Изомерия комплексных соединеий

Изомеры – соединения, имеющие одинаковый химический состав, но при этом отличающиеся физическими или химическими свойствами. Это отличие возникает в связи с различным положением одних и тех же групп атомов в изомерных соединениях.

Для комплексных соединений характерно несколько видов изомерии. Рассмотрим их.

Структурная изомерия

В структурных изомерах наблюдается различие в пространственном расположении атомов.

  1. Изомерия положения (связевая) возникает в тех случаях, когда возможна различная координация лиганда. Например, ион NO2 в комплексных соединениях может координироваться либо через атом кислорода (а), либо через атом азота (б). изомерия положения
  2. Координационная изомерия возникает, когда лиганд либо образует координационную связь непосредственно с металлом, либо находится вне пределах координационной сферы. Например, для соединения CrCl3(H2O)6 возможны изомеры типа: [Cr(H2O)6]Cl3, [Cr(H2O)5Cl]Cl2H2O, [Cr(H2O)4Cl2]Cl⋅H2O.

Стереоизомерия

Стереоизомеры имеют одинаковые химические связи, но различаются расположением их в пространстве.

  1. Геометрическая изомерия (или цис-транс-изомерия) возникает вследствие различного пространственного расположения лигандов по отношению к комплексообразователю: цис – по одну сторону и транс – по разные стороны.

Этот вид изомерии характерен для октаэдрических комплексов и не наблюдается в тетраэдрических комплексах, вследствие того, что все вершины тетраэдра соседствуют друг с другом.

На рисунке ниже представлены геометрические изомеры октаэдрического комплекса Co(NH3)Cl2+: а – цис-форма и б – транс-форма. Здесь группы NH3 для упрощения рисунка обозначены как N.

геометрическая изомерия

  1. Оптическая изомерия. Оптические изомеры (энантиомеры) представляют несовместимые зеркальные изображения один другого. Их нельзя совместить до полного совпадения. На рисунке приведен пример двух оптических изомеров комплекса Co(en)33+ оптическая изомерия

Молекулы или ионы, у которых оптические изомеры являются зеркальным отражением друг друга, называются хиральными.

Отличить такие изомеры можно по их взаимодействию с плоскополяризованным светом. При пропускании такого поляризованного света через растворы оптических изомеров, его плоскость поляризации будет поворачиваться либо вправо, либо влево. Раствор оптического изомера, вращающего плоскость поляризации светового луча влево, т.е. против часовой стрелке, называется левовращающим (L-изомер), а раствор оптического изомера, вращающего плоскость поляризации светового луча вправо, т.е. по часовой стрелке, называется правовращающим (D-изомер).

При получении вещества, имеющего оптические изомеры, в лабораторных условиях может получиться не отдельные изомеры, а их смесь. Такая смесь, называемая рацемической, не вращает плоскость поляризации света.

вращение плоскости поляризации света