تسمية المركبات المعقدة. ثانيًا
الكيمياء العامة: كتاب مدرسي / A.V.Zholnin؛ إد. في أ.بوبكوفا ، أ في زولنينا. - 2012. - 400 ص: م.
الفصل 7. المركبات المعقدة
الفصل 7. المركبات المعقدة
العناصر المعقدة هي منظمي الحياة.
K. B. Yatsimirsky
المركبات المعقدة هي أكثر فئات المركبات اتساعًا وتنوعًا. تحتوي الكائنات الحية على مركبات معقدة من المعادن الحيوية مع البروتينات والأحماض الأمينية والبورفيرين والأحماض النووية والكربوهيدرات والمركبات الحلقية الكبيرة. تستمر أهم عمليات النشاط الحيوي بمشاركة المركبات المعقدة. يلعب بعضها (الهيموغلوبين ، الكلوروفيل ، الهيموسيانين ، فيتامين ب 12 ، إلخ) دورًا مهمًا في العمليات الكيميائية الحيوية. تحتوي العديد من الأدوية على مجمعات معدنية. على سبيل المثال ، الأنسولين (مركب الزنك) ، فيتامين ب 12 (مركب الكوبالت) ، البلاتينول (مركب البلاتين) ، إلخ.
7.1 نظرية التنسيق عند أ. ويرنر
هيكل المركبات المعقدة
أثناء تفاعل الجسيمات ، يتم ملاحظة التنسيق المتبادل للجسيمات ، والتي يمكن تعريفها على أنها عملية التكوين المعقد. على سبيل المثال ، تنتهي عملية ترطيب الأيونات بتكوين مجمعات مائية. تفاعلات التكوين المعقدة مصحوبة بنقل أزواج الإلكترونات وتؤدي إلى تكوين أو تدمير مركبات عالية المستوى ، تسمى المركبات المعقدة (التنسيق). تتمثل إحدى سمات المركبات المعقدة في وجود رابطة تنسيق نشأت وفقًا لآلية المتبرع المتلقي:
المركبات المعقدة هي مركبات موجودة في الحالة البلورية وفي المحلول.
وهو وجود ذرة مركزية محاطة بروابط. يمكن اعتبار المركبات المعقدة مركبات معقدة ذات رتبة أعلى ، تتكون من جزيئات بسيطة قادرة على الوجود المستقل في المحلول.
وفقًا لنظرية التنسيق Werner ، في مركب معقد ، داخليو المجال الخارجي.تشكل الذرة المركزية مع الروابط المحيطة بها المجال الداخلي للمجمع. وعادة ما تكون محاطة بأقواس مربعة. كل شيء آخر في مركب معقد هو الكرة الخارجية ومكتوب بين قوسين مربعين. يتم وضع عدد معين من الروابط حول الذرة المركزية ، والتي يتم تحديدها رقم التنسيق(كتش). غالبًا ما يكون عدد الروابط المنسقة 6 أو 4. يحتل الرابط موقع تنسيق بالقرب من الذرة المركزية. يغير التنسيق خصائص كل من الروابط والذرة المركزية. في كثير من الأحيان ، لا يمكن اكتشاف الروابط المنسقة باستخدام التفاعلات الكيميائية المميزة لها في الحالة الحرة. تسمى الجسيمات الأكثر ارتباطًا بالكرة الداخلية معقد (أيون معقد).تعمل قوى الجذب بين الذرة المركزية والروابط (تتكون الرابطة التساهمية وفقًا للتبادل و (أو) آلية المتلقي المانح) ، وتعمل قوى التنافر بين الروابط. إذا كانت شحنة الكرة الداخلية 0 ، فلا يوجد مجال تنسيق خارجي.
ذرة مركزية (عامل معقد)- ذرة أو أيون يحتل موقعًا مركزيًا في مركب معقد. غالبًا ما يتم تنفيذ دور العامل المعقد بواسطة جسيمات لها مدارات حرة وشحنة نووية موجبة كبيرة بدرجة كافية ، وبالتالي يمكن أن تكون متقبلات للإلكترون. هذه كاتيونات العناصر الانتقالية. أقوى عوامل التعقيد هي عناصر المجموعتين IB و VIIIB. نادرًا ما يكون معقدًا
الذرات المحايدة لعناصر د والذرات غير المعدنية بدرجات مختلفة من الأكسدة -. يحدد عدد المدارات الذرية المجانية التي يوفرها العامل المركب رقم التنسيق الخاص به. تعتمد قيمة رقم التنسيق على العديد من العوامل ، ولكنها عادةً ما تساوي ضعف شحنة أيون المركب:
يجاندس- الأيونات أو الجزيئات التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالعامل المركب والمتبرعة لأزواج الإلكترونات. يمكن أن تكون هذه الأنظمة الغنية بالإلكترون ، والتي تحتوي على أزواج إلكترونية مجانية ومتنقلة ، مانحة للإلكترون ، على سبيل المثال:
تظهر مركبات العناصر p خصائص معقدة وتعمل كروابط في مركب معقد. يمكن أن تكون الروابط عبارة عن ذرات وجزيئات (بروتين ، أحماض أمينية ، أحماض نووية ، كربوهيدرات). وفقًا لعدد الروابط التي تشكلها الروابط مع عامل التركيب ، تنقسم الروابط إلى روابط أحادية وثنائية ومتعددة.الروابط المذكورة أعلاه (الجزيئات والأنيونات) أحادية النواة ، لأنها مانحة لزوج إلكترون واحد. تشتمل الروابط ثنائية الهوية على جزيئات أو أيونات تحتوي على مجموعتين وظيفيتين قادرتين على أن تكون متبرعًا بزوجين من الإلكترونات:
تشتمل روابط البوليدينتات على يجند 6 مسنن لحمض إيثيلين ديامينيتتراسيتيك:
يسمى عدد الأماكن التي يشغلها كل يجند في المجال الداخلي للمركب المعقد القدرة التنسيقية (اللزوجة) للرابط.يتم تحديده من خلال عدد أزواج الإلكترون في الرابطة التي تشارك في تكوين رابطة تنسيق مع الذرة المركزية.
بالإضافة إلى المركبات المعقدة ، تغطي كيمياء التنسيق الأملاح المزدوجة ، الهيدرات البلورية ، التي تتحلل في محلول مائي إلى أجزاء مكونة ، والتي في الحالة الصلبة في كثير من الحالات يتم بناؤها بشكل مشابه للأجزاء المعقدة ، ولكنها غير مستقرة.
تشكل المجمعات الأكثر استقرارًا وتنوعًا من حيث التكوين والوظائف التي تؤديها عناصر د. تكتسب المركبات المعقدة من العناصر الانتقالية أهمية خاصة: الحديد ، والمنغنيز ، والتيتانيوم ، والكوبالت ، والنحاس ، والزنك ، والموليبدينوم. تشكل العناصر الحيوية المنشأ (Na ، K ، Mg ، Ca) مركبات معقدة فقط مع روابط ذات بنية دورية معينة ، تعمل أيضًا كعامل معقد. الجزء الرئيسي ر- العناصر (N ، P ، S ، O) هي الجزء النشط النشط من الجسيمات المعقدة (الروابط) ، بما في ذلك bioligands. هذه هي أهميتها البيولوجية.
لذلك ، فإن القدرة على التكوين المعقد هي خاصية مشتركة للعناصر الكيميائية للنظام الدوري ، وتقل هذه القدرة بالترتيب التالي: F> د> ص> س.
7.2 تحديد تكلفة شحن الأجزاء الرئيسية لمركب معقد
شحنة الكرة الداخلية لمركب معقد هي المجموع الجبري لشحنات الجسيمات المكونة له. على سبيل المثال ، يتم تحديد حجم وعلامة شحنة المجمع على النحو التالي. شحنة أيون الألومنيوم تساوي +3 ، والشحنة الكلية لأيونات الهيدروكسيد الستة تساوي -6. إذن ، شحنة المركب هي (+3) + (-6) = -3 وصيغة المركب هي 3-. شحنة الأيون المركب تساوي عدديًا الشحنة الكلية للكرة الخارجية وهي معاكسة للإشارة إليها. على سبيل المثال ، شحنة الكرة الخارجية K 3 تساوي +3. إذن ، شحنة الأيون المركب تساوي -3. شحنة العامل المركب متساوية في الحجم ومعاكسة في إشارة إلى المجموع الجبري لشحنات جميع الجسيمات الأخرى للمركب المعقد. ومن ثم ، في K 3 ، تكون شحنة أيون الحديد +3 ، لأن الشحنة الإجمالية لجميع الجسيمات الأخرى للمركب المركب هي (+3) + (-6) = -3.
