Применение координационных соединений

Химические соединения, состоящие из множества анионов или нейтральных молекул, связанных с центральным атомом ковалентными ковалентными связями, известны как координационные соединения. Координационные соединения также известны как координационные комплексы. Лиганды — это молекулы или ионы, связанные с центральным атомом (также известные как комплексообразователи).

координационные соединения

Координационные соединения представляют собой тип соединений, принадлежащих к классу сложных соединений. Это связано с химией, связанной с этими молекулами. Переходные металлы обладают уникальной способностью образовывать координационные комплексы. Это связано с высоким отношением заряда к массе и наличием d-орбиталей.

Благодаря разработкам в области координационной химии было получено множество сложных химикатов, которые мы используем в различных секторах. Координационные химикаты широко используются в различных отраслях. К ним относятся, назовем несколько, горнодобывающая и металлургическая промышленность, медицинские науки и так далее.

Примеры координационных соединений

Координационные комплексы встречаются во многих биологических веществах. Существует множество дополнительных координационных молекул, которые играют решающую роль в биологических процессах. Во время этой физиологической деятельности организм вырабатывает и потребляет большое количество сложных химических веществ. Хлорофилл необходим растениям для фотосинтеза. Этот хлорофилл представляет собой комбинацию магния и порфирина. Многие ферменты, катализирующие биологические процессы в нашем организме, представляют собой координационные комплексы. Одним из таких примеров является карбоксипептидаза. Это координационная молекула, которая также функционирует как фермент. Он необходим для катализа пищеварительного процесса.

Свойства координационных соединений.

1. Существование неспаренных электронов, поглощающих свет в своих электронных переходах, окрашивает координационные соединения, создаваемые переходными элементами. Комплексы, содержащие железо (II), могут быть зеленого или бледно-зеленого цвета, тогда как координационные соединения, содержащие железо (III), имеют коричневый или желтовато-коричневый цвет.
2. Из-за наличия неспаренных электронов родственные координационные комплексы имеют магнитный характер, когда координационным центром является металл.
3. Координационные соединения обладают широким диапазоном химической активности. Они могут участвовать как во внутрисферных, так и во внешнесферных реакциях переноса электрона.
4. Комплексные соединения, содержащие определенные лиганды, обладают способностью катализировать или стехиометрически способствовать переходу молекул.

Теория координационных соединений Вернера

Вернер разработал теорию в 1893 году, чтобы объяснить структуру, образование и природу связи в координационных молекулах. Эта гипотеза названа теорией координационных соединений Вернера. Вернер получил Нобелевскую премию по химии в 1913 году как первый химик-неорганик. Он исследовал широкий круг сложных химических веществ, полученных при взаимодействии хлорида кобальта и аммиака. Основные металлы координационных соединений имеют две валентности.

1. Первичная валентность. Первичные валентности — это те, которые проявляет металл, когда образуются простые соли, такие как NaCl, CuSO ₄ и так далее. В современном языке это обозначает степень окисления металла. Например, основные валентности Co в CoCl ₃ равны 3, а степень окисления равна +3. Ионизируемость существует для первичных валентностей. Они написаны вне рамок сотрудничества. Они ненаправленные и не предлагают сложных соединений в любой форме. [Co(NH ₃ ) ₆ ]Cl ₃ , 3 основные валентности, степень окисления +3.
2. Вторичная валентность: Вторичная валентность металлов определяется либо отрицательными ионами, либо нейтральными молекулами, либо тем и другим. В современном языке это обозначает координационное число металла. Внутри координирующей сферы записываются вторичные валентности. Они направлены по характеру и придают комплексу определенную геометрию. Они не могут быть ионизированы. [Co(NH ₃ ) ₆ ] является примером. Cl ₃ имеет координационное число 6.

