Կոմպլեքս միացություններ

Կոմպլեքս միացություններ, կոորդինացիոն միացություններ, քիմիական միացություններ, որոնց բաղադրությունը չի համապատասխանում չզույգված էլեկտրոններով քիմիական կապերի առաջացման տեսությանը։ Գոյություն ունեն լուծույթներում, հալույթներում, բյուրեղային և գազային վիճակում։ Նյութի անցումը ֆիզիկական մի վիճակից մի այլ վիճակի կարող է հանգեցնել կոմպլեքս միացությունների բաղադրության և կառուցվածքի փոփոխության, մի կոմպլեքս խմբի քայքայման ու նորի առաջացման։ Սովորաբար ավելի բարդ կոմպլեքս միացություններ առաջանում են քիմիական պարզ միացությունների փոխազդմամբ, օրինակ, կալիումի և երկաթի ցիանիդներից ստացվում է կալիումի ֆեռոցիանիդ ՝ 
  
    
      
        F
        e
        (
        C
        N
        
          )
          
            2
          
        
        +
        4
        K
        C
        N
        =
        
          K
          
            4
          
        
        [
        F
        e
        (
        C
        N
        
          )
          
            6
          
        
        ]
        :
      
    
    {\displaystyle Fe(CN)_{2}+4KCN=K_{4}[Fe(CN)_{6}]:}
  
Կոմպլեքս միացությունների միջուկը (կոմպլեքսը) կենտրոնական ատոմն է՝ կոմպլեքսագոյացնողը (բերված օրինակում երկաթը) և նրան միացած (կոորդինացված) մոլեկուլները կամ իոնները, որոնք կոչվում են լիգանդներ (տվյալ դեպքում թթվային մնացորդը՝ 
  
    
      
        C
        N
      
    
    {\displaystyle CN}
  )։ Լիգանդները կազմում են կոմպլեքսի ներքին ոլորտը (սֆերան)։ Կան կոմպլեքս միացություններ, որոնք կազմված են միայն կենտրոնական ատոմից և լիգանդներից, օրինակ, կարբոնիլներ մետաղների։ Եթե կոմպլեքսի բաղադրության մեջ մտնում են իոններ, որոնք անմիջապես չեն միացած կենտրոնական ատոմին, ապա դրանց տեղավորում են կոմպլեքսի արտաքին ոլորտում, օրինակ՝ 
  
    
      
        K
        +
      
    
    {\displaystyle K+}
  -ը 
  
    
      
        
          K
          
            4
          
        
        [
        F
        e
        (
        C
        N
        
          )
          
            6
          
        
        ]
      
    
    {\displaystyle K_{4}[Fe(CN)_{6}]}
  -ում, 
  
    
      
        S
        O
        
          

          
          
            4
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle SO{}_{4}^{2}}
  -ը 
  
    
      
        [
        C
        u
        (
        N
        
          H
          
            3
          
        
        
          )
          
            4
          
        
        ]
        ⋅
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle [Cu(NH_{3})_{4}]\cdot SO_{4}}
  -ում։ 
Կոմպլեքս միացությունների բանաձևում արտաքին ոլորտի իոնները գրվում են միջակ փակագծերից դուրս։ Դրական կամ բացասական էլեկտրական ավելցուկ լիցք կրող կոմպլեքս խումբը կոչվում է կոմպլեքս իոն, օրինակ, 
  
    
      
        [
        C
        u
        (
        N
        
          H
          
            3
          
        
        
          )
          
            4
          
        
        
          ]
          
            2
            +
          
        
        ,
        [
        F
        e
        (
        C
        N
        
          )
          
            6
          
        
        
          ]
          
            4
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle [Cu(NH_{3})_{4}]^{2+},[Fe(CN)_{6}]^{4-}}
  ։ Արտաքին ոլորտում իոններ ունեցող կոմպլեքս միացություններ լուծույթներում ամբողջովին դիսոցված են ըստ սխեմայի, օրինակ.

  
    
      
        
          K
          
            2
          
        
        [
        C
        o
        C
        
          l
          
            4
          
        
        ]
        =
        2
        
          K
          
            +
          
        
        +
        [
        C
        o
        C
        
          l
          
            4
          
        
        
          ]
          
            2
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle K_{2}[CoCl_{4}]=2K^{+}+[CoCl_{4}]^{2-}}
  

  
    
      
        [
        C
        u
        (
        N
        
          H
          
            3
          
        
        
          )
          
            4
          
        
        ]
        S
        
          O
          
            4
          
        
        =
        [
        C
        u
        (
        N
        
          H
          
            3
          
        
        
          )
          
            4
          
        
        
          ]
          
            2
            +
          
        
        +
        S
        
          O
          
            4
          
          
            2
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle [Cu(NH_{3})_{4}]SO_{4}=[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}+SO_{4}^{2-}}
  Կոմպլեքս իոնները նույնպես կարող են դիսոցվել լուծույթում՝ 
  
    
      
        [
        C
        o
        C
        
          l
          
            4
          
        
        
          ]
          
            2
            −
          
        
        ⇄
        C
        
          o
          
            2
            +
          
        
        +
        4
        
          C
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle [CoCl_{4}]^{2-}\rightleftarrows Co^{2+}+4C^{-}}
  ։
Լուծույթներում Կոմպլեքս միացությունների կայունությունը որոշվում է նրա կոմպլեքս իոնի դիսոցման հաստատունով՝ 
  
    
      
        K
      
    
    {\displaystyle K}
  -ով.

