Комплексообразование в биологических системах

Комплексообразование
в биологических
системах
Доц. М.В. Кирилив
• КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
• Комплексное
соединение
–
химическое
вещество, в состав которого входят комплексные
частицы.
• Комплексная частица – сложная частица,
способная
к
самостоятельному
существованию в кристалле или растворе,
образованная из других, более простых
частиц,
также
способных
к
самостоятельному существованию.
Комплексообразователь –
центральный атом комплексной
частицы.
• Обычно комплексообразователь – атом
элемента, образующего металл, но это
может быть и атом кислорода, азота, серы,
йода и других элементов, образующих
неметаллы. Степень окисления
комплексообразователя может быть
положительной, отрицательной или равной
нулю; при образовании комплексного
соединения из более простых веществ она
не меняется
• Лиганды – атомы или изолированные
группы атомов, располагающиеся вокруг
комплексообразователя.
• Лигандами могут быть частицы, до
образования комплексного соединения
представлявшие собой молекулы (H2O,
CO, NH3 и др.), анионы (OH, Cl, PO43 и
др.), а также катион водорода.
• Координационное число (КЧ) – число связей, образуемых центральным атомом с
лигандами.
Комплексные соединения
Строение
CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4
âí åø í ÿÿ
ñô åðà
âí óòðåí í ÿÿ
ñô åðà
[Cu (NH3)4] SO4
êî ì ï ëåêñî î áðàçî âàòåëü
ëèãàí äû
êî î ðäèí àöèî í í î å
÷èñëî
Красная кровяная соль
âí åø í ÿÿ
ñô åðà
âí óòðåí í ÿÿ
ñô åðà
K3 [Fe (CN)6 ]
êî ì ï ëåêñî î áðàçî âàòåëü
ëèãàí äû
êî î ðäèí àöèî í í î å
÷èñëî
Комплексной может быть
также нейтральная частица:
âí óòðåí í ÿÿ ñô åðà
[Pt(NH3)2Cl2]
êî ì ï ëåêñî î áðàçî âàòåëü
ëèãàí äû
Комплексы с координационными
числами 4 и 6.
Расположение лигандов в таких
комплексах квадратно-плоскостное (КЧ =
4), тетраэдрическое (КЧ = 4) и
октаэдрическое (КЧ = 6) соответственно:
Комплексообразователи:
• Ионы металов: Ag+,Cu2+, Cu+, Co3+,
Al3+, Ni2+, Pb2+,Fe2+, Fe3+ ….
• Атомы неметаллов с
положительной степенью
окисления: S4+, S6+, P3+
Лиганды
• Ионы: C2O42-, Cl-, I-, Br-, SO32-, CN• Нейтральные молекулы: NH3, H2O
По числу центральных атомов
комплексные частицы делятся на
одноядерные и многоядерные.
Центральные атомы многоядерных
комплексных частиц могут быть
связаны между собой либо
непосредственно, либо через
лиганды. И в том, и в другом
случае центральные атомы с
лигандами образуют единую
внутреннюю сферу комплексного
соединения:
Номенклатура
комплексных соединений
Соединения в которых комплексный анион
Называют електроотрицательные лиганды с
окончанием на «о»:
Cl-хлоро, CN-циано, NO3-- нитро.