7.3. تسمية المركبات المعقدة
تم تطوير أساسيات التسمية في الأعمال الكلاسيكية لفيرنر. وفقًا لها ، في مركب معقد ، يُطلق على الكاتيون أولاً ، ثم الأنيون. إذا كان المركب من نوع غير إلكتروليت ، فيتم استدعاؤه في كلمة واحدة. اسم الأيون المركب مكتوب في كلمة واحدة.
يتم تسمية الرابط المحايد بنفس اسم الجزيء ، ويتم إضافة "o" إلى روابط الأنيون. بالنسبة لجزيء الماء المنسق ، يتم استخدام التسمية "أكوا-". للإشارة إلى عدد الروابط المتماثلة في المجال الداخلي للمجمع ، تُستخدم الأرقام اليونانية di- و tri- و tetra- و penta- و hexa- وما إلى ذلك كبادئة قبل اسم الروابط. يتم استخدام البادئة أحادية. يتم سرد الروابط حسب الترتيب الأبجدي. يعتبر اسم ligand كيانًا واحدًا. بعد اسم الليجند ، يتبع اسم الذرة المركزية ، مشيرًا إلى درجة الأكسدة ، والتي تدل عليها الأرقام الرومانية بين قوسين. كلمة أمين (مع اثنين "م") مكتوبة فيما يتعلق بالأمونيا. بالنسبة لجميع الأمينات الأخرى ، يتم استخدام "م" واحد فقط.
C1 3 - كلوريد hexamminecobalt (III).
C1 3 - أكوابنتامينيكوبالت (III) كلوريد.
Cl 2 - كلوريد البنتاميثيلامين كلوروكوبالت (III).
ديامينيديبروموبلاتينيوم (II).
إذا كان الأيون المركب عبارة عن أنيون ، فإن اسمه اللاتيني له النهاية "am".
(NH 4) 2 - رباعي كلوروبالادات الأمونيوم (II).
ك - البوتاسيوم خماسي البروم أمينبلاتينات (IV).
ك 2 - رباعي الكوبالت البوتاسيوم (II).
عادة ما يتم وضع اسم الترابط المركب بين قوسين.
NO 3 - نترات ثنائي كلورو دي (إيثيلين ديامين) كوبالت (III).
برومو- تريس- (ثلاثي فينيل فوسفين) بلاتينيوم (II) بروميد.
في الحالات التي يربط فيها ligand اثنين من الأيونات المركزية ، يتم استخدام الحرف اليوناني قبل اسمهμ.
تسمى هذه الروابط كوبريوأدرجت أخيرًا.
7.4. السندات الكيميائية وهيكل المركبات المعقدة
تلعب تفاعلات المتلقي المانح بين اللجند والذرة المركزية دورًا مهمًا في تكوين المركبات المعقدة. عادة ما يكون المتبرع بزوج الإلكترون عبارة عن يجند. المستقبل هو ذرة مركزية لها مدارات حرة. هذه الرابطة قوية ولا تنكسر عندما يذوب المعقد (غير مؤين) ، ويسمى تنسيق.
جنبا إلى جنب مع السندات o ، تتشكل السندات π بواسطة آلية المتبرع المتلقي. في هذه الحالة ، يعمل أيون المعدن كمتبرع ، حيث يتبرع بإلكتروناته المزدوجة إلى الربيطة ، التي لديها مدارات شاغرة مواتية بقوة. تسمى هذه العلاقات dative. يتم تشكيلها:
أ) بسبب تداخل المدارات p الشاغرة للمعدن مع المدار d للمعدن ، حيث توجد إلكترونات لم تدخل في رابطة σ ؛
ب) عندما تتداخل المدارات d الشاغرة للرابط مع المدارات d المملوءة للمعدن.
مقياس قوتها هو درجة التداخل بين مدارات الليجند والذرة المركزية. يحدد اتجاه روابط الذرة المركزية هندسة المجمع. لشرح اتجاه الروابط ، يتم استخدام مفهوم تهجين المدارات الذرية للذرة المركزية. المدارات الهجينة للذرة المركزية هي نتيجة لخلط المدارات الذرية غير المتكافئة ، ونتيجة لذلك ، يتغير شكل وطاقة المدارات بشكل متبادل ، وتتشكل مدارات ذات شكل وطاقة متطابقين جديدين. عدد المدارات الهجينة يساوي دائمًا عدد المدارات الأصلية. توجد السحب الهجينة في الذرة على أقصى مسافة من بعضها البعض (الجدول 7.1).
الجدول 7.1.أنواع تهجين المدارات الذرية لعامل معقد وهندسة بعض المركبات المعقدة
يتم تحديد التركيب المكاني للمجمع حسب نوع تهجين مدارات التكافؤ وعدد أزواج الإلكترونات غير المشتركة الموجودة في مستوى طاقة التكافؤ.
يتم تحديد كفاءة تفاعل متلقي المانح بين الترابط والعامل المركب ، وبالتالي ، قوة الرابطة بينهما (استقرار المجمع) من خلال قابليتها للاستقطاب ، أي القدرة على تحويل أغلفة الإلكترونات الخاصة بهم تحت تأثير خارجي. على هذا الأساس ، يتم تقسيم الكواشف إلى "الصعب"أو منخفض الاستقطاب ، و "لين" -سهل الاستقطاب. تعتمد قطبية الذرة أو الجزيء أو الأيون على حجمها وعدد طبقات الإلكترون. كلما كان نصف قطر الجسيم وإلكتروناته أصغر ، قل استقطابه. كلما كان نصف القطر أصغر وكلما قل عدد الإلكترونات التي يمتلكها الجسيم ، كان الاستقطاب أسوأ.
تشكل الأحماض الصلبة مجمعات قوية (صلبة) مع ذرات O و N و F الكهربية من الروابط (القواعد الصلبة) ، بينما تشكل الأحماض اللينة مجمعات قوية (ناعمة) مع ذرات متبرعة P و S و I من الروابط ذات القدرة الكهربية المنخفضة وقابلية الاستقطاب العالية. نلاحظ هنا تجسيد المبدأ العام "مثل بالمثل".
بسبب صلابتها ، لا تشكل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم عمليا معقدات مستقرة مع الركائز الحيوية وتوجد في الوسائط الفسيولوجية في شكل مجمعات مائية. تشكل الأيونات Ca 2 + و Mg 2 + مجمعات مستقرة تمامًا مع البروتينات ، وبالتالي في الوسائط الفسيولوجية تكون في كل من الحالة الأيونية والمربوطة.
تشكل أيونات العناصر d مجمعات قوية ذات ركائز حيوية (بروتينات). والأحماض اللينة الكادميوم والرصاص والزئبق شديدة السمية. أنها تشكل مجمعات قوية مع البروتينات التي تحتوي على مجموعات R-SH سلفهيدريل:
أيون السيانيد سام. يتفاعل الترابط الناعم بشكل فعال مع المعادن d في المجمعات ذات الركائز الحيوية ، مما يؤدي إلى تنشيط الأخير.
7.5 التخلص من المركبات المعقدة. استقرار المجمعات. المعقدات اللاصقة والخاملة
عندما يتم إذابة المركبات المعقدة في الماء ، فإنها عادة ما تتحلل إلى أيونات من المجالات الخارجية والداخلية ، مثل الإلكتروليتات القوية ، لأن هذه الأيونات مرتبطة أيونوجينيًا ، بشكل أساسي عن طريق القوى الكهروستاتيكية. يقدر هذا على أنه التفكك الأساسي للمركبات المعقدة.
