Різноманіття комплексних сполук ставить перед дослід-Ватель питання про специфіку взаємодій між комплексо-освітню, фізкультурно і лігандами, в результаті яких у внутрішній сфері комплексу можуть бути міцно пов'язані різні по хімічес-кою природі іони або молекули. Було запропоновано безліч теорій, більшість з яких в даний час становить інтерес тільки для історії. На наш погляд, природним було створення і розвиток теорії будови комплексних сполук на основі теорії утворення хімічного зв'язку.
Розглянемо утворення комплексних з'єднань з точки зору теорії валентних зв'язків.
Теорія валентних зв'язків грунтується на уявленні про двухелектронной хімічного зв'язку. Такий зв'язок може бути образо-вана шляхом об'єднання неспарених електронів, що знаходяться на орбіталях різних атомів. У такому випадку вона називається ковалентним. Інший механізм утворення двухелектронной зв'язку реалізується в разі, коли один атом надає порожню орбіталь (акцептор), а інший - неподеленную електронну пару (донор). В даному випадку говорять про утворення ковалентного зв'язку за донорно-акцепторного механізму. Такий зв'язок ще називають координаційної.
У більшості випадків зв'язок між комплексоутворювачем і лігандами здійснюється по донорно-акцепторного механізму. Так, в утворенні комплексної іона [Cr (NH3) 6] 3+ беруть участь 3d, 4s і 4p орбіталі іона Cr 3+:
Таким чином, хімічні зв'язки утворюються шляхом передачі частини електронної щільності аміаку на вакантні орбіталі Cr 3+. Видно, що в процесі беруть участь різні підрівні комплексо-просвітників. Це означає, що утворені зв'язку з лігандами повинні мати різні характеристики, зокрема, міцність. Однак експериментальні результати свідчать про обрат-ном: міцність всіх зв'язків однакова.
Це протиріччя вдалося усунути за допомогою поняття про гібридизації орбіталей. Гібридизація полягає в тому, що всі електронні орбіталі комплексоутворювача, які беруть участь в обра-зовании зв'язків, стають абсолютно однаковими, за исключе-ням їх напрямків. Гібрідізоваться орбіталі витягуються у напрямку до лигандам, що сприяє більшому перекривання з орбиталями лігандів, тобто сприяє зміцненню зв'язків.
У розглянутому випадку гібридизації піддаються дві d-орбіталі, одна s-орбіталь і три p-орбіталі іона Cr 3+. Такий тип гібридизації називають d 2 sp 3-гібридизація.
Тип гібридизації орбіталей комплексоутворювача визначає його координаційне число і загальну геометрію комплексної сполуки. Деякі приклади типів гібридизації орбіталей і відповідні їм просторові конфігурації зв'язків наведені в табл. 1.
Таблиця 1. Деякі типи гібридизації орбіталей.
Просторова конфігурація зв'язків
Уявлення про гібридизації орбіталей дозволяють пояснити підвищену координацію деяких комплексоутворювачів. Так, іон Co 3+ має наступну конфігурацію зовнішнього електронного рівня:
Видно, що у іона Co 3+ є 4 вакантні орбіталі. Це означає, що максимальне число зв'язків з лігандами у іона Co 3+ не може бути більше чотирьох. Однак відомі випадки, коли іон Co 3+ координує навколо себе до шести лігандів.
Підвищення координації іона Co 3+ пояснюється тим, що в результаті гібридизації орбіталей відбувається спарювання електро-нів d-підрівні. При цьому конфігурація зовнішнього електронного рівня іона Co 3+ набирає вигляду:
Видно, що число вакантних орбіталей збільшилася від 4 до 6.
Теорія валентних зв'язків дозволяє зробити висновок:
1) Найбільшу групу комплексообразователей утворюють d- і f-елементи в різноманітних ступенях окислення. Рідше зустрічаються комплексні сполуки, в яких комплексоутворювачами є s- і p-елементи (наприклад, лужні та лужноземельні метали) і іони з негативним зарядом (наприклад, I -).
2) Зв'язок лігандів з комплексоутворювачем є ковалентен-ної і здійснюється по донорно-акцепторного механізму.
3) Іони зовнішньої сфери утворюють з комплексними іонами переважно іонні зв'язку і компенсують заряд внутрішньої сфери.