Координаційна хімія

КООРДИНАЦІ́ЙНА ХІ́МІЯ  — розділ хімії, що вивчає координаційні (комплексні) сполуки (К. с.) — хімічні сполуки, що скла­даються з центрального атома (або іона) і пов’язаних з ним молекул або іонів (лігандів). Реакції, у результаті яких одержують К. с., називають реакціями комплексо­утворення. К. х. досліджує методи синтезу та будову К. с., їхні фіз.-хім. властивості, реакційну здатність, природу хім. зв’язку у них, особливості перебігу реакцій комплек­соутворення тощо. Наук. теорія, що уперше пояснювала будову й осн. властивості К. с. (координац. теорія) і стала підґрунтям для формування К. х. як окремої галузі науки, була викладена 1891 швейцар. вченим А. Вернером. За його тверджен­ням, при утворенні комплексу між центр. атомом і лігандами виникають координац. (донорно-акцепторні) зв’язки, у яких один або кілька атомів утворюють більше число зв’язків, ніж допускає вища формальна валентність цих атомів. Кожна К. с. містить внутр. координац. сферу, яку при записі обмежують квад­рат. дужками, напр., [Рt(NН₃)₂С1₂], [Со(NН₃)₃(NO₂)₃]. К. с. бувають нейтральними, можуть мати по­­зитив. (катіонні комплекси) або негатив. (аніонні комплекси) за­­ряди. Якщо заряди у внутр. сфе­рі не скомплексовані, К. с. має зовн. сферу, напр., [Ni(NН₃)₆]Вr₃, К₃[Fе(СN)₆]. Внутр. сфера К. с. містить центр. атом і координов. групи — ліганди. Центр. атом за­­звичай є акцептором, а ліганди — донорами електронів. Центр. атомами можуть бути практично всі елементи періодич. системи, лігандами — нейтр. молекули, які містять донорні атоми кисню, азоту, сірки, фосфору, арсену тощо (напр., Н₂O, NН₃, трифенілфосфін, краун-етери), а також неорган. або орган. ки­­слотні залишки (галогенід-іони, СN^–, NCS^–, карбоксилати, фено­ляти, порфірини та ін.). Число місць, яке займає координов. група, називають координац. ємністю цієї групи, або дентатністю. Ліганди можуть бути моно-, бі- або полідентатними. Як правило, бі- та полідентатні ліганди утворюють із центр. атомом цикли (т. зв. хелатні). Найстійкішими є 5- і 6-членні хелати. Чис­ло зв’язків, за допомогою яких ліганди безпосередньо зв’язані із центр. атомом, називають ко­­ординац. числом (К. ч.). К. ч. центр. атома, зазвичай, — це змін­на величина і залежить від природи цього атома, ліганду, температури, природи розчинника тощо. Най­поширенішими є К. с., у яких К. ч. становить 2–6 (величина К. ч. визначається електрон. бу­­довою, а також розмірами іона-комплексоутворювача і лігандів). Однак класична координац. теорія не змогла пояснити причини утворення деяких нових класів К. с. (напр., π-комплексів, «сандвічевих» сполук), передба­чити їхню будову, встановити взаємозв’язок між будовою та фіз. властивостями. Після ство­рення А. Вернером координац. теорії К. х. стала поступово перетворюватися на самост. розділ хім. науки. Серед відомих учених, які зробили знач. внесок у її розвиток, — рад. хіміки Л. Чу­­гаєв, І. Черняєв, О. Грінберг, амер. вчені Л. Полінґ та Ф.-А. Коттон, данський хімік Я. Б’єррум, англ. хімік-органік Дж. Вілкінсон, франц. хімік Ж.-М. Лен. Вагомі дослідж. у галузі К. х. провели також укр. вчені: А. Бабко, О. Бо­­гатський, В. Скопенко, К. Яцимирський, Я. Фіалков, І. Шека, А. Голуб, які створили відомі наук. школи. К. х. інтенсивно розвивається у різних напрямах і по­­в’язана з ін. галузями хімії та природн. наук. В останні десятиліття на базі К. х. виникли декілька нових, переважно міждисциплінар. наук. напрямів, зо­­крема біонеорган. хімія, органо­метал. хімія, молекулярна магнетохімія, інженерія кристалів, супрамолекулярна хімія, метало­комплекс. каталіз тощо. З огляду на велику різноманітність К. с. та їхніх властивостей у К. х. використовують чимало методів для їхньої ідентифікації, аналізу і характеристики. Найдавнішими методами є визначення заг. властивостей речовини (т-ра плавлення, електрична провідність, розчинність тощо). Із появою квант. теорії та розвитком електрон. обладнання впроваджено нові інструменти для дослідж. будови, властивостей К. с. чи перебігу процесів комплексоутворення. Нині знач. поширення набули рентґеноструктур. аналіз, що дозволяє описати кристалічну і молекулярну будо­ву К. с.; методи спектроскопії; мас-спектрометрія, електрохім. методи (циклічна вольтамперометрія); магнетохім. методи; терміч. аналіз тощо. Також пояснення будови, властивостей і реакційної здатності К. с. здійснюють за допомогою квантово-хім. розрахунків. К. с. та реакції комплексоутворення використовують у хім. аналізі, для розділення і добування рідкіс. металів, в орган. синтезі та різних каталітич. реакціях, у медицині, с. госп-ві тощо. К. с. поширені у біол. системах (напр., гемоглобін і хлорофіл є К. с., багато ферментів є комплексами металів із білками тощо). К. с. отримали широке застосування в аналітичній хімії як індикатора, а чи­­мало з них через свою каталітичну активність — у неорган. і орган. синтезі. Остан. часом осн. зусилля вчених спрямовані на розроблення методів синтезу нових К. с., які можуть знайти впровадження (магнітні, люмінесцентні, сорбційні та ін.); дослідж. їх молекуляр. будови; ви­вчення К. с., закріплених на поверхні носіїв та їхнє використан­ня як селектив. сорбентів, сенсорів тощо; розроблення нових лікар. засобів на основі К. с.; одержання нових металокомплекс. каталізаторів тощо. В Украї­ні наук. діяльністю в цій галузі займаються в інститутах НАНУ (заг. та неорган. хімії; фіз. хімії; фіз.-хім.), на хім. ф-тах нац. університетів (Київ, Львів, Одеса). Нині у ній успішно працюють укр. хіміки С. Волков, В. Зайцев, Г. Камалов, В. Павліщук, В. Пехньо та ін. Результати дослідж. друкують переважно в «Українському хімічному журналі» та ж. «Теоретична і експериментальна хімія».

