Выполняют роль доноров электронных пар. Большинство лигандов являются нейтральными молекулами (угарный газ, вода, углекислый газ, аммиак и др.) или анионами (F^-, Cl^-, Br^-, CN^-, SO₄^2- и др.)^[1].

Основной характеристикой лигандов является дентатность, то есть число координационных мест, которое занимает лиганд.

Монодентатные лиганды связываются с комплексообразователем через один атом ковалентной связью. Би- и полидентатные лиганды связываются через два или несколько атомов.

Cl⁻ (хлорид-ион) — например, в [PtCl₄​]²⁻ каждый хлорид связан с платиной одним донорно‑акцепторным взаимодействием.

Пример бидентатного лиганда: оксалат‑ион (C₂​O₄²⁻​) — анион щавелевой кислоты, связывается двумя атомами кислорода.

ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота, её анион Y⁴⁻) — самый известный полидентатный лиганд: может образовывать сразу 6 связей (четырьмя атомами кислорода и двумя атомами азота). Пример: [Ca(EDTA)]²⁻.

Положительно заряженные. Образуются, когда вокруг положительного иона координированы нейтральные молекулы. Общий заряд комплекса остаётся положительным.

• [Ag(NH₃)₂]⁺ — комплексный катион диамминсеребра (I). Ион серебра Ag⁺ окружён двумя нейтральными молекулами аммиака NH₃.Такое соединение можно встретить, например, в аммиачном растворе оксида серебра (реакция серебряного зеркала).
• [Cu(NH₃)₄]²⁺ — тетраамминмедь (II). Ион меди Cu²⁺ связан с четырьмя молекулами NH₃.

Заряжены отрицательно. Образуются, когда вокруг положительного иона координированы лиганды с отрицательной степенью окисления. В итоге весь комплекс получает отрицательный заряд.

• [Fe(CN)₆]⁴⁻ — гексацианоферрат (II). Ион Fe²⁺ окружён шестью цианид-ионами CN⁻ (координационное число 6). Из такого комплекса состоит, например, жёлтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆].
• [Zn(OH)₄]²⁻ — тетрагидроксоцинкат (II). Ион Zn²⁺ связан с четырьмя гидроксид-ионами OH⁻ (координационное число 4).

Не заряжены. Образуются при координации вокруг центрального атома нейтральных лигандов. Это может случиться в двух случаях: либо вокруг центрального атома собрались только нейтральные лиганды, либо отрицательные лиганды полностью скомпенсировали заряд положительного комплексообразователя^[4].

• [Pt(NH₃)₂Cl₂] — дихлородиамминплатина (II). Здесь вокруг атома платины находятся две нейтральные молекулы аммиака (NH₃) и два отрицательно заряженных хлорид-иона (Cl⁻). Их заряды взаимно уравновешиваются, и комплекс в целом нейтрален.
• [Fe(CO)₅] — пентакарбонилжелезо. Центральный атом железа окружён пятью нейтральными молекулами угарного газа (CO).

⚠️Подсказка для ОГЭ/ЕГЭ

Для успешной сдачи ЕГЭ по теме «Состав комплексного иона: комплексообразователь, лиганды» необходимо усвоить, что комплексные соединения состоят из центрального атома (комплексообразователя) — обычно иона металла (переходного, например, Fe³⁺, Cu²⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Pt⁴⁺) с высокой поляризующей способностью, вокруг которого располагаются лиганды — нейтральные молекулы (NH₃, H₂O, CO) или ионы (Cl⁻, CN⁻, SCN⁻, OH⁻), связанные с комплексообразователем донорно-акцепторными связями.

Ключевые понятия: внутренняя сфера — комплексообразователь и лиганды, внешняя сфера — противоионы (для заряженных комплексов), а также координационное число (число лигандов, окружающих комплексообразователь, обычно 4, 6, реже 2), которое определяется размерами и зарядом центрального иона и лигандов.

Важно знать, что заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов, что позволяет определять его состав и писать формулы (например, [Ag(NH₃)₂]Cl — хлорид диамминсеребра(I), где Ag⁺ — комплексообразователь, NH₃ — лиганды, Cl⁻ — внешняя сфера).

В заданиях ЕГЭ могут попросить: определить степень окисления комплексообразователя, координационное число, заряд внутренней сферы, составить уравнение диссоциации комплексного соединения, объяснить, почему комплексообразователь связывает определённое число лигандов (правило 18 электронов или стерические факторы), или написать формулу по названию.

Систематизируйте через блок «центральный атом (комплексообразователь) → лиганды (нейтральные/заряженные) → координационное число → заряд комплекса → внешняя сфера».