41000

Комплексоутворення в біологічних системах

Лекция

Химия и фармакология

Координаційне число – це число яке показує скільки простих лігандів координується навколо центрально атома.До тридентантних лігандів можна віднести аспарагінову кислоту до полідентантних – деякі аміно карбонові та поліамінокарбонові кислоти. Число приєднаних лігандів дорівнює координаційному числу поділеному на дентатність ліганду. Ось чому координаційне число не завжди збігається з числом приєднаних лігандів.

Украинкский

2013-10-22

55 KB

49 чел.

Лекція №3.

«Комплексоутворення в біологічних системах.»

План.

  1.  Координаційна теорія А. Вернера
  2.  Класифікація та номенклатура комплексних сполук.
  3.  Дисоціація комплексних сполук
  4.  Ізомерія комплексних сполук
  5.  Застосування комплексних сполук

  1.  Координаційна теорія А. Вернера.

Засновником координаційної теорії комплексних сполук є швейцарський хімік Альфред Вернер (1866 - 1919); за роботи в цій області йому в 1913 році була присуджена Нобелівська премія з хімії.

Комплексні, або координаційні, сполуки відносять до багаточисленного класу сполук, до складу яких можуть входити як неорганічні, так і органічні сполуки у вигляді нейтральних або незаряджених частинок. За багаточисленності вони займають друге місце після органічних сполук.

Основні положення теорії.

  1.  Крім головних валентностей, у атомів існують додаткові (побічні) валентності.
  2.  Насичення основних валентностей – це утворення сполук першого порядку типу: HCl, H20, SO3.
  3.  Насичення побічних валентностей лежить в основі утворення сполук вищого порядку, наприклад NH4Br, [Co(NH3)6]Cl3
  4.  Комплексні сполуки мають центричну будову, тобто всі групи, що входять до їх складу, певним чином розташовані навколо атома – комплексоутворювача, або центрального атома (йона).

Комплексними сполуками називають стійкі хімічні сполуки, у вузлах кристалічної решітки яких знаходяться складні частинки, що містять центральний атом і оточуючи його молекули або Йони.

Наприклад у сполуках [Ag(NH3)2] Cl  і    K2[Zn(OH)4] центральним атомом або комплексоутворювачем є Ag+ і Zn2+. Вони оточені молекулами амоніаку і гідроксид їонами які називаються лігандами або адендами. Комплексоутворювач разом з лігандом утворюють внутрішню координаційну сферу, яка може бути як електронейтральною, так і у вигляді катіона або аніона. Йони Cl  і    K утворюють зовнішню сферу.

Центральним атомом можуть бути майже всі елементи ПС, але найбільшу здатність виявляють d-елементи. Лужні і лужноземельні метали є менш активними комплексоутворювачами.

Координаційне число – це число яке показує, скільки простих лігандів координується навколо центрально атома. К.Ч.- це число зв’язків, за допомогою яких ліганди сполучаються з комплексоутворювачем. Зі збільшенням ступеня окиснення центрально атома збільшується і значення к.ч., яке переважно у два рази більше валентності комплексоутворювача і у більшості випадків має значення 2,4,6.

Координаційна ємність або дентантність визначається кількістю місць, які займає ліганд у внутрішній сфері, тобто  числом атомів, які одночасно можуть утворювати зв'язки з комплексоутворювачем. Ліганди поділяються на моно-, бі-, три-, полідентантні. Монодентантний ліганд займає одне місце в внутрішній сфері, наприклад нейтральні молекули Н2О, NH3, СО та одновалентні кислотні залишки Cl, Br, I, F. Бідентантні лігандами виступають аніони дво- і багато основних кислот СО3, SO4, .До тридентантних лігандів можна віднести аспарагінову кислоту, до полідентантних – деякі аміно карбонові та поліамінокарбонові кислоти.

Число приєднаних лігандів дорівнює координаційному числу, поділеному на дентатність ліганду. Ось чому координаційне число не завжди збігається з числом приєднаних лігандів.

  1.  Номенклатура. Назва КС залежить від того, катіоном чи аніоном є внутрішня сфера.
  2.  У комплексних сполуках першим називають катіон, а потім аніон
  3.  У комплексних сполуках ліганди називають перед комплексоутворювачем. Перелік лігандів ведуть в абетковому порядку.