التفكك الثانوي للمركب المعقد هو تفكك المجال الداخلي إلى مكوناته المكونة. تستمر هذه العملية وفقًا لنوع الإلكتروليتات الضعيفة ، نظرًا لأن جزيئات الكرة الداخلية متصلة بطريقة غير أيونية (تساهميًا). التفكك له طابع تدريجي:
للحصول على خاصية نوعية لاستقرار المجال الداخلي لمركب معقد ، يتم استخدام ثابت التوازن الذي يصف تفككه الكامل ، يسمى ثابت عدم الاستقرار المعقد(كن). بالنسبة للأنيون المركب ، يكون التعبير عن ثابت عدم الاستقرار بالشكل:
كلما كانت قيمة Kn أصغر ، كلما كان المجال الداخلي للمركب المعقد أكثر استقرارًا ، أي كلما قل تفككه في محلول مائي. في الآونة الأخيرة ، بدلاً من Kn ، يتم استخدام قيمة ثابت الاستقرار (Ku) - مقلوب Kn. كلما زادت قيمة Ku ، زاد استقرار المجمع.
تجعل ثوابت الاستقرار من الممكن التنبؤ باتجاه عمليات تبادل الترابط.
في محلول مائي ، يوجد أيون المعدن في شكل معقدات مائية: 2+ - حديد هيكسااكوا (II) ، 2 + - نحاس رباعي (II). عند كتابة الصيغ للأيونات المميهة ، لا تتم الإشارة إلى جزيئات الماء المنسقة لقشرة الماء ، ولكنها ضمنية. يعتبر تكوين مركب بين أيون فلز وبعض الترابط بمثابة تفاعل لاستبدال جزيء الماء في كرة التنسيق الداخلية بواسطة هذا الترابط.
تستمر تفاعلات تبادل Ligand وفقًا لآلية تفاعلات S N من النوع. علي سبيل المثال:
تشير قيم ثوابت الاستقرار الواردة في الجدول 7.2 إلى أنه بسبب عملية التكوين المعقدة ، يحدث ارتباط قوي للأيونات في المحاليل المائية ، مما يشير إلى فعالية استخدام هذا النوع من التفاعل للأيونات الرابطة ، خاصة مع الروابط المتعددة.
الجدول 7.2.استقرار مجمعات الزركونيوم
على عكس تفاعلات التبادل الأيوني ، غالبًا ما لا يكون تكوين المركبات المعقدة عملية شبه فورية. على سبيل المثال ، عندما يتفاعل الحديد (III) مع حمض النتريل ثلاثي ميثيلين فوسفونيك ، يتم إنشاء التوازن بعد 4 أيام. بالنسبة للخصائص الحركية للمجمعات ، يتم استخدام المفاهيم - شفوي(سريع الاستجابة) و خامل(يتفاعل ببطء). وفقًا لاقتراح G. Taube ، تعتبر المجمعات القابلة للتغير هي تلك التي تتبادل الروابط الترابطية تمامًا لمدة دقيقة واحدة في درجة حرارة الغرفة وتركيز المحلول 0.1 م. ومن الضروري التمييز بوضوح بين المفاهيم الديناميكية الحرارية [قوية (مستقرة) / هشة (غير مستقرة)] وحركية [خاملة ومتغيرة].
في المجمعات القابلة للتغير ، يحدث استبدال الترابط بسرعة ويتم تحقيق التوازن بسرعة. في المجمعات الخاملة ، يستمر استبدال الترابط ببطء.
لذلك ، فإن المركب الخامل 2 + في بيئة حمضية غير مستقر ديناميكيًا حراريًا: ثابت عدم الاستقرار هو 10 -6 ، والمركب اللاصق 2- ثابت جدًا: ثابت الاستقرار هو 10-30. يربط Taube قابلية المجمعات بالبنية الإلكترونية للذرة المركزية. يتميز خمول المجمعات بشكل أساسي بالأيونات ذات القشرة d غير الكاملة. تشمل المجمعات الخاملة Co ، Cr. مجمعات السيانيد للعديد من الكاتيونات ذات المستوى الخارجي s 2 p 6 قابلة للتغير.
7.6. الخصائص الكيميائية للمركبات
تؤثر عمليات التكوين المعقد عمليًا على خصائص جميع الجسيمات المكونة للمجمع. كلما زادت قوة الروابط بين اللجند وعامل التعقيد ، قل ظهور خصائص الذرة المركزية والروابط في المحلول ، وكلما كانت ميزات المجمع أكثر وضوحًا.
تُظهر المركبات المعقدة نشاطًا كيميائيًا وبيولوجيًا نتيجة عدم التشبع التناسقي للذرة المركزية (توجد مدارات حرة) ووجود أزواج من الإلكترونات الحرة من الروابط. في هذه الحالة ، يحتوي المركب على خصائص محبة للكهرباء والنووية تختلف عن تلك الموجودة في الذرة المركزية والروابط.
من الضروري مراعاة التأثير على النشاط الكيميائي والبيولوجي لهيكل غلاف الترطيب للمجمع. عملية التعليم
يؤثر تقليل المجمعات على الخصائص الحمضية القاعدية للمركب المعقد. يصاحب تكوين الأحماض المعقدة زيادة في قوة الحمض أو القاعدة ، على التوالي. لذلك ، عندما تتشكل الأحماض المعقدة من الأحماض البسيطة ، تقل طاقة الارتباط مع أيونات H + وتزداد قوة الحمض وفقًا لذلك. إذا كان هناك OH - أيون في الكرة الخارجية ، فإن الرابطة بين الكاتيون المعقد وأيون الهيدروكسيد للكرة الخارجية تتناقص ، وتزداد الخصائص الأساسية للمركب. على سبيل المثال ، هيدروكسيد النحاس Cu (OH) 2 هو قاعدة ضعيفة وقابلة للذوبان بشكل ضئيل. تحت تأثير الأمونيا عليها ، تتشكل الأمونيا النحاسية (OH) 2. تنخفض كثافة الشحنة بمقدار 2 + مقارنةً بـ Cu 2 + ، وتضعف الرابطة مع OH - أيونات ، وتتصرف (OH) 2 كقاعدة قوية. عادة ما تكون الخصائص الحمضية القاعدية للروابط المرتبطة بعامل المركب أكثر وضوحًا من الخصائص الحمضية القاعدية لها في الحالة الحرة. على سبيل المثال ، يُظهر الهيموغلوبين (Hb) أو أوكسي هيموغلوبين (HbO 2) خواصًا حمضية بسبب مجموعات الكربوكسيل الحرة لبروتين الغلوبين ، وهو يجند HHb H + Hb -. في الوقت نفسه ، يظهر أنيون الهيموجلوبين ، بسبب المجموعات الأمينية لبروتين الغلوبين ، الخصائص الأساسية وبالتالي يربط أكسيد ثاني أكسيد الكربون الحمضي لتكوين أنيون كاربامينوهيموغلوبين (HbCO 2 -): CO 2 + Hb - HbCO 2 - .
تظهر المجمعات خصائص الأكسدة والاختزال بسبب تحولات الأكسدة والاختزال لعامل المركب ، والتي تشكل حالات أكسدة مستقرة. تؤثر عملية التعقيد بشدة على قيم إمكانات الاختزال لعناصر د. إذا كان الشكل المختزل للكاتيونات يشكل معقدًا أكثر استقرارًا مع الارتباط المعطى من شكله المؤكسد ، فإن قيمة الإمكانات تزداد. يحدث انخفاض في القيمة المحتملة عندما يشكل الشكل المؤكسد معقدًا أكثر استقرارًا.على سبيل المثال ، تحت تأثير العوامل المؤكسدة: النتريت ، النترات ، NO 2 ، H 2 O 2 ، يتم تحويل الهيموغلوبين إلى ميثيموغلوبين نتيجة لأكسدة الذرة المركزية.
يستخدم المدار السادس في تكوين أوكسي هيموغلوبين. ويشارك نفس المدار في تكوين رابطة مع أول أكسيد الكربون. نتيجة لذلك ، يتم تكوين مركب macrocyclic بالحديد - كربوكسي هيموغلوبين. هذا المركب أكثر استقرارًا بـ 200 مرة من مركب الحديد والأكسجين في الهيم.
أرز. 7.1التحولات الكيميائية للهيموجلوبين في جسم الإنسان. مخطط من الكتاب: Slesarev V.I. أساسيات الكيمياء الحية ، 2000
يؤثر تكوين الأيونات المعقدة على النشاط التحفيزي للأيونات المعقدة. في بعض الحالات ، يتزايد النشاط. ويرجع ذلك إلى التكوين في محلول الأنظمة الهيكلية الكبيرة التي يمكن أن تشارك في إنشاء منتجات وسيطة وتقليل طاقة التنشيط للتفاعل. على سبيل المثال ، إذا تمت إضافة Cu 2+ أو NH 3 إلى H 2 O 2 ، فلا يتم تسريع عملية التحلل. في وجود المركب 2+ ، الذي يتكون في وسط قلوي ، يتم تسريع تحلل بيروكسيد الهيدروجين بمقدار 40 مليون مرة.
