Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Неорганическая химия → Координационная химия ↓


Устойчивость координационных соединений


В области координационной химии устойчивость координационных соединений имеет большое значение. Она относится к устойчивости или долговечности этих комплексов в их заданной среде. Различные факторы влияют на эту устойчивость, которая, в свою очередь, определяет их применимость в различных химических, биологических и промышленных процессах. Чтобы полностью понять концепцию устойчивости, необходимо понять природу координационных соединений, факторы, влияющие на их устойчивость, и способы ее оценки различными методами.

Что такое координационные соединения?

Координационные соединения содержат центральный атом или ион металла, связанный с группой молекул или ионов, известных как лиганды. Эти лиганды передают пары электронов в центр металла, образуя координационные связи. Полученное соединение называется координационным комплексом. Общая формула координационного комплекса представлена в виде [MLn], где M представляет собой металлический центр, а L - лиганды, присоединенные к металлу. Число n обозначает координационное число, которое указывает общее количество атомов лиганда, непосредственно связанных с атомом или ионом металла.

Факторы, влияющие на устойчивость координационных соединений

1. Природа иона металла

Характеристики иона металла играют важную роль в определении устойчивости координационных соединений. Заряд, размер и электронная конфигурация иона металла влияют на то, насколько сильно он может притягивать и удерживать лиганды. Ионы металлов с более высоким положительным зарядом и меньшим радиусом образуют более стабильные комплексы благодаря повышенному электростатическому притяжению между ионом металла и лигандом. Например, [Fe(CN)6]3- более устойчив, чем [FeF6]3-, потому что цианид является более сильным лигандом, чем фторид, и заряд железа помогает стабилизировать комплекс.

2. Природа лиганда

Лиганды вносят значительный вклад в устойчивость координационных соединений. Факторы, такие как размер, заряд и способность донора электронов лигандов, влияют на устойчивость комплекса:

  • Заряд: катионные лиганды обычно образуют более стабильные комплексы, чем нейтральные лиганды, благодаря более сильному электростатическому притяжению.
  • Размер: меньшие лиганды могут образовывать более сильные связи, приближаясь к металлу более тщательно.
  • Сила: сильные лиганды (например, CN-, CO) образуют более стабильные комплексы благодаря более высокой способности доноров электронов и способности к образованию множественных связей.

3. Эффект хелатирования

Эффект хелатирования объясняет, почему комплексы, содержащие би- или полидентатные лиганды (лиганды, которые могут образовывать более одной связи с металлическим центром), обычно более стабильны, чем комплексы, содержащие монодентатные лиганды. Это связано с образованием кольцевых структур, которые минимизируют потерю энтропии. Например, [Ni(en)3]2+ более устойчив, чем [Ni(NH3)6]2+.

    Ион металла + оксалатный лиганд
         ,
       {Ni^2+} <-- [Ni(en)_3]^2+ --> повышенная устойчивость
         ,

4. Энергия стабилизации кристаллического поля (CFSE)

Теория кристаллического поля (CFT) моделирует изменения энергии, происходящие, когда лиганды приближаются и расщепляют d орбитали иона металла. Комплексы с более высоким значением CFSE более устойчивы. Например, в октаэдрических комплексах [Co(NH3)6]3+ наблюдается большая стабильность, чем в тетраэдрических комплексах благодаря симметричному расщеплению d-орбиталей.

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

Согласно теории HSAB, "жесткие" кислоты предпочитают связываться с "жесткими" основаниями, а "мягкие" кислоты предпочитают "мягкие" основания, что может влиять на устойчивость. Например, "мягкий" металл, такой как Pt2+, образует более устойчивые комплексы с "мягкими" основаниями, такими как PPh3, чем с "жесткими" основаниями, такими как F-.

Методы оценки устойчивости

1. Константа образования

Устойчивость координационного соединения может быть выражена количественно в терминах его константы образования, обозначенной как K_f. Более высокая константа образования указывает на более устойчивое соединение. Общая реакция образования может быть представлена следующим образом:

    M + NL ⇌ MLN

Константа образования дается следующим образом:

    K_f = [mln] / [m][l]n

Значение K_f важно для определения устойчивости и определяется экспериментально.

2. Термодинамические соображения

Термодинамические параметры, такие как свободная энергия Гиббса (ΔG), энтальпия (ΔH) и энтропия (ΔS), используются для определения устойчивости. Соотношение дается следующим образом:

    ΔG = ΔH – TΔS

Отрицательное значение ΔG указывает на самопроизвольный и устойчивый процесс.

3. Потенциальная диаграмма

Потенциальные диаграммы, или диаграммы Пурбе, используются для изображения устойчивости и потенциала для металло-лигандных систем в зависимости от pH. Эти диаграммы помогают предсказать области устойчивости, депротонирования или расщепления комплексов в условиях изменения параметров.

Визуальный пример

Рассмотрите некоторые визуальные примеры, демонстрирующие концепции устойчивости в координационной химии:

Куб NH3 NH3

Этот пример демонстрирует упрощенную структуру комплекса Cu-NH3, подчеркивая взаимодействия лиганда и металла.

Практические приложения

Устойчивость координационных соединений напрямую влияет на их применение в различных областях:

  • Катализ: Координационные соединения действуют как катализаторы в химических реакциях благодаря их способности стабилизировать переходные состояния.
  • Медицина: Некоторые комплексы используются в медицине, такие как [Pt(NH3)2Cl2], также известный как цисплатин, который используется в лечении рака.
  • Промышленные процессы: Стабильные координационные соединения используются в таких процессах, как экстракция, окрашивание и фотография.

Заключение

Устойчивость координационных соединений - это многомерная концепция, которая зависит от различных факторов, таких как природа металла, лиганда, хелатирование и термодинамические параметры. Различные методы, такие как константы образования и термодинамический анализ, позволяют получить информацию о стойкости этих соединений. Важно понимать эти концепции, чтобы использовать координационную химию в практических приложениях.


Докторант → 1.1.4


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (1.1.3)
Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений
Следующий (1.1.5) →
Электронные спектры координационных соединений

Комментарии 



Устойчивость координационных соединений

https://www.chemistryelite.com/phd/1.1.4?ceal=ru