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


Введение в координационную химию

Координационная химия — это увлекательный раздел неорганической химии, который изучает комплексы, образованные между ионами металлов и лигандами. Это область, которая объединяет как теоретические, так и практические подходы к химии, охватывая такие аспекты, как структура, свойства и реакционная способность координационных соединений. В своей основе наука изучает взаимодействия между центральными атомами металлов или ионами — часто переходными металлами — и окружающими молекулами или ионами, известными как лиганды.

Исторический фон

Корни координационной химии берут начало в конце 19 века. Альфред Вернер считается отцом этой области, который сформулировал теории, помогающие объяснить связывание и структуру координационных соединений. Работа Вернера в начале 20 века заложила основу для понимания того, как ионы металлов связываются с лигандами, особенно признав концепцию координационного числа и геометрии.

Основные понятия координационных соединений

Координационные соединения содержат центральный атом или ион металла, связанный с группой молекул или ионов, известных как лиганды. Химическая нотация для этих соединений обычно имеет вид:

[Металл(Лиганд)n]⊕/⊖

Эта нотация подчеркивает центральное "металл", окруженное "n" лигандами в квадратных скобках. Положительный или отрицательный знак указывает на общий заряд, в зависимости от того, является ли комплекс анионным или катионным.

Металлический центр

Металлический центр в координационной химии, как правило, является переходным металлом, поскольку они способны образовывать множественные связи с лигандами. Эти металлы часто демонстрируют разные степени окисления и имеют переменные координационные числа. К распространенным металлам относятся железо (Fe), кобальт (Co), медь (Cu) и никель (Ni).

Лиганды

Лиганды — это ионы или молекулы, которые формируют координационные ковалентные связи, отдавая по крайней мере одну пару электронов на металлический центр. Они могут быть нейтральными молекулами, такими как вода (H2O) или аммиак (NH3), или анионами, такими как хлорид (Cl⁻) или гидроксид (OH⁻). Лиганды классифицируются в основном по своей дентатности, которая относится к числу донорных атомов, которые связываются с ионом металла.

Примеры дентатности

Монодентатные лиганды: Эти лиганды имеют один атом, который связывается с металлическим центром. Пример: Cl⁻, NH3.
Бидентатные лиганды: Лиганды с двумя атомами, которые могут координировать к металлу. Пример: этилендиамин (en), NH2-CH2-CH2-NH2.
Полидентатный лиганд: Лиганды с множеством координационных центров. Пример: этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), гексадентатный лиганд.

Координационное число и геометрия

Координационное число указывает на число донорных атомов лигандов, непосредственно связанных с ионом металла. Это число определяет геометрию координационного комплекса. Например, координационное число 4 в общем случае приводит к тетраэдрической или квадратной плоской геометрии, а число 6 приводит к октаэдрической геометрии.

Металл

Номенклатура координационных соединений

Наименование координационных соединений предполагает систематический подход, установленный ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии). Процесс наименования включает:

  • Наименование лигандов в алфавитном порядке перед металлом.
  • Нейтральные лиганды обычно именуют молекулу (например, аква для H2O, амин для NH3), а анионные лиганды оканчиваются на "о" (например, хлоро для Cl⁻).
  • Имя металла указывается, за которым следует его степень окисления римскими цифрами в скобках.

Механизмы реакций в координационной химии

Реакции в координационной химии охватывают широкий спектр процессов, включая замену лигандов, перенос электронов и изомеризацию. Механизмы, такие как ассоциативные и диссоциативные пути, объясняют, как лиганды присоединяются к металлическому центру или удаляются от него.

Примеры замены лигандов

[Cu(NH3)4]2+ + 4 H2O → [Cu(H2O)4]2+ + 4 NH3

Эта реакция показывает замену лиганда NH3 на H2O в медном комплексе.

Применение координационных соединений

Универсальность координационных комплексов делает их полезными во многих областях:

  • Катализ: Металлические комплексы используются в качестве катализаторов во многих промышленных процессах, таких как знаменитый катализатор Вилкинсона для реакций гидрирования.
  • Медицинская химия: Соединения, такие как цисплатин, используются в лечении рака, так как они могут связываться с ДНК и мешать делению клеток.
  • Материаловедение: Металлоорганические каркасы (MOF) используются для хранения и разделения газов, а также в качестве сенсоров благодаря своей пористой структуре.

Заключение

Координационная химия служит основой неорганической химии, принципы которой применяются в различных областях — от промышленной химии до медицины. Манипулируя взаимодействиями металл-лиганд и понимая геометрические и электронные структуры этих молекул, химики могут разрабатывать новые материалы и соединения с заданными свойствами и функциями. Координационная химия продолжает расширяться, движимая открытиями новых открытий и технологий, полезных для различных научных областей.


Докторант → 1.1


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (1)
Неорганическая химия
Следующий (1.1.1) →
Теория поля лигандов

Комментарии 



Координационная химия

https://www.chemistryelite.com/phd/1.1?ceal=ru