لذلك ، على الهيموغلوبين ، يمكن للمرء أن يأخذ في الاعتبار خصائص المركبات المعقدة: القاعدة الحمضية ، والتكوين المعقد والاختزال.
7.7 تصنيف المركبات المعقدة
هناك عدة أنظمة تصنيف للمركبات المعقدة تعتمد على مبادئ مختلفة.
1. حسب انتماء المركب المركب إلى فئة معينة من المركبات:
الأحماض المركبة H 2 ؛
قواعد معقدة OH ؛
الأملاح المعقدة ك 4.
2. بحكم طبيعة الليجند: مجمعات مائية ، أمونيا ، معقدات أسيدو (أنيونات من أحماض مختلفة ، K 4 ، تعمل كروابط ؛ مجمعات هيدروكسيل (مجموعات هيدروكسيل ، K 3 ، مثل ligands) ؛ مجمعات مع روابط كبيرة حلقية ، داخلها ذرة.
3. بعلامة شحنة المركب: الموجبة - الكاتيون المركب في المركب المركب Cl 3؛ أنيوني - أنيون معقد في مركب معقد ك ؛ محايد - شحنة المجمع تساوي 0. لا يحتوي المركب المعقد للكرة الخارجية ، على سبيل المثال ، على. هذه هي صيغة دواء مضاد للسرطان.
4. حسب الهيكل الداخلي للمجمع:
أ) اعتمادًا على عدد ذرات العامل المركب: أحادي النواة- يتضمن تكوين الجسيم المعقد ذرة واحدة من العامل المركب ، على سبيل المثال Cl 3 ؛ متعدد النواة- في تكوين الجسيم المعقد هناك عدة ذرات من العامل المركب - مركب بروتين الحديد:
ب) اعتمادًا على عدد أنواع الروابط ، يتم تمييز المجمعات: متجانسة (يجند واحد) ،تحتوي على نوع واحد من الترابط ، على سبيل المثال 2+ ، وغير متجانسة (متعدد يجند)- نوعان من الروابط أو أكثر ، على سبيل المثال Pt (NH 3) 2 Cl 2. يضم المجمع NH 3 و Cl - ligands. بالنسبة للمركبات المعقدة التي تحتوي على روابط مختلفة في المجال الداخلي ، فإن التماثل الهندسي هو سمة مميزة ، عندما ، مع نفس تكوين الكرة الداخلية ، توجد الروابط الموجودة فيها بشكل مختلف بالنسبة لبعضها البعض.
تختلف الأيزومرات الهندسية للمركبات المعقدة ليس فقط في الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، ولكن أيضًا في النشاط البيولوجي. يحتوي الأيزومر cis لـ Pt (NH 3) 2 Cl 2 على نشاط مضاد للورم واضح ، لكن الأيزومر العابر ليس كذلك ؛
ج) اعتمادًا على ثبات الروابط المكونة لمجمعات أحادية النواة ، يمكن تمييز المجموعات التالية:
مجمعات أحادية النواة مع روابط أحادية النواة ، على سبيل المثال 3+ ؛
مجمعات أحادية النواة مع روابط متعددة الكتل. تسمى المركبات المعقدة ذات الروابط المتعددة مركبات مخلبية
د) الأشكال الحلقية وغير الحلقية للمركبات المعقدة.
7.8 مركبات خلوية. المركبات. يعقد
تسمى الهياكل الحلقية التي تتشكل نتيجة إضافة أيون معدني إلى ذرتين أو أكثر من الذرات المانحة تنتمي إلى جزيء عامل مخلب واحد مركبات مخلبة.على سبيل المثال ، جلايسينات النحاس:
في نفوسهم ، فإن العامل المركب ، كما كان ، يؤدي داخل الترابط ، مغطى بالروابط ، مثل المخالب ، وبالتالي ، إذا كانت الأشياء الأخرى متساوية ، فهي أكثر ثباتًا من المركبات التي لا تحتوي على دورات. الأكثر استقرارًا هي الدورات التي تتكون من خمسة أو ستة روابط.تم صياغة هذه القاعدة لأول مرة بواسطة L.A. تشوغاييف. فرق
يسمى استقرار المركب المخلبي واستقرار نظيره غير الدوري تأثير كلاب.
تعمل الروابط المتعددة التي تحتوي على نوعين من المجموعات كعامل مخلب:
1) مجموعات قادرة على تكوين روابط قطبية تساهمية بسبب تفاعلات التبادل (مانحون بروتون ، متقبلات زوج الإلكترون) -CH 2 COOH ، -CH 2 PO (OH) 2 ، -CH 2 SO 2 OH ، - مجموعات حمض (مراكز) ؛
2) مجموعات المانحين لزوج الإلكترون: ≡N ،> NH ،> C = O ، -S- ، -OH ، - المجموعات الرئيسية (المراكز).
إذا كانت هذه الروابط تشبع مجال التنسيق الداخلي للمركب وتحييد شحنة أيون المعدن تمامًا ، فإن المركبات تسمى intracomplex.على سبيل المثال ، جلايسينات النحاس. لا يوجد مجال خارجي في هذا المجمع.
تسمى مجموعة كبيرة من المواد العضوية التي تحتوي على مراكز أساسية وحمضية في الجزيء مركبات.هذه أحماض بولياسيك. تسمى المركبات المخلبة المكونة من المركبونات عند التفاعل مع أيونات المعادن كومبليكسونات ،على سبيل المثال ، مركب المغنيسيوم مع حمض إيثيلين أمينيتتراسيتيك:
في محلول مائي ، يوجد المركب في شكل أنيوني.
المركبات والمركبات هي نموذج بسيط للمركبات الأكثر تعقيدًا للكائنات الحية: الأحماض الأمينية ، والببتيدات المتعددة ، والبروتينات ، والأحماض النووية ، والإنزيمات ، والفيتامينات ، والعديد من المركبات الذاتية الأخرى.
حاليًا ، يتم إنتاج مجموعة كبيرة من المركبات الاصطناعية ذات المجموعات الوظيفية المختلفة. يتم عرض صيغ المركبات الرئيسية أدناه:
يمكن للمركبات ، في ظل ظروف معينة ، توفير أزواج إلكترونية غير مشتركة (عدة) لتشكيل رابطة تنسيق مع أيون معدني (عنصر s- أو p- أو d). نتيجة لذلك ، يتم تكوين مركبات مستقرة من النوع المخلبي مع حلقات مكونة من 4 أو 5 أو 6 أو 8 ذرات. يستمر التفاعل على مدى واسع من الأس الهيدروجيني. اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني ، تتشكل طبيعة العامل المركب ، ونسبته مع يجند ، ومركبات من مختلف القوة وقابلية الذوبان. يمكن تمثيل كيمياء تكوين المركبات بالمعادلات باستخدام ملح الصوديوم في EDTA (Na 2 H 2 Y) كمثال ، والذي ينفصل في محلول مائي: Na 2 H 2 Y → 2Na + H 2 Y 2- ، ويتفاعل أيون H 2 Y 2 مع معادن الأيونات ، بغض النظر عن درجة أكسدة الكاتيون المعدني ، وغالبًا ما يتفاعل أيون معدني واحد (1: 1) مع جزيء مركب واحد. يستمر التفاعل كميًا (Kp> 10 9).
تُظهر المعقدات والمركبات خصائص مذبذبة في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني ، والقدرة على المشاركة في تفاعلات تقليل الأكسدة ، والتكوين المعقد ، وتشكيل مركبات ذات خصائص مختلفة اعتمادًا على درجة أكسدة المعدن ، وتشبعه التنسيقي ، ولها خصائص محبة للكهرباء والنووية. . كل هذا يحدد القدرة على ربط عدد كبير من الجسيمات ، مما يسمح لكمية صغيرة من الكاشف بحل المشكلات الكبيرة والمتنوعة.
