Изомерия комплексных соединений

Лекция №3. Тема: Изомерия комплексных соединений
План:
1. Структурная изомерия комплексных соединений
2. Стереоизомерия (пространственная изомерия) комплексных соединений
Изомеры – соединения, имеющие одинаковый химический состав, но при этом отличающиеся физическими или химическими свойствами. Это отличие возникает в связи с различным положением одних и тех же групп атомов в изомерных соединениях.Для комплексных соединений характерно несколько видов изомерии. Рассмотрим их.В структурных изомерах наблюдается различие в пространственном расположении атомов.

1. 
   Изомерия положения (связевая) возникает в тех случаях, когда возможна различная координация лиганда. Например, ион NO₂^— в комплексных соединениях может координироваться либо через атом кислорода (а), либо через атом азота (б). 
   
2. 
   Координационная изомерия возникает, когда лиганд либо образует координационную связь непосредственно с металлом, либо находится вне пределах координационной сферы. Например, для соединения CrCl₃(H₂O)₆ возможны изомеры типа: [Cr(H₂O)₆]Cl₃, [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂^⋅H₂O, [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl⋅H₂O.Стереоизомерия (пространственная изомерия) комплексных соединений
   

Стереоизомеры имеют одинаковые химические связи, но различаются расположением их в пространстве.

1. 
   Геометрическая изомерия (или цис-транс-изомерия) возникает вследствие различного пространственного расположения лигандов по отношению к комплексообразователю: цис – по одну сторону и транс – по разные стороны.
   

Этот вид изомерии характерен для октаэдрических комплексов и не наблюдается в тетраэдрических комплексах, вследствие того, что все вершины тетраэдра соседствуют друг с другом.
На рисунке ниже представлены геометрические изомеры октаэдрического комплекса Co(NH₃)Cl₂⁺: а – цис-форма и б – транс-форма. Здесь группы NH₃ для упрощения рисунка обозначены как N.
Изомерия комплексных соединений. Среди комплексных соединений так же, как и среди органических веществ, широко распространено явление изомерии. Изучение изомерии комплексов впервые позволило установить их пространственное строение. Из многочисленных видов изомерии комплексных соединений рассмотрим наиболее важные.
Ионизационная изомерия возникает при обмене анионных лигандов. Эти изомеры характеризуются различным распределением ионов между внешней и внутренней сферами. Например, соль [Co(NH₃)₅Br]S0₄ — красно-фиолетового цвета, а ее изомер [Co(NH₃)₃S0₄]Br — красного.
Строение этих изомеров подтверждает эксперимент: свежеприготовленный изомер [ Co(NH₃)₃Br]S0₄ дает с ионами Ва²⁺ осадок BaS0₄ и не дает осадка AgBr с ионами Ag*. В то же время изомер [ Co(NH₃)₃S0₄ |Вг образует осадок AgBr с ионами Ag⁺ и не дает осадка BaS0₄ с ионами Ва²⁺.
Частный случай ионизационной изомерии — сольватная (гидратная) изомерия. Такие изомеры отличаются друг от друга различным распределением молекул растворителя (воды) между внутренней и внешней сферами комплексного соединения.
Например, комплекс СгС1₃-6Н₂0 существует в трех изомерных формах: [Сг(Н₂0)₆]С1₃ — серо-синего, [СгС1(Н₂0)₃]С1₂Н₂0 — светло-зеленого, [СгС1₂(П₂0)₄]С1 ? 211₂0 — темно-зеленого цвета. О строении этих солей можно судить, например, по электропроводности их растворов. Первая соль при диссоциации дает четыре иона, вторая — три и третья — два. При взаимодействии с нитратом серебра из первой соли осаждаются все три иона хлора, из второй — два иона хлора, из третьей — только один ион.