Введение. 
Хелаты. 
Строение. 
Свойства

Тема данной курсовой работы — «Хеталы. Строение. Свойства».

Целью моей работы является изучение хелатов и хелатных соединений, а также рассмотрение их структур и основных свойств, которыми они обладают.

Для реализации своей цели, я ставлю перед собой следующие задачи:

рассмотреть такие понятия как хелаты и виды хелатных соединений, узнать как образуются эти соединения и какими свойствами они обладают, как органические реагенты влияют на их структуру, а также выяснить применение образующихся комплексов в аналитической химии, ведь хелаты настолько широко вошли в современную химию, что сейчас трудно представить аналитическую лабораторию, в которой эти соединения в том или ином виде не используются.

Основные понятия комплексных соединений

Комплексные соединения (координационные соединения) — это химические соединения, в молекулах которых можно выделить центральный атом и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы — лиганды.

Центральный атом (комплексообразователь) — положительно заряженный ион металла (Мz+), имеющий свободные s-, p-, dили fорбитали.

Лиганд (L) — нейтральная молекула или отрицательно заряженный анион (ацидолиганд), имеющие неподеленную электронную пару.

При взаимодействии иона-комплексообразователя с лигандом возникает химическая связь, для образования которой лиганд отдает свою неподеленную электронную пару (донор электронов), а металл принимает электроны, предоставляя пустую орбиталь (акцептор электронов):

M +:L — M: L.

Такой механизм образования химической связи называют донорно-акцепторным, а химическую связь — донорно-акцепторной или координационной. Координационная связь является разновидностью ковалентной связи.

Координационную связь «металл-нейтральный лиганд» принято обозначать стрелкой, направленной от лиганда к металлу (M L, например, Ag NH3), а связь «металл-ацидолиганд» одинарной чертой (M — L, например, Ag — CN).

Центральный атом может образовывать координационные связи с несколькими лигандами, последовательно присоединяя их (ступенчатое комплексообразование):

M + L — ML.

ML + L — ML2.

MLn-1 + L — MLn.

При этом число связей, образуемых комплексообразователем с лигандами, называется координационным числом центрального атома. Координационное число (КЧ) может иметь любые целые значения от 2 до 12, однако, наиболее часто встречающиеся координационные числа — 2, 4 и 6. Например: [Ag (NH3)2]+ (КЧ = 2), [Cu (NH3)4]2+ (КЧ = 4), [Ni (NH3)6]2+ (КЧ = 6).

Координационное число главным образом определяется электронным строением центрального атома (числом свободных орбиталей, участвующих в комплексообразовании), но иногда зависит и от природы лиганда.

В состав лигандов, участвующих в комплексообразовании, входят атомы, обладающие одной или несколькими неподелёнными парами электронов. Такие атомы способны образовывать координационную связь и их называют донорными атомами. Типичными донорными атомами являются галогены, азот, сера, кислород, фосфор, мышьяк.

Если в состав лиганда входит один донорный атом, то такой лиганд называют монодентатным, если больше — полидентатным (би-, три -, тетра -, пентадентатными и т. д.).

К монодентатным лигандам относят анионы одноосновных кислот (ацидолиганды) — F-, Cl-, Br-, I-, CN-, SCN-, NO2- и др., гидроксильный ион ОН -, нейтральные молекулы, имеющие только один донорный атом — аммиак NH3 и органические амины (алифатические — RNH2, R2NH, R3N, гетероциклические — пиридин С5Н5N и т. п.), Н2О, Н2S и органические сульфиды, РН3, P (C6H5)3 и др. Эти лиганды образуют обычно только одну координационную связь (за исключением случаев образования мостиковых связей между двумя атомами металла).

Бидентатные лиганды имеют в своём составе два донорных атома, способных к образованию координационной связи. Примерами бидентатных лигандов являются:

NH2 — CH2 — CH2 — NH2 — этилендиамин En (два донорных атомов азота).

NH2 — CH2 — COOH — аминоуксусная кислота (глицин; один донорный атом азота аминогруппы и один донорный атом кислорода карбоксильной группы).

Для тридентатных лигандов характерно наличие в их составе трех донорных атомов:

NH2 — CH2 — CH2 — NH — CH2 — CH2 — NH2 — диэтилентриамин dien (три атома азота) Среди множества полидентатных лигандов большое значение для аналитической химии имеет гексадентатный лиганд — этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУК, ЭДТА, EDTA), который способен координироваться через два атома азота и четыре атома кислорода каждой из карбоксильных групп:

HOOC — CH2 CH2 — COOH.

N — CH2 — CH2 — N.

HOOC — CH2 CH2 — COOH.