ميزة أخرى لا جدال فيها للمركبات والمركبات هي انخفاض سميتها والقدرة على تحويل الجزيئات السامة
في المواد منخفضة السمية أو حتى النشطة بيولوجيا. لا تتراكم منتجات تحلل المركبات في الجسم وهي غير ضارة. الميزة الثالثة للمركبات هي إمكانية استخدامها كمصدر للعناصر النزرة.
ترجع زيادة قابلية الهضم إلى حقيقة أن عنصر التتبع يتم إدخاله في شكل نشط بيولوجيًا وله نفاذية غشاء عالية.
7.9. المركبات المعدنية المحتوية على الفوسفور - شكل فعال لتحول العناصر الدقيقة والكلية إلى حالة نشطة بيولوجيًا ونموذجًا لدراسة التأثير البيولوجي للعناصر الكيميائية
مفهوم النشاط البيولوجييغطي مجموعة واسعة من الظواهر. من وجهة نظر العمل الكيميائي ، تُفهم المواد النشطة بيولوجيًا (BAS) عمومًا على أنها مواد يمكن أن تعمل على النظم البيولوجية ، وتنظم نشاطها الحيوي.
يتم تفسير القدرة على مثل هذا التأثير على أنها القدرة على إظهار النشاط البيولوجي. يمكن أن يتجلى التنظيم في آثار التحفيز والقمع وتطوير تأثيرات معينة. أقصى مظهر من مظاهر النشاط البيولوجي هو عمل مبيد بيولوجي ،عندما ، نتيجة لتأثير مادة مبيد حيوي على الجسم ، تموت الأخيرة. في التركيزات المنخفضة ، في معظم الحالات ، يكون للمبيدات الحيوية تأثير محفز وليس قاتل على الكائنات الحية.
عدد كبير من هذه المواد معروف حاليا. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، يتم استخدام استخدام المواد النشطة بيولوجيًا المعروفة بشكل غير كافٍ ، وغالبًا بكفاءة بعيدة عن الحد الأقصى ، وغالبًا ما يؤدي الاستخدام إلى آثار جانبية يمكن القضاء عليها عن طريق إدخال المعدلات في المواد النشطة بيولوجيًا.
تشكل المركبات المحتوية على الفوسفور مركبات ذات خصائص مختلفة اعتمادًا على الطبيعة ودرجة أكسدة المعدن وتشبع التنسيق وتكوين وهيكل قشرة الهيدرات. كل هذا يحدد الوظائف المتعددة للمركبات ، وقدرتها الفريدة على عمل المقاييس الفرعية ،
تأثير أيون مشترك ويوفر تطبيقًا واسعًا في الطب والبيولوجيا والبيئة وفي مختلف قطاعات الاقتصاد الوطني.
عندما ينسق أيون المعدن المركب ، يتم إعادة توزيع كثافة الإلكترون. نظرًا لمشاركة زوج إلكترون وحيد في تفاعل المتبرع والمقبول ، تنتقل كثافة الإلكترون للرابط (المركب) إلى الذرة المركزية. يساهم انخفاض الشحنة السالبة نسبيًا على الترابط في انخفاض تنافر كولوم للكواشف. لذلك ، يصبح الارتباط الترابطي المنسق أكثر سهولة للهجوم بواسطة كاشف محب للنواة يحتوي على كثافة إلكترون زائدة في مركز التفاعل. يؤدي تحول كثافة الإلكترون من عامل التعقيد إلى أيون المعدن إلى زيادة نسبية في الشحنة الموجبة لذرة الكربون ، وبالتالي إلى تسهيل هجومها بواسطة الكاشف المحب للنواة ، أيون الهيدروكسيل. من بين الإنزيمات التي تحفز عمليات التمثيل الغذائي في النظم البيولوجية ، يحتل المركب الهيدروكسيل أحد الأماكن المركزية في آلية العمل الأنزيمي وإزالة السموم من الجسم. نتيجة للتفاعل متعدد النقاط للإنزيم مع الركيزة ، يحدث الاتجاه ، مما يضمن تقارب المجموعات النشطة في المركز النشط ونقل التفاعل إلى النظام داخل الجزيء ، قبل أن يبدأ التفاعل وتتشكل حالة الانتقال ، مما يضمن الوظيفة الأنزيمية لـ FCM.يمكن أن تحدث التغييرات التوافقية في جزيئات الإنزيم. يخلق التنسيق ظروفًا إضافية لتفاعل الأكسدة والاختزال بين الأيون المركزي والرابط ، حيث يتم إنشاء رابطة مباشرة بين العامل المؤكسد وعامل الاختزال ، مما يضمن نقل الإلكترونات. يمكن تمييز مجمعات المعادن الانتقالية FCM من خلال انتقالات الإلكترون من النوع LM و M-L و M-LM ، حيث تشارك مدارات كل من المعدن (M) و ligands (L) ، والتي ترتبط على التوالي في المجمع بواسطة روابط متقبل المانح. يمكن للمركبات أن تعمل كجسر تتأرجح فيه إلكترونات المجمعات متعددة النوى بين الذرات المركزية لعنصر واحد أو عنصر مختلف في حالات الأكسدة المختلفة. (مجمعات نقل الإلكترون والبروتون).تحدد المركّبات الخصائص المختزلة للمركبّات المعدنية ، مما يسمح لها بإظهار خصائص مضادة للأكسدة عالية ، وخصائص تكيفية ، ووظائف استتبابية.
لذلك ، تقوم المركبات بتحويل العناصر الدقيقة إلى شكل نشط بيولوجيًا يمكن الوصول إليه من قبل الجسم. أنها تشكل مستقرة
جزيئات أكثر تشبعًا من الناحية التناسقية ، غير قادرة على تدمير المركبات الحيوية ، وبالتالي الأشكال منخفضة السمية. يعمل Complexonates بشكل إيجابي في انتهاك لاستتباب العناصر الدقيقة في الجسم. تعمل أيونات العناصر الانتقالية في شكل المركب في الجسم كعامل يحدد الحساسية العالية للخلايا للعناصر الدقيقة من خلال مشاركتها في إنشاء تدرج عالي التركيز ، وهو إمكانات الغشاء. المركبات المعدنية الانتقالية FKM لها خصائص بيولوجية التنظيم.
يوفر وجود المراكز الحمضية والأساسية في تكوين FCM خصائص مذبذبة ومشاركتها في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي (حالة isohydric).
مع زيادة عدد المجموعات الفسفونية في تكوين المركب ، يتغير تكوين وظروف تكوين مجمعات قابلة للذوبان وقابلة للذوبان بشكل سيئ. تؤدي الزيادة في عدد المجموعات الفسفونية إلى تفضيل تكوين مجمعات قليلة الذوبان في نطاق أس هيدروجيني أوسع وتغيير مساحة وجودها إلى المنطقة الحمضية. يحدث تحلل المجمعات عند درجة حموضة تزيد عن 9.
مكّنت دراسة عمليات التكوين المعقد باستخدام المركّبات من تطوير طرق لتوليف المُنظِّمات الحيوية:
منبهات النمو ذات التأثير المطول في شكل غرواني كيميائي هي مركبات متعددة النوى متجانسة وغير متجانسة من التيتانيوم والحديد ؛
محفزات النمو في شكل قابل للذوبان في الماء. وهي عبارة عن مركبات تيتانيوم مختلطة ليجند تعتمد على المركبونات ورابط غير عضوي ؛
مثبطات النمو - المركبات المحتوية على الفوسفور من العناصر S.
تمت دراسة التأثير البيولوجي للمستحضرات المحضرة على النمو والتطور في تجربة مزمنة على النباتات والحيوانات والبشر.
التنظيم البيولوجي- هذا اتجاه علمي جديد يسمح لك بتنظيم اتجاه العمليات الكيميائية الحيوية وشدتها ، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في الطب وتربية الحيوانات وإنتاج المحاصيل. يرتبط بتطوير طرق لاستعادة الوظيفة الفسيولوجية للجسم من أجل الوقاية من الأمراض والأمراض المرتبطة بالعمر وعلاجها. يمكن تصنيف المركبات والمركبات المعقدة القائمة عليها على أنها مركبات نشطة بيولوجيًا واعدة. أظهرت دراسة تأثيرها البيولوجي في تجربة مزمنة أن الكيمياء أعطت في أيدي الأطباء ،
مربي الماشية والمهندسين الزراعيين وعلماء الأحياء ، أداة جديدة واعدة تسمح لك بالتأثير بنشاط على خلية حية ، وتنظيم الظروف الغذائية ، ونمو الكائنات الحية وتطورها.