  
    
      
        
          
            
              [
              C
              
                o
                
                  2
                  +
                
              
              ]
              ⋅
              [
              C
              
                l
                
                  −
                
              
              
                ]
                
                  4
                
              
            
            
              [
              C
              o
              C
              
                l
                
                  4
                
                
                  2
                  −
                
              
              ]
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\frac {[Co^{2+}]\cdot [Cl^{-}]^{4}}{[CoCl_{4}^{2-}]}}}
  
  
    
      
        K
      
    
    {\displaystyle K}
  -ն բնորոշում է կոմպլեքսի թերմոդինամիկական կայունությունը և կախված է կենտրոնական ատոմի և լիգանդի միջև կապի էներգիայից։ Կենտրոնական ատոմին անմիջապես միացած իոնների կամ մոլեկուլների թիվը կոչվում է ատոմի կոորդինացիոն թիվ, օրինակ, 
  
    
      
        
          K
          
            4
          
        
        [
        F
        e
        (
        C
        N
        
          )
          
            6
          
        
        ]
        ,
        T
        i
        (
        C
        O
        
          )
          
            7
          
        
        ,
        [
        C
        u
        (
        N
        
          H
          
            3
          
        
        
          )
          
            4
          
        
        ]
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle K_{4}[Fe(CN)_{6}],Ti(CO)_{7},[Cu(NH_{3})_{4}]SO_{4}}
  : Կոմպլեքս միացություններում կենտրոնական ատոմների ատոմի կոորդինացիոն թվերը համապատասխանաբար 6, 7 և 4 են։ Առանձին կոմպլեքսագոյացողների կոորդինացիոն թվերը տարբեր են։ Դրանց արժեքը փոխվում է՝ կախված կենտրոնական ատոմների և լիգանդների չափերից և քիմիական բնույթից։ Ներկայումս հայտնի են 1-ից մինչև 12 ատոմի կոորդինացիոն թվեր, սակայն ամենից հաճախ հարկ է լինում գործ ունենալ 4 և 6 թվերի հետ։ Կոմպլեքս միացությունների բաղադրիչ մասերը խիստ բազմազան են։ Որպես կենտրոնական ատոմ կոմպլեքսագոյացնող ծառայում են անցումային տարրերի ատոմները, ինչպես նաև որոշ ոչ մետաղներ, օրինակ, B, P, Si։ Լիզանդներ կարող են լինել թթուների անիոնները (
  
    
      
        
          F
          
            −
          
        
        ,
        C
        
          l
          
            −
          
        
        ,
        B
        
          r
          
            −
          
        
        ,
        
          I
          
            −
          
        
        ,
        C
        
          N
          
            −
          
        
        ,
        N
        
          O
          
            2
          
          
            −
          
        
        ,
        S
        
          O
          
            4
          
          
            2
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle F^{-},Cl^{-},Br^{-},I^{-},CN^{-},NO_{2}^{-},SO_{4}^{2-}}
   և այլն), 
  
    
      
        O
        ,
        N
        ,
        P
        ,
        S
      
    
    {\displaystyle O,N,P,S}
   և այլ ատոմներով օրգանական և անօրգանական չեզոք մոլեկուլներն ու ռադիկալները։ Ներքին ոլորտում թթուների անիոններով կոմպլեքս միացությունները (ացիդոկոմպլեքսներ) անօրգանական կոմպլեքսների տիպիկ ներկայացուցիչներ են։ Ամենատարածված լիգանդը ջուրն է։ Աղերը ջրում առաջացնում են աքվակոմպլեքսներ (aqua— ջուր), օրինակ.