Важность координационных соединений

Координационные соединения, такие как ион FeCl ₄ ^– , названы так, потому что они содержат ионы или молекулы, которые связаны с переходным металлом или координируются с ним, потому что они представляют собой кислотно-основные комплексы Льюиса, они также известны как комплексные ионы или координационные комплексы. Лиганды представляют собой ионы или молекулы, которые связываются с ионами переходных металлов для образования этих комплексов. Координационное число — это число лигандов, присоединенных к иону переходного металла. Координационный комплекс — это любой класс химических веществ с химической структурой, в которой центральный атом металла окружен атомами неметалла или группами атомов, известными как лиганды, которые химически связаны с ним. Координационные соединения включают витамин В12, гемоглобин и хлорофилл, а также красители и пигменты и катализаторы, используемые в синтезе органических молекул.

Применение координационных соединений

1. Цвета присваиваются координационным соединениям. В результате они получили широкое распространение в компаниях, требующих ярких красок. Фталоцианин представляет собой тип координационного комплекса, который широко используется в производстве красителей и пигментов. Они используют его для окрашивания тканей в определенный цвет.
2. Некоторые соединения цианидов используются для гальванического покрытия защитного слоя на поверхностях. Есть комплексы, которые используют координационные химические вещества в фотографии.
3. ЭДТА — еще одно сложное химическое вещество, которое мы используем для определения жесткости воды. Координационные соединения также можно использовать в качестве катализаторов, что является одним из их многочисленных применений. В наши дни они также набирают популярность в полимерной промышленности.
4. Концепция координационных соединений слишком часто используется в наши дни при извлечении металлов из их руд. Добыча никеля и кобальта требует значительного использования этих химических веществ. Эти металлы извлекаются с помощью гидрометаллургических методов, для которых требуется большое количество сложных ионов.
5. По мере синтеза большего количества координационных химических веществ у ученых и инженеров появилось множество возможностей для усовершенствования и оптимизации процессов, для которых они необходимы.
6. Гемоглобин состоит из комплексных ионов гема с тетрапиррол-порфириновыми кольцевыми структурами и центральным ионом Fe ²⁺ . Витамин B12 состоит из кольцевого комплекса тетрапирролпорфирина с ядром иона Co ⁺³ и имеет координационное число 6.
7. Цисплатин — это химиотерапевтический препарат, который используется для лечения рака.
8. Катализатор Циглера-Натта, смесь тетрахлорида титана и триэтилалюминия, используется при полимеризации этилена.
9. Комплексный металлический катализатор используется при гидрировании алкенов.
10. Комплексообразование имеет решающее значение при идентификации и разделении большинства неорганических ионов с использованием качественных методов исследования. Когда раствор сульфата меди смешивают с водным раствором аммиака, образуется водорастворимый комплекс темно-синего цвета. Эта реакция используется для определения присутствия ионов меди в соли.

Примеры проблем

Вопрос 1: Почему мы используем координационные соединения для разделения металлов в экстракционной металлургии?

Отвечать:

These compounds are commonly used in the separation of metals during the extractive metallurgy process. This is due to the fact that these complex ions have the unique property of selective precipitation and solubility.

Вопрос 2: Что подразумевается под хелатным эффектом?

Отвечать:

A five or six membered ring is created when a bidentate or polydentate ligand has donor atoms that are positioned in such a way that when they coordinate with the central metal ion. This is known as the Chelate effect. As a result, the complex’s stability improves.

Вопрос 3: Почему тетраэдрические комплексы высокоспиновые?

Отвечать:

Because of the narrow splitting energy gap, electrons are not compelled to pair, resulting in a significant number of unpaired electrons, i.e. high spin.

Вопрос 4: Объясните, почему никель не образует низкоспиновых октаэдрических комплексов.

Отвечать:

Even with a high field ligand, electron pairing does not occur in octahedral complexes, hence Ni does not form low spin octahedral complexes.

Вопрос 5: Что такое геометрическая изомерия?

Отвечать:

Geometric isomerism refers to the isomerism that occurs in hetroleptic complexes as a result of different conceivable geometric configurations of the ligands.

Вопрос 6: Что такое координационный орган?

Отвечать:

The coordination entity is formed when the core metal atom is surrounded by ligands or ions and forms a complex.

Вопрос 7: Что такое изомерия сцепления?

Отвечать:

This isomerism occurs in coordination compounds containing ambidentate ligands. For example, in the thiocyanate ligand NCS^–, this ligand can be linked to the central metal atom via the sulphur or nitrogen side, resulting in two linkage isomers.