أظهرت دراسة عن سمية المركبات والمركبات المستخدمة الغياب التام لتأثير الأدوية على الأعضاء المكونة للدم ، وضغط الدم ، والإثارة ، ومعدل التنفس: لم يلاحظ أي تغيير في وظائف الكبد ، ولا يوجد تأثير سام على شكل الأنسجة و تم الكشف عن الأعضاء. ملح البوتاسيوم في HEDP ليس له سمية بجرعة 5-10 مرات أعلى من الجرعة العلاجية (10-20 مجم / كجم) في الدراسة لمدة 181 يومًا. لذلك ، يتم تصنيف المركبات كمركبات منخفضة السمية. يتم استخدامها كأدوية لمكافحة الأمراض الفيروسية والتسمم بالمعادن الثقيلة والعناصر المشعة واضطرابات استقلاب الكالسيوم والأمراض المستوطنة وعدم توازن العناصر الدقيقة في الجسم. لا تخضع المركبات والمركبات المحتوية على الفوسفور للتحلل الضوئي.
التلوث التدريجي للبيئة بالمعادن الثقيلة - منتجات النشاط الاقتصادي البشري عامل بيئي دائم. يمكن أن تتراكم في الجسم. ففائضها ونقصها يسبب تسمم الجسم.
تحتفظ المركبات المعدنية بتأثير مخلب على الليجند (المركب) في الجسم ولا غنى عنها للحفاظ على التوازن المعدني ليجند. يتم تحييد المعادن الثقيلة المدمجة إلى حد ما في الجسم ، وقدرة الامتصاص المنخفضة تمنع انتقال المعادن على طول السلاسل الغذائية ، ونتيجة لذلك ، يؤدي ذلك إلى "تمين بيولوجي" معين لتأثيرها السام ، وهو أمر مهم بشكل خاص لجبال الأورال منطقة. على سبيل المثال ، ينتمي أيون الرصاص الحر إلى سموم الثيول ، كما أن المركب القوي للرصاص مع حمض إيثيلين أمينيتترا أسيتيك منخفض السمية. لذلك ، تتمثل إزالة السموم من النباتات والحيوانات في استخدام المركبات المعدنية. يعتمد على مبدأين من مبادئ الديناميكا الحرارية: قدرتها على تكوين روابط قوية مع الجسيمات السامة ، وتحويلها إلى مركبات ضعيفة الذوبان أو مستقرة في محلول مائي ؛ عدم قدرتهم على تدمير المركبات الحيوية الذاتية. في هذا الصدد ، نعتبر اتجاهًا مهمًا في مكافحة التسمم البيئي والحصول على منتجات صديقة للبيئة - وهذا علاج معقد للنباتات والحيوانات.
تم إجراء دراسة حول تأثير معالجة النبات بمركبات من معادن مختلفة في ظل تكنولوجيا الزراعة المكثفة.
البطاطس على تكوين العناصر الدقيقة لدرنات البطاطس. احتوت عينات الدرنات على 105-116 مجم / كجم من الحديد ، و16-20 مجم / كجم منجنيز ، و 13-18 مجم / كجم من النحاس ، و11-15 مجم / كجم من الزنك. تعتبر نسبة ومحتوى العناصر الدقيقة نموذجية للأنسجة النباتية. الدرنات التي تزرع مع أو بدون استخدام المركبات المعدنية لها نفس التركيب الأولي تقريبًا. لا يخلق استخدام المخلّبات ظروفًا لتراكم المعادن الثقيلة في الدرنات. المركبونات ، بدرجة أقل من أيونات المعادن ، تمتصها التربة ، وهي مقاومة لتأثيراتها الميكروبيولوجية ، مما يسمح بالاحتفاظ بها في محلول التربة لفترة طويلة. الأثر هو 3-4 سنوات. تتحد بشكل جيد مع مبيدات الآفات المختلفة. المعدن في المجمع له سمية أقل. المركبات المعدنية المحتوية على الفوسفور لا تهيج الغشاء المخاطي للعين ولا تضر الجلد. لم يتم تحديد خصائص التحسس ، ولم يتم توضيح الخصائص التراكمية لمركبات التيتانيوم ، وفي بعض الحالات يتم التعبير عنها بشكل ضعيف للغاية. معامل التراكم هو 0.9-3.0 ، مما يشير إلى خطر محتمل منخفض للتسمم الدوائي المزمن.
تعتمد المركبات المحتوية على الفوسفور على رابطة الفوسفور والكربون (C-P) ، والتي توجد أيضًا في النظم البيولوجية. وهو جزء من الفوسفونوليبيدات والفوسفونوجليكان والبروتينات الفوسفورية لأغشية الخلايا. الدهون التي تحتوي على مركبات أمينوفوسفونية مقاومة للتحلل المائي الأنزيمي ، وتوفر الاستقرار ، وبالتالي ، الأداء الطبيعي لأغشية الخلايا الخارجية. نظائرها الاصطناعية من البيروفوسفات - diphosphonates (Р-С-Р) أو (Р-С-С-Р) بجرعات كبيرة تعطل استقلاب الكالسيوم ، وفي جرعات صغيرة تطبيعها. Diphosphonates فعالة في فرط شحميات الدم واعدة من وجهة نظر الصيدلة.
Diphosphonates التي تحتوي على روابط P-C-P هي عناصر هيكلية للنظم الحيوية. فهي فعالة من الناحية البيولوجية ونظائرها من البيروفوسفات. ثبت أن Diphosphonates فعالة في علاج الأمراض المختلفة. Diphosphonates هي مثبطات نشطة لتمعدن العظام وارتشافها. تحول المركبات العناصر الدقيقة إلى شكل نشط بيولوجيًا يمكن الوصول إليه للجسم ، وتشكل جزيئات مستقرة وأكثر تشبعًا من الناحية التناسقية غير قادرة على تدمير المركبات الحيوية ، وبالتالي أشكال منخفضة السمية. يحددون الحساسية العالية للخلايا لتتبع العناصر ، والمشاركة في تكوين تدرج عالي التركيز. قادرة على المشاركة في تكوين مركبات التيتانيوم متعددة النوى
من نوع مختلف - مجمعات نقل الإلكترون والبروتون ، والمشاركة في التنظيم الحيوي لعمليات التمثيل الغذائي ، ومقاومة الجسم ، والقدرة على تكوين روابط مع الجسيمات السامة ، وتحويلها إلى مجمعات داخلية ضعيفة الذوبان أو قابلة للذوبان ، ومستقرة ، وغير مدمرة. لذلك ، فإن استخدامها لإزالة السموم ، والتخلص من الجسم ، والحصول على منتجات صديقة للبيئة (العلاج المركب) ، وكذلك في الصناعة للتجديد والتخلص من النفايات الصناعية للأحماض غير العضوية والأملاح المعدنية الانتقالية يعد أمرًا واعدًا للغاية.
7.10. تبادل البراميل واستبدال المعادن
الرصيد. الخلود
إذا كان هناك العديد من الروابط التي تحتوي على أيون معدني واحد أو عدة أيونات معدنية مع رابط واحد قادر على تكوين مركبات معقدة في النظام ، فيتم ملاحظة العمليات المتنافسة: في الحالة الأولى ، يكون توازن تبادل الترابط هو التنافس بين الروابط على أيون معدني ، في الحالة الثانية ، توازن تبادل المعادن هو المنافسة بين الأيونات المعدنية للرابط. ستسود عملية تشكيل أكثر التعقيد دواما. على سبيل المثال ، يوجد في المحلول أيونات: المغنيسيوم والزنك والحديد (III) والنحاس والكروم (II) والحديد (II) والمنغنيز (II). عندما يتم إدخال كمية صغيرة من حمض الإيثيلين أمينيتتراسيتيك (EDTA) في هذا المحلول ، تحدث منافسة بين أيونات المعادن والارتباط بمركب الحديد (III) ، لأنه يشكل أكثر المركب استقرارًا مع EDTA.