  
    
      
        C
        o
        C
        
          l
          
            2
          
        
        +
        6
        
          H
          
            2
          
        
        O
        =
        [
        C
        o
        (
        
          H
          
            2
          
        
        O
        
          )
          
            6
          
        
        
          ]
          
            2
            +
          
        
        +
        2
        C
        
          l
          
            2
          
        
        −
      
    
    {\displaystyle CoCl_{2}+6H_{2}O=[Co(H_{2}O)_{6}]^{2+}+2Cl^{2}-}
  Բյուրեղային աքվակոմպլեքսները կոչվում են բյուրեղահիդրադներ։ Օրգանական և անօրգանական տարբեր լուծիչներում աղերը լուծելիս առաջանում են բազմազան սոլվատակոմպլեքսներ։ Բյուրեղային սոլվատակոմպլեքսները կոչվում են բյուրեղակոմպլեքսներ։ Դրանցից են ամոնիակի, սպիրտների, եթերի և այլ նյութերի միացման վերջնանյութերը։ Բարդ մոլեկուլները կենտրոնական ատոմին միանում են թթվածնի (ջուր, սպիրտներ, եթերներ են), ազոտի (ամոնիակ, ամիններ), ֆոսֆորի (
  
    
      
        P
        C
        
          l
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle PCl_{3}}
  , ֆոսֆինի ածանցյալներ), ածխածնի (
  
    
      
        C
        O
      
    
    {\displaystyle CO}
   և այլք) և այլ տարրերի ատոմների միջոցով։ Հաճախ լիգանդը կենտրոնական ատոմին միանում է իր մի քանի ատոմներով։ Այդպիսի լիգանդները կոչվում են բազմադենտատներ։ Օրգանական բարդ ածանցյալների մեջ հանդիպում են լիզանդներ, որոնք կոորդինացված են երկու, երեք, չորս, հինգ և նույնիսկ ութ ատոմի հետ։ Ամենակայուն կոմպլեքս միացություններ առաջացնող լիգանդները կոմպլեքսոններն են՝ ամինաբազմակարբոնաթթուները, օրինակ, էթիլեն երկամինքառաքացախաթթուն՝ 
  
    
      
        (
        H
        O
        O
        C
        C
        
          H
          
            2
          
        
        
          )
          
            2
          
        
        N
        C
        
          H
          
            2
          
        
        C
        
          H
          
            2
          
        
        N
        (
        C
        
          H
          
            2
          
        
        C
        O
        O
        
          )
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle (HOOCCH_{2})_{2}NCH_{2}CH_{2}N(CH_{2}COO)_{2}}
   (կոմպլեքսոն)։ Անօրգանական ացիդոլիգանդները սովորաբար միադենտատ են, հազվադեպ՝ երկդենտատ։ Կոմպլեքս միացությունների և սովորական (պարզ) միացությունների միջև չկա որոշակի սահման։ Կախված հետազոտման խնդրից, միևնույն նյութը կարելի է դիտել պարզ կամ կոմպլեքս։ Կոմպլեքս միացությունների կառուցվածքի տեսությունը առաջադրել է շվեյցարացի քիմիկոս Ա. Վերները (1893)։ Նա տվել է «գլխավոր» և «միջանկյալ» արժեքականություն հասկացությունները, ինչպես նաև պատկերացում կոորդինացիայի, կոորդինաթվի, կոմպլեքս մոլեկուլի երկրաչափության մասին։ Կոմպլեքս միացությունների քիմիայի ուսումնասիրման բնագավառում նշանակալի ավանդ ունեն ԽՍՀՄ գիտնականներ Լ. Չուգանը, Ի. Չերնյանը և այլք։ Սակայն դասական կոորդինացիոն տեսությամբ հնարավոր չեղավ բացատրել կոմպլեքս միացությունների նոր դասերի առաջացումը, կանխատեսել դրանց կառուցվածքը, ինչպես նաև հաստատել վերջինիս և ֆիզիկական հատկությունների միջև փոխադարձ կապը։ Այդ հարցերը պարզաբանվեցին քիմիական կապի բնույթի ժամանակակից քվանտամեխանիկական պատկերացումների հիման վրա։ Կոմպլեքս միացությունները կիրառվում են պլատինային մետաղների, ոսկու, արծաթի, նիկելի, կոբալտի, պղնձի անջատման և մաքրման, հազվագյուտ հողային տարրերի, ալկալիական մետաղների առանձնացման համար և տեխնոլոգիական բազմաթիվ այլ պրոցեսներում։ Կոմպլեքս միացությունները օգտագործվում են նաև վերլուծական քիմիայում՝ ամենաբազմազան տարրերի որակական հայտնաբերման և քանակական որոշման համար։ Կենդանի օրգանիզմներում կոմպլեքս միացությունների դերի բազմաթիվ տեսակներ մետաղների (
  
    
      
        F
        e
        ,
        C
        u
        ,
        M
        g
        ,
        Z
        n
        ,
        C
        o
      
    
    {\displaystyle Fe,Cu,Mg,Zn,Co}
   և այլն) իոնների միացություններ են սպիտակուցների, վիտամինների և այլ նյութերի հետ, որոնք յուրահատուկ ֆունկցիաներ են կատարում նյութափոխանակության պրոցեսներում։ Առանձնապես մեծ է բնական կոմպլեքս միացությունների դերը շնչառության, ֆոտոսինթեզի, կենսաբանական օքսիդացման պրոցեսներում և ֆերմենտային կատալիզում։