Літ.: Берсукер И. Б. Электронное строение и свойства координацион­ных соединений. 3-е изд. Ленинград, 1986; Костромина Н. А., Кумок В. Н., Скорик Н. А. Химия координационных со­­единений. Москва, 1990; Кукушкин Ю. Н. Химия координационных сое­динений. Москва, 2001; Скопенко В. В., Савранський Л. І. Координаційна хімія: Підруч. 2-е вид., перероб. і доп. К., 2004; Скопенко В. В., Цивадзе А. Ю., Савранский Л. И., Гарновский А. Д. Координационная химия. Москва, 2007.

І. О. Фрицький

Рекомендована література

1. Берсукер И. Б. Электронное строение и свойства координацион­ных соединений. 3-е изд. Ленинград, 1986;
   Google ScholarInternet
2. Костромина Н. А., Кумок В. Н., Скорик Н. А. Химия координационных со­­единений. Москва, 1990;
   Google ScholarInternet
3. Кукушкин Ю. Н. Химия координационных сое­динений. Москва, 2001;
   Google ScholarInternet
4. Скопенко В. В., Савранський Л. І. Координаційна хімія: Підруч. 2-е вид., перероб. і доп. К., 2004;
   Google ScholarInternet
5. Скопенко В. В., Цивадзе А. Ю., Савранский Л. И., Гарновский А. Д. Координационная химия. Москва, 2007.
   Google ScholarInternet

завантажити статтю