[МУЗЫКА] [МУЗЫКА]
Важной отличительной особенностью координационных
соединений является наличие изомеров.
Изомеры — это вещества, которые имеют разное строение и, как следствие,
разные свойства, но одинаковый состав.
Изомерия в целом не характерна неорганическим соединениям,
но чрезвычайно распространена в случае комплексов.
Есть принципиально две группы изомерии.
Первый тип изомерии — это пространственная изомерия,
когда атомы по-разному расположены друг относительно друга в пространстве.
К такому типу изомерии относится оптическая и геометрическая изомерия.
Второй тип изомерии — это изомерия структурная,
когда в изомерах разная последовательность соединения атомов друг с другом.
Типов структурной изомерии достаточно много,
и мы на них остановимся, естественно, чуть подробнее.
Начнем мы с пространственной изомерии.
Первый тип пространственной изомерии — это геометрическая изомерия.
Геометрическая изомерия характерна либо для плоскоквадратных комплексов,
либо для октаэдров.
Рассмотрим плоский квадрат.
Так, в случае комплекса платины,
содержащих в качестве лиганда две молекулы аммиака и два хлоридных иона,
возможно два принципиально разных пространственных строения.
В первом случае две молекулы аммиака находятся
по соседству друг относительно друга.
Это так называемый цис-изомер.
Во втором изомере молекулы аммиака находятся по разные стороны от платины,
с которой они связаны, и это называется транс-изомер.
Кроме плоского квадрата цис-транс изомерия может быть и в октаэдре.
На слайде приведен пример двух комплексов, находящихся либо в цис-конфигурации,
когда хлоридные лиганды находятся по соседству друг относительно друга,
либо в транс-положении, когда хлоридные лиганды занимают диаметрально
противоположные вершины октаэдра относительно центрального атома.
В случае октаэдра возможен еще один тип аналогичный цис-транс изомерии, когда три
одинаковых лиганда расположены рядом друг с другом и образуют одну грань октаэдра.
Такой изомер называется гран-изомер или фас-изомер.
Если три атома лиганда расположены по оси или по меридиану друг
относительно друга, то такой изомер называется мер- или ос-изомер.
Второй тип геометрической изомерии — это оптическая изомерия.
Оптическая изомерия подразумевает наличие энантиомеров.
Энантиомеры — это такие вещества, которые являются зеркальным
отражением друг относительно друга, но при этом не могут быть совмещены.
Примером энантиомеров могут служить наши руки.
Левая и правая рука являются зеркальным отражением друг друга, но при этом мы
никогда не сможем поставить правую руку на место левой, потому что они разные.
Оптическая изомерия возникает в случае октаэдрических комплексов,
и на слайде как раз приведен пример двух оптических изомеров.
Очень важно, что при наличии оптической изомерии всегда возникает центр
хиральности, который и определяет наличие такого типа изомерии.
Кроме октаэдра оптическая изомерия возможна и в тетраэдрическом окружении.
Здесь тоже два изомера, несовместимые друг с другом,
являются зеркальными отражениями.
Центром хиральности для обоих случаев является атом металла.
Однако могут существовать энантиомеры,
когда центр хиральности находится в лиганде,
и в этом случае уже совершенно не важно, какова геометрия исходного комплекса.
Структурная изомерия — это изомерия,
связанная с разным порядком связи атомов друг с другом.
Есть несколько типов структурных изомеров.
Первый тип структурной изомерии — это ионизационная изомерия.
Разница между ионизационными изомерами — в составе внешне- и внутреннесферных ионов.
Так, на слайде приведен пример, когда в комплексе платины сначала внутри сферы
находятся хлориды, а бромиды являются внешнесфернымы ионами — это один изомер.
Во втором изомере ситуация прямо противоположная.
Бромиды входят во внутреннюю координационную сферу,
а хлориды находятся снаружи.
Вторым типом структурной изомерии является изомерия гидратная.
Она связана с разным содержанием воды во внутренней координационной сфере.
На слайде приведен ряд гидратных хлоридных комплексов хрома.
В каждом из этих комплексов разное количество воды связано с
центральным атомом, с атомом хрома.
В первом случае — это шесть молекул воды.
При этом все хлоридные ионы являются внешнесферными.
Во втором случае только пять молекул воды входят во внутреннюю сферу.
При этом, из трех оставшихся хлоридов один попадает внутрь,
а два по-прежнему являются внешнесферными.
Возможны и другие гидратные замеры для этого комплекса хрома.
Третий тип изомерии — это координационная изомерия,
когда разные лиганды связаны с разными металлоцентрами.
На слайде приведен пример соединения,
содержащего одновременно комплексный катион и комплексный анион.
В первом случае в состав комплексного катиона входит атом кобальта и молекула
аммиака, а в комплексный анион входит атом хрома и роданидные лиганды.
Его координационным изомером является соединение,
где атомы поменяны друг с другом местами: хром находится в катионной форме
и связан с аммиаком, а кобальт находится в анионной форме и связан с роданидом.
Четвертый тип изомерии является частным случаем третьего — это
полимеризационная изомерия.
На слайде приведены три комплекса платины.
Видно, что на каждый атом платины приходится одинаковое количество хлоридов
и молекул аммиака, но при этом состав комплекса принципиально меняется,
потому что появляются другие комплексные катионы и другие комплексные анионы.
Пятый тип структурной изомерии — это связевая изомерия.
Появление связевой изомерии обусловлено тем, что достаточно сложные лиганды
могут своими разными атомами привязываться к какому-то металлу.
Скажем, лиганд, содержащий серу, углерод и азот, может привязываться с помощью серы,
и тогда он называется роданидо-лиганд, а может привязываться с помощью или через
азот, тогда он называется изотиоционато-лиганд.
Шестой тип изомерии — это формальная изомерия.
Формальная изомерия связана с наличием изомерных лигандов,
то есть, по сути, это изомерия органического фрагмента.
Так можно представить себе этиламин в
качестве лиганда или изомерный ему диметиламин.
Последний тип изомерии — это конформационная изомерия.
Это изомерия связана с разным пространственным строением при
одинаковом координационном числе.
Скажем, комплекс никеля с цианидными лигандами может существовать как в виде
тетрагональной пирамиды, так и в виде тригональной бипирамиды.
При этом взаимное расположение лигандов оказывается разным.
[БЕЗ_ЗВУКА]
Тимошкин Алексейдоцент, и.о. зав. каф. общей и неорганической химии
Хрипун Василий ДмитриевичКандидат химических наук
Левин Олег Владиславовичканд. хим. наук, доцент
Боярский Вадим Павловичд-р хим. наук, профессор
