Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Неорганическая химия ↓


Координационная химия


Координационная химия — это увлекательная и разнообразная область в неорганической химии, изучающая поведение и характеристики координационных соединений. Эти соединения образуются в результате комбинации лигандов, являющихся ионами или молекулами, которые могут предоставлять электронные пары, и центрального атома или иона металла. Изучение координационной химии важно, поскольку эти соединения находят множество применений в самых разных отраслях, включая катализ, медицину и материаловедение.

Основная терминология и концепции

Прежде чем углубляться в координационную химию, важно понимать некоторые фундаментальные термины и концепции:

1. Лиганды

Лиганды — это ионы или молекулы, которые имеют как минимум одну электронную пару, которую они могут предоставить центральному атому или иону металла для образования координационной связи. Лиганды могут быть классифицированы по количеству связей, которые они образуют с центральным металлом:

  • Монодентатные лиганды: Эти лиганды предоставляют одну пару электронов центральному атому. Примеры включают H2O и NH3.
  • Бидентатные лиганды: Эти лиганды могут образовывать две связи с ионом металла. Примером является этилендиамин (en).
  • Полидентатные лиганды: Эти лиганды, также называемые хелатными агентами, могут образовывать множественные связи. Примером является этилендиаминтетраацетат (ЭДТА).

2. Координационное число

Координационное число относится к количеству атомов-доноров лигандов, связанных с центральным ионом металла в координационном комплексе. Например, если комплекс окружен шестью лигандов NH3 вокруг иона кобальта, координационное число равно 6.

Металл Лиганд Лиганд

3. Комплексные ионы и координационные комплексы

Комплексный ион — это заряженный вид, состоящий из центрального иона металла, связанного с одним или несколькими лигандами. Координационный комплекс, в свою очередь, может быть нейтральным или заряженным и состоит из комплексного иона и любых противоионов, балансирующих заряд, или, в некоторых случаях, не имеющих противоионов.

4. Степень окисления

Степень окисления центрального атома или иона металла в координационном соединении указывает количество электронных пар, предоставленных лигандами, и помогает понять электронную конфигурацию и поведение соединения. Она рассчитывается, учитывая общий заряд комплекса и заряды лигандов.

Заметные координационные соединения

Свойства и применение координационных соединений могут значительно различаться. Вот некоторые примеры:

  • Гексаамминникель(II) хлорид: Формула этого соединения [Ni(NH3)6]Cl2. Центральный металл, никель, имеет координационное число 6 и окружен шестью лигандами аммиака.
  • Калийферрицианид: Представленный формулой K3[Fe(CN)6], состоит из ионов Fe3+, окруженных шестью лигандами цианида, а калий обеспечивает электробаланс.

Структура и связывание в координационных соединениях

Координационные соединения имеют разнообразные структуры в зависимости от расположения лигандов вокруг центрального иона металла. Эти структуры играют важную роль в определении свойств соединения.

1. Координационная геометрия

Координационная геометрия зависит от координационного числа и электронной конфигурации иона металла. Распространенные геометрии включают:

  • Линейная: встречается при координационном числе 2, как в случае [Ag(NH3)2]+.
  • Тетраэдрическая: Часто встречается при координационном числе 4, например, в [Ni(CO)4].
  • Квадратная плоская: Также распространена при координационном числе 4, как в [PtCl4]2-.
  • Октаэдрическая: самая распространенная геометрия для координационного числа 6, например, [Co(NH3)6]3+.
Лиганд Металл Лиганд

2. Теория кристаллического поля

Теория кристаллического поля (ТКП) объясняет электронную структуру комплексов переходных металлов. Она описывает, как присутствие лиганда влияет на уровни энергии d-орбиталей металла, которые расщепляются на различные энергетические состояния под воздействием электрического поля лиганда. Этот паттерн расщепления влияет на цвет, магнетизм и стабильность комплексов.

Спектроскопические и магнитные свойства координационных соединений

Взаимодействие координационных соединений со светом и магнитными полями раскрывает важную информацию об их структуре и поведении.

1. Электронные спектры

Координационные соединения зачастую имеют яркие цвета из-за электронных переходов d-d между расщепленными уровнями энергии в результате расщепления кристаллического поля. Примером этого является глубокий синий цвет [Cu(NH3)4]2+, где электронные переходы поглощают определенные длины волн света.

2. Магнетизм

Соединения могут быть парамагнитными или диамагнитными в зависимости от расположения электронов в расщепленных d-орбиталях:

  • Парамагнитные: Если имеются неспаренные электроны, как в [Fe(H2O)6]3+, соединение притягивается к магнитному полю.
  • Диамагнитные: Если все электроны спарены, как в [Cu(NH3)4]2+, оно отталкивается магнитным полем.
M3+ Лиганд

Применение координационных соединений

Координационные соединения находят широкое применение в различных областях. Вот несколько важных примеров:

1. Медицинская химия

В медицине координационные соединения играют важные роли. Например, цис-платин, платиновый комплекс, является важным химиотерапевтическим препаратом, используемым в лечении рака. Он действует, связываясь с ДНК и ингибируя деление клеток.

2. Катализ

Многие промышленные процессы зависят от координационных соединений как катализаторов. Примером этого является использование [RhCl(PPh3)3] в гидрировании алкенов.

3. Наука о материалах

Координационные полимеры и металлоорганические каркасы (МОК), которые являются сетями, образованными координационными связями, используются для хранения и разделения газов благодаря своей пористой природе.

4. Цвета и пигменты

Координационные соединения используются для создания красителей и пигментов. Яркие цвета соединений, таких как Прусская синь, обусловлены переходами металл-лиганд или d-d переходами.

Стабильность и реакционная способность координационных соединений

Стабильность и реакционная способность координационных соединений зависят от нескольких факторов:

1. Сила лиганового поля

Сила лиганового поля определяется способностью лиганда к донорству электронов, которая влияет на энергетический зазор между расщепленными d-орбиталями. CN- создают более широкий зазор, делая комплекс стабильным.

2. Хелатный эффект

Хелатные лиганды, которые образуют множественные связи с ионом металла, увеличивают стабильность за счет прироста энтропии. Например, комплексы ЭДТА более стабильны, чем те, которые образуются монодентатными лигандами.

3. Теория жестких и мягких кислот и оснований (HSAB)

Согласно теории HSAB, жесткие кислоты предпочитают жесткие основания, а мягкие кислоты предпочитают мягкие основания. Например, Ag+ (мягкая кислота) образует стабильные комплексы с I- (мягкое основание).

Заключение

Координационная химия — это богатая и динамичная область, имеющая связь со многими направлениями науки и технологий. Понимание структуры, связывания и свойств координационных соединений помогает лучше понять их роль в природе и их приложение в технологиях и промышленности. Широта координационной химии, от медалей в ферментах до ярко окрашенных комплексов в искусстве, подчеркивает ее значение и растущую притягательность для химиков и ученых по всему миру.


Магистрант → 3.1


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (3)
Неорганическая химия
Следующий (3.1.1) →
Теория кристаллического поля

Комментарии 



Координационная химия

https://www.chemistryelite.com/g/3.1?ceal=ru