[Pt(NH3)2ClBr] – діамінбромохлороплатина (ІІ)

[Co(NH3)4(H2O)Cl]Cl2 – акватетраамінхлорокобальт (ІІІ) хлорид

3.До назв аніонних лігандів додають закінчення –о, а нейтральні ліганди називають так само, як і молекули.

4.Число лігандів кожного виду (якщо їх число перевищує одиницю) вказують грецькими префіксами: ди- (2), три- (3), тетра- (4), пента- (5), гекса- (6).

Якщо ж такий самий префікс є у назві ліганду (діетилентриамін, етилендіамін), то назви лігандів беруть у дужки ф перед ними ставлять префікси іншого типу: біс- (2), тріс- (3), тетракіс- (4), пентакіс- (5), гексакіс- (6). Наприклад: [Cr(En)3]Cl3 – тріс(етилендіамін)хром (ІІІ) хлорид.

5.У назву комплексного аніону має входити суфікс –ат. Комплексоутворювач, що входить до складу катіону чи нейтральної молекули не має закінчення.

6.Ступінь окиснення комплексоутворювача вказують у дужках римською цифрою відразу за назвою комплексоутворювача.

K[CuCl2] – калій дихлорокупрат (ІІ), [Cr(H2O)3NH3Br2](NO3)2 – триаквааміндибромохром (ІІІ) нітрат.

Назви лігандів

N3- азидо

Br - бромо

Cl - хлоро

CN - ціано

OH - гідроксо

CO3 - карбонато

C2O4 оксалато

NH3  - амін

NH2C2H2NH2 - етилендіамін

H2O аква

NO2 нітро

CO карбоніл

CNS тіаціано

Класифікація:

І. За зарядом внутрішньої сфери:

1. КС з комплексним катіоном (роль лігандів виконують нейтральні молекули) [Ag(NH3)2] Cl   

2. КС з комплексним аніоном( лігандом виступають кислотні залишки) K4[Fe(CN)6]

3. електронейтральні КС, в яких величина заряду комплексоутворювача і лігандів однакова Pt(NH3)2Cl2

ІІ. За природою лігандів

  1.  Якщо лігандами слугують молекули аміаку КС називаються             аміакатами [Ag(NH3)2] Cl   
  2.  Якщо лігандами слугують молекули води КС називаються             аквакомплексами [ Zn(H2O)4]
  3.  Якщо лігандами слугують гідроксогрупи  КС називаються     гідроксокомплексами K3 [Cr(OH)6]
  4.  Якщо лігандами слугують СО КС називаються     карбоніли Fe(CO)5
  5.  Якщо лігандами слугують кислотні  залишки називаються             ацидокомплекси
  •  ціаніди  K2[Cu(CN)4]
  •  галоген іди   K2[HgI4]
  •  тіоцианати (роданіди) K2[V(SNC)6]
  •  тіосульфати  K3[Ag(S2O3)2]
  •  сполуки, що містять ліганди різних класів - змішані комплекси  K[Al(OH)4 (H2O)2]

3 Дисоціація КС

Усі КС крім електронейтральних у водних розчинах виявляють властивості сильних електролітів. Між їоном зовнішньої та внутрішньої сфер виникає іоний зв'язок, тому КС дисоціюють необоротно:

K [Cu(CN)2] ↔ K+ + [Cu(CN)2]-

[Zn(NH3)4]SO4 ↔ [Zn(NH3)4]2+ +   SO42-

Таку дисоціацію що призводить до утворення йонів внутрішньої і зовнішньої сфери називають первинною.

Утворенні комплекси можуть дисоціювати далі, тобто підлягають вторинній дисоціації яка відбувається ступінчато.

[Cu(CN)2]- ↔ CuCN  + CN-  І ступінь

CuCN  ↔ Cu+ + CN-   ІІ ступінь

Або [Cu(CN)2]-  Cu+ + 2CN-

Добуток ступінчастих констант дає вираз загальної константи дисоціації комплексного йона або константи нестійкості Кн

Кн = [Cu+ ][CN- ]2   /  [Cu(CN)2]-  

Комплексний йон тим стійкіший, чим менше значення його константи дисоціації або Кн.

Інколи використовують величину обернену до константи дисоціації яку називають  константою утворення комплексу або константою стійкості і позначають β

β = 1/ Кн

Чим більше значення константи стійкості тим більш стійкіший комплексний йон у розчині.

4. Ізомерія КС

1. Геометрична  або просторова ізомерія полягає в різному просторовому положенні лігандів відносно комплексоутворювача.