يحدث تفاعل المعادن الحيوية (Mb) و bioligands (Lb) ، وتشكيل وتدمير المركبات الحيوية الحيوية (MbLb) باستمرار في الجسم:
في جسم الإنسان والحيوان والنبات ، توجد آليات مختلفة لحماية هذا التوازن والحفاظ عليه من مختلف أنواع الكائنات الحية الغريبة (المواد الغريبة) ، بما في ذلك أيونات المعادن الثقيلة. أيونات المعادن الثقيلة غير المرتبطة بمركب ومركبات الهيدروكسو الخاصة بها عبارة عن جزيئات سامة (Mt). في هذه الحالات ، جنبًا إلى جنب مع توازن الترابط المعدني الطبيعي ، قد ينشأ توازن جديد ، مع تكوين مجمعات أجنبية أكثر استقرارًا تحتوي على معادن سامة (MtLb) أو بروابط سامة (MbLt) ، والتي لا تفي
الوظائف البيولوجية الأساسية. عندما تدخل الجسيمات السامة الخارجية إلى الجسم ، تنشأ توازنات مشتركة ، ونتيجة لذلك ، تحدث منافسة العمليات. ستكون العملية السائدة هي العملية التي تؤدي إلى تكوين المركب الأكثر استقرارًا:
تؤدي انتهاكات استتباب الترابط المعدني إلى اضطرابات أيضية ، وتثبط نشاط الإنزيمات ، وتدمر المستقلبات المهمة مثل ATP ، وأغشية الخلايا ، وتعطل تدرج تركيز الأيونات في الخلايا. لذلك ، يتم إنشاء أنظمة حماية اصطناعية. يأخذ العلاج بالاستخلاب (العلاج المعقد) مكانه المناسب في هذه الطريقة.
العلاج بالاستخلاب هو إزالة الجزيئات السامة من الجسم ، بناءً على عملية إزالة معدن ثقيل مع مركب عنصر s. الأدوية المستخدمة لإزالة الجسيمات السامة الموجودة في الجسم تسمى مزيلات السموم.(إل جي). يعمل استخلاب الأنواع السامة بمركبات معدنية (Lg) على تحويل أيونات المعادن السامة (Mt) إلى أشكال ملزمة غير سامة (MtLg) مناسبة للعزل واختراق الأغشية ونقلها وإخراجها من الجسم. يحتفظون بتأثير مخلب في الجسم لكل من الليجند (المركب) والأيون المعدني. هذا يضمن التوازن المعدني للجسم. لذلك ، فإن استخدام المعقدات في الطب وتربية الحيوانات وإنتاج المحاصيل يوفر إزالة السموم من الجسم.
يمكن صياغة المبادئ الأساسية للديناميكا الحرارية للعلاج بالاستخلاب في موضعين.
1.يجب أن تربط مادة إزالة السموم (Lg) الأيونات السامة بشكل فعال (Mt ، Lt) ، ويجب أن تكون المركبات المشكلة حديثًا (MtLg) أقوى من تلك الموجودة في الجسم:
ثانيًا. يجب ألا يدمر مزيل السموم المركبات المعقدة الحيوية (MbLb) ؛ يجب أن تكون المركبات التي يمكن تكوينها أثناء تفاعل مزيل السموم والأيونات الحيوية (MbLg) أقل قوة من تلك الموجودة في الجسم:
7.11. استخدام المركبات والمركبات في الطب
لا تخضع جزيئات المركب عمليًا للانقسام أو أي تغيير في البيئة البيولوجية ، وهي سمة دوائية مهمة لها. المركبات غير قابلة للذوبان في الدهون وقابلة للذوبان في الماء بدرجة عالية ، لذلك فهي لا تخترق أو تخترق بشكل سيئ أغشية الخلايا ، وبالتالي: 1) لا تفرزها الأمعاء. 2) يحدث امتصاص العوامل المركبة فقط عند حقنها (يتم تناول البنسيلامين فقط عن طريق الفم) ؛ 3) في الجسم ، تنتشر المعقدات بشكل رئيسي في الفضاء خارج الخلية ؛ 4) يتم الإخراج من الجسم بشكل رئيسي عن طريق الكلى. هذه العملية سريعة.
تسمى المواد التي تقضي على آثار السموم على الهياكل البيولوجية وتعطيل السموم من خلال التفاعلات الكيميائية الترياق.
من أول الترياق المستخدم في العلاج بالاستخلاب البريطاني المضاد لغاز اللويزيت (BAL). يستخدم Unithiol حاليًا:
يزيل هذا الدواء بشكل فعال الزرنيخ والزئبق والكروم والبزموت من الجسم. الأكثر استخدامًا للتسمم بالزنك والكادميوم والرصاص والزئبق هي المركبونات والمركبات. يعتمد استخدامها على تكوين معقدات أقوى مع أيونات معدنية من مجمعات من نفس الأيونات مع مجموعات تحتوي على الكبريت من البروتينات والأحماض الأمينية والكربوهيدرات. تستخدم مستحضرات EDTA لإزالة الرصاص. إن إدخال جرعات كبيرة من الأدوية إلى الجسم أمر خطير ، لأنها تربط أيونات الكالسيوم ، مما يؤدي إلى تعطيل العديد من الوظائف. لذلك ، قم بتطبيق تتاسين(CaNa 2 EDTA) ، والذي يستخدم لإزالة الرصاص والكادميوم والزئبق والإيتريوم والسيريوم والمعادن الأرضية النادرة الأخرى والكوبالت.
منذ أول استخدام علاجي لـ tetacin في عام 1952 ، تم استخدام هذا الدواء على نطاق واسع في عيادة الأمراض المهنية ولا يزال يعتبر ترياقًا لا غنى عنه. آلية عمل التيتاسين مثيرة جدا للاهتمام. تحل المواد السامة للأيونات محل أيون الكالسيوم المنسق من التتاسين بسبب تكوين روابط أقوى مع الأكسجين و EDTA. يقوم أيون الكالسيوم بدوره بإزاحة أيوني الصوديوم المتبقيين:
يتم إدخال التيتاسين في الجسم على شكل محلول 5-10٪ ، أساسه محلول ملحي. لذلك ، بعد 1.5 ساعة بالفعل من الحقن داخل الصفاق ، يبقى 15 ٪ من جرعة التتاسين المعطاة في الجسم ، بعد 6 ساعات - 3 ٪ ، وبعد يومين - 0.5 ٪ فقط. يعمل الدواء بشكل فعال وسريع عند استخدام طريقة استنشاق إدارة التيتاسين. يمتص بسرعة ويدور في الدم لفترة طويلة. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم التيتاسين في الحماية من الغرغرينا الغازية. يثبط عمل أيونات الزنك والكوبالت ، وهي منشطة لإنزيم الليسيثيناز ، وهو توكسين للغرغرينا الغازية.
إن ارتباط المواد السامة بواسطة التيتاسين بمركب مخلبي منخفض السمية وأكثر متانة ، والذي لا يتلف ويسهل إفرازه من الجسم عن طريق الكلى ، يوفر إزالة السموم والتغذية المعدنية المتوازنة. إغلاق في الهيكل والتكوين لما قبل
باراتام EDTA هو ملح الصوديوم والكالسيوم لحمض ثنائي إيثيلين تريامين-بنتاسيتيك (CaNa 3 DTPA) - بنتاسينوملح الصوديوم لحمض ثنائي إيثيلين تريامين بينتافوسفونيك (Na 6 DTPF) - تريميفاسين.يستخدم البنتاسين بشكل أساسي للتسمم بمركبات الحديد والكادميوم والرصاص ، وكذلك لإزالة النويدات المشعة (التكنيشيوم والبلوتونيوم واليورانيوم).
ملح الصوديوم لحمض إيثيلين أمين أيزوبروبيل فوسفونيك (СаNa 2 EDTP) الفوسفيسينتستخدم بنجاح لإزالة الزئبق والرصاص والبريليوم والمنغنيز والأكتينيدات والمعادن الأخرى من الجسم. كومبليكسونات فعالة جدا في إزالة بعض الأنيونات السامة. على سبيل المثال ، يمكن التوصية باستخدام الكوبالت (II) إيثيلين ديامينيتراسيتات ، والذي يشكل مركبًا مختلطًا ليجند مع CN - ، كمضاد للتسمم بالسيانيد. هناك مبدأ مشابه يكمن وراء طرق إزالة المواد العضوية السامة ، بما في ذلك مبيدات الآفات التي تحتوي على مجموعات وظيفية ذات ذرات مانحة قادرة على التفاعل مع المعدن المركب.
