Лайнус Полинг, Питер Полинг - Химия
Неорганическая молекула, содержащая несколько атомов, в том числе один или несколько атомов металла, называется неорганическим комплексом или координационным соединением. Примером может служить тетракарбонил никеля Ni(CO)4. Неорганический комплекс, обладающий электрическим зарядом, называется комплексным ионом. Общеизвестные примеры комплексных ионов: гексацианоферрат(II) Fe(CN)64−, гексацианоферрат(III) Fe(CN)63−, гидратированный ион алюминия Al(H2O)63+ и темно-голубой медно-аммиачный комплексный ион Cu(NH3)42+, образующийся при добавлении гидроокиси аммония к раствору соли меди(II). Комплексным ионам принадлежит важная роль в методах разделения, используемых в качественном и количественном химическом анализах, а также различных химико-технологических процессах.
Изучение комплексов составляет очень важную часть химии переходных металлов. Специфика электронной структуры переходных металлов, обусловливающая образование устойчивых комплексов, заключается в доступности для образования связи d-орбиталей наряду с s- и p-орбиталями, о чем более подробно будет сказано в следующем разделе. Переходные металлы во внешних оболочках имеют электроны, занимающие d-, s- и p-орбитали. Таким образом, у элементов от калия до криптона внешние электроны могут занимать пять 3d-орбиталей, 4s-орбиталь и три 4p-орбитали, а в последующих рядах переходных металлов имеются аналогичные доступные орбитали, главное квантовое число которых больше на 1 или на 2.
Различные переходные металлы имеют разное число d-орбиталей, доступных для гибридизации с s-орбиталями, и три p-орбитали валентной оболочки — для образования связывающих орбиталей; природа связей, образуемых атомом данного металла, зависит от числа доступных d-орбиталей. В том случае, если d-орбитали недоступны, могут образоваться тетраэдрические связывающие sp3-орбитали (рис. 6.8) типа, рассмотренного в гл. 6. Примером может служить ион цинка Zn2+, имеющий десять электронов, находящихся вне оболочки аргона. Эти десять электронов попарно могут занимать пять 3d-орбиталей, оставляя 4s-орбиталь и три 4p-орбитали доступными для гибридизации с образованием четырех тетраэдрических связывающих орбиталей. И действительно, экспериментально установлено, что ион цинка, несущий двойной положительный заряд, имеет координационное число 4, образуя комплексы, в которых четыре атома или четыре группы атомов тетраэдрически связаны с ним. К такого рода комплексам, рассматриваемым в дальнейших разделах данной главы и в последующих главах, относятся комплексные ионы Zn(NH3)42+, Zn(OH)42− и Zn(CN)42−.