Координационная химия

Изучает координационные (комплексные) соединения (КС), состоящие из комплексообразователя (центральный атом, ион) и лигандов (молекулы, ионы), которые способны ступенчато и обратимо отщепляться от центрального атома.

КС существуют как в кристаллическом состоянии, так и в растворах; в молекулярном виде могут рассматриваться как состоящие из простых молекул, способных к самостоятельному существованию.

Основополагающие научные представления о КС ввел швейцарский ученый А.Вернер, на основе исследования электрической проводимости растворов КС им доказана координация нейтральных молекул к ионам металлов и сформулирована координационная теория строения (1893). Развивая выдвинутую А.Вернером теорию, профессор Л.А.Чугаев открыл (1905) чувствительные на никель и осмий аналитические реакции, сопровождающиеся образованием характерно окрашенных КС, показал возможность использования органических реагентов в качественном и количественном анализах, КС были выделены им в самостоятельную область химической науки. А.А.Гринберг – основатель физической химии платиновых металлов – исследовал (совместно с академиком И.И.Черняевым) взаимное влияние координированных групп в КС, дал теоретическое объяснение эффекта транс-влияния лигандов и обнаружил новый эффект цис-влияния лигандов, который детально изучен профессором Ю.Н.Кукушкиным и его учениками.

В Казани первые работы в области координационной химиии были проведены в 1840-е гг. К.К.Клаусом при изучении платиновых металлов. Фундаментальные исследования начаты в 1942 г., когда в Казань была эвакуирована кафедра неорганической химии Ленинградского технологического института во главе с заведующим кафедрой А.А.Гринбергом. Его встреча с А.Е.Арбузовым, занимавшимся синтезом и исследованием фосфорорганических соединений, способствовала возникновению нового научного направления по исследованию КС с элементоорганическими лигандами. Это направление возглавила А.Д.Троицкая. Ею (совместно с учениками) были синтезированы комплексы платиновых металлов, которые нашли применение в качестве катализаторов и биологически активных соединений. В дальнейшем получены соединения палладия, платины и родия в необычных степенях окисления с элементоорганическими лигандами, применяемые в качестве эффективных катализаторов в органическом синтезе (Н.С.Ахметов, В.К.Половняк); выполнены работы по моделированию структуры комплексов с различным характером связывания лигандов и соединений кластерного типа.

Исследование процессов комплексообразования в растворах с использованием электрохимических методов способствовало развитию нового научного направления по применению электрохимических методов в аналитической и неорганической химии (В.Ф.Торопова). Изучены электрохимические реакции платиновых и переходных металлов с органическими лигандами, в том числе биологически активными; установлены основные закономерности комплексообразования в неводных средах, учитывающие образование промежуточных соединений металлов в необычных состояниях окисления (Г.К.Будников, Н.А.Улахович).

В 1950-е гг. был предложен метод ядерной магнитной релаксации для исследования неорганических и координационных соединений в растворах, позволяющий установить состав и характер координации лигандов в комплексных соединениях (А.А.Попель). Изучены условия и закономерности комплексообразования в растворах с учетом сольватного, лигандного, протонного обмена, предложены механизмы этих процессов (Ю.И.Сальников, З.А.Сапрыкова, А.Н.Глебов), а также новые структурно-динамические подходы к исследованию сольватации и комплексообразования в бинарных средах (Ф.В.Девятов).

Закономерности и правила координационной химии используются в различных отраслях химической науки: органической, неорганической, аналитической, физической. КС применяются в качестве гомогенных и нанесенных катализаторов, способны активизировать молекулы алкенов и алкинов, оксида углерода, кислорода, водорода и другого. Катализаторы на основе КС переходных металлов отличаются высокой активностью и селективностью, в отличие от классических гетерогенных катализаторов позволяют работать в более мягких условиях.

Проблемы координационной химии разрабатываются в Казанском университете, Казанском технологическом университете и отраслевых научно-исследовательских институтах.

Вернер А. Новые воззрения в области неорганической химии. Ленинград, 1936.

Гринберг А.А. Введение в химию комплексных соединений. Москва, 1966.

Инсцеди Я. Применение комплексов в аналитической химии. Москва, 1979.

Кукушкин Ю.Н. Реакционная способность координационных соединений. Ленинград, 1987.

Автор – В.К.Половняк