Их обозначают грецкими цифрами:
2-да, 3- три, 4- тетра, 5- пента, 6- гекса
Если в соединении присутствуют лыгандынейтральные молекулы их называют (NH3
- амино, H2O - акво)
Центральному атому дают латинское
название элемента с окончанием «ат»
K4[Fe(CN)6] калий гексацианоферат
Na2[Zn(OH)4] натрий тетрааквоцинкат
Названия наиболее
распространенных лигандов:
H2O – аква
SO42 – сульфато
CO – карбонил
CO32 – карбонато
NH3 – аммин
CN – циано
NO – нитрозил
NCS – тиоцианато
Cl – хлоро
OH – гидроксо
Br – бромо
H – гидридо
NO2 – нитро
NO – нитрозо
O2 – оксо
H+I – гидро
Примеры названий комплексных
катионов:
[Zn(H2O)4]2 – ион тетрааквацинка
[Fe(H2O)5Cl]2 – ион
хлоропентаакважелеза(III)
[Ag(NH3)2] – ион диамминсеребра(I)
[Al(H2O)4(OH)2] – ион
дигидроксотетраакваалюминия
[Cr(H2O)6]3 – ион гексааквахрома(III)
[Co(NH3)5SO3] – ион
сульфитопентаамминкобальта(III)
Соединения в которых
комплексный катион
Называют анион который образует
внешнюю сферу (сульфат, нитрат)
Дают название комплексному катиону:
называют лиганды с окончанием на «о»
Указывают количество лигандов грецкими
цифрами
Называют центральный атом
соответственно русскому названию
элемента
[Ag(NH3)2]Cl диаминсеребра хлорид
[Cr(H2O)6]Cl гексааквохрома хлорид
Аквакомплексы
Комплексные частицы, в которых в качестве
лигандов присутствуют молекулы воды.
Устойчивые катионные аквакомплексы
[M(H2O)n]m, анионные аквакомплексы
неустойчивы. Все кристаллогидраты
относятся к соединениям, содержащим
аквакомплексы, например:
Mg (ClO4)2.6H2O на самом деле [Mg(H2O)6](ClO4)2;
BeSO4.4H2O - [Be(H2O)4]SO4;
Zn(BrO3)2.6H2O - [Zn(H2O)6](BrO3)2;
CuSO4.5H2O - [ Cu(H2O)4]SO4.H2O.
Гидроксокомплексы
Комплексные частицы, в которых в
качестве лигандов присутствуют
гидроксильные группы, которые до
вхождения в состав комплексной частицы
были гидроксид-ионами, например:
[Zn(OH)4]2, [ Cr(OH)6]3, [ Pb (OH)3].
Гидроксокомплексы образуются из
аквакомплексов, проявляющих свойства
катионных кислот:
[Zn(H2O)4]2 + 4OH = [Zn(OH)4]2 + 4H2O
Аммиакаты
Комплексные частицы, в которых в
качестве лигандов присутствуют группы
NH3 (до образования комплексной
частицы – молекулы аммиака),
например: [Cu(NH3)4]2, [ Ag(NH3)2],
[Co(NH3)6]3.
Аммиакаты также могут быть получены из
аквакомплексов, например:
[Cu(H2O)4]2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2 + 4 H2O
Окраска раствора в этом случае меняется
с голубой до ультрамариновой.
Ацидокомплексы
• Комплексные частицы, в которых в качестве
лигандов присутствуют кислотные остатки как
без кислородных, так и кислородсодержащих
кислот (до образования комплексной частицы –
анионы, например: Cl, Br, I, CN, S2, NO2,
S2O32, CO32, C2O42 и т. п.).
• Примеры образования ацидокомплексов:
• Hg2 + 4I = [HgI4]2
AgBr + 2S2O32 = [Ag(S2O3)2]3 + Br
Хелатные комплексные соединения –
соединения, в
которых комплексообразователи
связаны с полидентатными лигандами,
причем атом или ионкомплексообразователь является
компонентом циклической структуры.
NaOOC
CH2
HOOC
CH2
N
CH2 CH2
трилон Б
CH2
N
COOH
CH2 COO Na
Комплексонометрия,
хелатометрия, трилонометрия,
• метод титриметрического анализа,
основанный на образовании хорошо
растворимых в воде и слабо
диссоциированных комплексных
соединений при реакции большинства
катионов с аминополикарбоновыми
кислотами (комплексонами). Конечную
точку титрования устанавливают с
помощью комплексонометрических и др.
индикаторов.
Спасибо за внимание!