2. Оптична ізомерія характерна для різнолігандних або хелатних комплексних сполук, у цьому разі один ізомер є дзеркальним відбитком іншого. Оптичні ізомери утворюються одночасно в однакових кількостях і складають рацемічну суміш.

3. Гідратна ізомерія полягає в різному розміщенні молекул води у внутрішній і зовнішній координаційних сферах. Наприклад, формулі СrСl3*6Н2О відповідають три комплексні сполуки: [Сr(Н2О)6]С13 — фіолетового кольору, [Сr(Н2О)5С1]С12*Н2О — світло-зеленого і [Сr(Н2О)4С12]С1*2Н2О — темно-зеленого кольору.

4.Іонізаційна ізомерія утворюється при різному розподілі кислотних залишків між зовнішньою сферою і внутрішньою КС.

[PtBr2(NH3)4]Cl2 

[PtCl2(NH3)4]Br2 

  1.  Застосування КС в медицині

Комплексні (координаційні) сполуки надзвичайно широко поширені в живій і неживій природі, застосовуються в промисловості, сільському господарстві, науці, медицині. Так, хлорофіл - це комплексне з'єднання магнію з порфірітами, гемоглобін містить комплекс заліза (II) з порфірітовимі циклами. Численні мінерали, як правило, представляють собою координаційні сполуки металів. Значна кількість лікарських препаратів містить комплекси металів як фармакологічно активних речовин, наприклад інсулін (комплекс цинку), вітамін B12 (комплекс кобальту), платінол (комплекс платини) і т.д.

КС застосовують як протимікробні, протипухлинні та вітамінні препарати. КС цинку використовують у дерматології, а карбоніли залізо для лікування залізодефіцитної анемії.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8607. Сущность цивилизационного подхода к обществу 29.5 KB
  Сущность цивилизационного подхода к обществу. Развитие общества: цивилизационный подход. Методологии формационного подхода в современной науке в какой-то мере противостоит методология цивилизационного подхода. Этот подход в объяснении процесса разви...
8608. Экономическое бытие общества 30.5 KB
  Экономическое бытие общества. Сложный характер развития общества определяется его весьма сложной структурой, действием в нем многих неоднородных факторов. Прежде всего в нем осуществляются различные по своему характеру и содержанию виды общественной...
8609. Социальная сфера общества 31 KB
  Социальная сфера общества. Социальная сфера - это сфера производства и воспроизводства человека. Здесь человек воспроизводит себя как биологическое, социальное и духовное существо. В этом смысле социальная сфера противостоит сферам материального и д...
8610. Политическая система и ее элементы 31 KB
  Политическая система и ее элементы. Политическая система. Политическая система - совокупность политических отношений, политических институтов, в рамках которой проходит политическая жизнь общества и осуществляется государственная власть. Современная...
8611. Понятие общественного сознания. Формы и уровни общественного сознания 35 KB
  Понятие общественного сознания. Формы и уровни общественного сознания. Понятие общественного сознания. Общественное сознание - это воззрения людей в их совокупности на явления природы и социальную реальность. Общественное сознание обладае...
8612. Духовная жизнь общества. Формы духовного освоения окружающего мира 29.5 KB
  Духовная жизнь общества. Формы духовного освоения окружающего мира. Духовная жизнь общества. Духовная жизнь человека и человечества - феномен, который, как и культура, отличает их бытие от чисто природного и придает ему социальный характер. Через ду...
8613. Развитие представлений о сущности человека в истории философской мысли. Основные концепции смысла жизни 33 KB
  Развитие представлений о сущности человека в истории философской мысли. Основные концепции смысла жизни. Развитие представлений о сущности человека в истории философской мысли. Рассмотрение человека как особой философской темы отвечает потребности в...
8614. Специфика, структура и мотивы человеческой деятельности 30.5 KB
  Специфика, структура и мотивы человеческой деятельности. Специфика человеческой деятельности. Деятельность можно определить как специфический вид активности человека, направленный на познание и творческое преобразование окружающего мира, включая сам...
8615. Понятие и процесс формирования личности. Социальные роли личности. Свобода и ответственность личности 36 KB
  Понятие и процесс формирования личности. Социальные роли личности. Свобода и ответственность личности. Понятие и процесс формирования личности. Формирование личности, то есть становление социального Я - это процесс взаимодействия с себ...