دواء فعال الناجح(حمض ديمركابتوسكسينيك ، حمض ديمركابتوسكسينيك ، كيميت). إنه يربط بقوة جميع المواد السامة تقريبًا (Hg ، As ، Pb ، Cd) ، لكنه يزيل أيونات العناصر الحيوية (Cu ، Fe ، Zn ، Co) من الجسم ، لذلك لا يتم استخدامه أبدًا.
المركبات المحتوية على الفوسفور هي مثبطات قوية لتكوين بلورات الفوسفات وأكسالات الكالسيوم. كدواء مضاد للتكلس في علاج تحص بولي ، يُقترح ksidifon ، ملح البوتاسيوم والصوديوم من OEDP. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الجرعات الدنيا من الديفوسفونات تزيد من دمج الكالسيوم في أنسجة العظام ، وتمنع خروجها المرضي من العظام. يمنع HEDP و diphosphonates الأخرى أنواعًا مختلفة من هشاشة العظام ، بما في ذلك الحثل العظمي الكلوي واللثة
وكذلك تدمير العظام المزروعة في الحيوانات. كما تم وصف التأثير المضاد لتصلب الشرايين لـ HEDP.
في الولايات المتحدة الأمريكية ، تم اقتراح عدد من diphosphonates ، ولا سيما HEDP ، كمستحضرات صيدلانية لعلاج البشر والحيوانات الذين يعانون من سرطان العظام المنتشر. من خلال تنظيم نفاذية الغشاء ، يعزز البايفوسفونيت نقل الأدوية المضادة للأورام إلى الخلية ، وبالتالي العلاج الفعال لأمراض الأورام المختلفة.
من المشاكل الملحة للطب الحديث مهمة التشخيص السريع للأمراض المختلفة. في هذا الجانب ، هناك فئة جديدة من المستحضرات تحتوي على كاتيونات قادرة على أداء وظائف المسبار - التوسيع المغناطيسي الإشعاعي والتسميات الفلورية. تستخدم النظائر المشعة لبعض المعادن كمكونات رئيسية للمستحضرات الصيدلانية المشعة. إن استخلاب كاتيونات هذه النظائر بالمركبونات يجعل من الممكن زيادة قبولها السمي للجسم ، لتسهيل نقلها ، ولضمان انتقائية التركيز في أعضاء معينة ضمن حدود معينة.
هذه الأمثلة لا تستنفد بأي حال مجموعة كاملة من أشكال تطبيق المركب في الطب. وهكذا ، يتم استخدام ملح ثنائي البوتاسيوم من إيثيلين ديامينيتراسيتات المغنيسيوم لتنظيم محتوى السوائل في الأنسجة في علم الأمراض. يستخدم EDTA في تكوين معلقات مضادات التخثر المستخدمة في فصل بلازما الدم ، كمثبت للأدينوسين ثلاثي الفوسفات في تحديد نسبة الجلوكوز في الدم ، في توضيح وتخزين العدسات اللاصقة. تستخدم الديفوسفونات على نطاق واسع في علاج أمراض الروماتويد. وهي فعالة بشكل خاص كعوامل مضادة لالتهاب المفاصل بالاشتراك مع العوامل المضادة للالتهابات.
7.12. المركبات ذات التركيب الكلي
من بين المركبات المعقدة الطبيعية ، تحتل التجمعات الكبيرة مكانًا خاصًا على أساس متعدد الببتيدات الحلقية التي تحتوي على تجاويف داخلية بأحجام معينة ، حيث يوجد العديد من المجموعات المحتوية على الأكسجين القادرة على ربط الكاتيونات لتلك المعادن ، بما في ذلك الصوديوم والبوتاسيوم ، والتي تتوافق أبعادها مع أبعاد التجويف. مثل هذه المواد ، يجري في بيولوجية
أرز. 7.2مركب فالينومايسين مع K + أيون
المواد الإلكترونية ، توفر نقل الأيونات عبر الأغشية وبالتالي تسمى الأيونوفور.على سبيل المثال ، ينقل الفالينوميسين أيون البوتاسيوم عبر الغشاء (الشكل 7.2).
بمساعدة عديد ببتيد آخر - الجراميسيدين أيتم نقل كاتيونات الصوديوم بواسطة آلية الترحيل. يتم طي هذا البولي ببتيد في "أنبوب" ، يكون سطحه الداخلي مبطنًا بمجموعات تحتوي على الأكسجين. النتيجه هي
قناة ماء طويلة بما فيه الكفاية مع مقطع عرضي معين يتوافق مع حجم أيون الصوديوم. أيون الصوديوم ، الذي يدخل القناة المحبة للماء من جانب واحد ، يتم نقله من مجموعة إلى مجموعات الأكسجين الأخرى ، مثل سباق التتابع عبر قناة موصلة للأيونات.
وبالتالي ، فإن جزيء متعدد الببتيد الدوري يحتوي على تجويف داخل الجزيئي ، حيث يمكن أن تدخل ركيزة ذات حجم وهندسة معينة وفقًا لمبدأ المفتاح والقفل. تجويف هذه المستقبلات الداخلية مبطن بمراكز نشطة (مستقبلات داخلية). اعتمادًا على طبيعة أيون المعدن ، يمكن أن يحدث تفاعل غير تساهمي (كهروستاتيكي ، رابطة هيدروجينية ، قوى فان دير فالس) مع الفلزات القلوية والتفاعل التساهمي مع معادن الأرض القلوية. نتيجة لذلك ، الجزيئات الفائقة- روابط معقدة تتكون من جسيمين أو أكثر متماسكين معًا بواسطة قوى بين الجزيئات.
الأكثر شيوعًا في الطبيعة الحية هي الدراجات الكبيرة الرباعية - البورفين والكورنويدات القريبة منها في الهيكل.من الناحية التخطيطية ، يمكن تمثيل الدورة الرباعية بالشكل التالي (الشكل 7.3) ، حيث تعني الأقواس نفس النوع من سلاسل الكربون التي تربط ذرات النيتروجين المانحة في دورة مغلقة ؛ R 1 ، R 2 ، R 3 ، P 4 هي جذور هيدروكربونية ؛ M n + - أيون المعدن: في كلوروفيل مغ 2+ أيون ، في الهيموغلوبين Fe 2+ أيون ، في الهيموسيانين Cu 2+ أيون ، في فيتامين ب 12 (كوبالامين) كو 3+ أيون.
توجد ذرات النيتروجين المانحة في زوايا المربع (المشار إليها بالخط المنقط). يتم تنسيقها بإحكام في الفضاء. وبالتالي
تشكل البورفيرينات والكورنويدات مجمعات قوية تحتوي على كاتيونات من عناصر مختلفة وحتى معادن أرضية قلوية. من المهم أن بغض النظر عن ثبات اللجينة ، يتم تحديد الرابطة الكيميائية وهيكل المركب بواسطة الذرات المانحة.على سبيل المثال ، تحتوي مجمعات النحاس التي تحتوي على NH 3 و ethylenediamine و porphyrin على نفس البنية المربعة والتكوين الإلكتروني المماثل. لكن الروابط المتعددة المسامير ترتبط بالأيونات المعدنية بقوة أكبر بكثير من الروابط الأحادية.
أرز. 7.3.حلقة كبيرة رباعية
مع نفس الذرات المانحة. قوة معقدات الإيثيلين ديامين هي 8-10 أوامر من حيث الحجم أكبر من قوة نفس المعادن مع الأمونيا.
تسمى المجمعات العضوية الحيوية من أيونات المعادن بالبروتينات العناقيد الحيوية -معقدات أيونات المعادن ذات المركبات الحلقية الكبيرة (الشكل 7.4).
أرز. 7.4.تمثيل تخطيطي لهيكل العناقيد الحيوية لأحجام معينة من مجمعات البروتين مع أيونات العناصر d. أنواع تفاعلات جزيء البروتين. M n + - أيون معدني مركز نشط
يوجد تجويف داخل الكتلة الحيوية. وهو يشتمل على معدن يتفاعل مع الذرات المانحة للمجموعات المرتبطة: OH -، SH -، COO -، -NH 2، البروتينات، الأحماض الأمينية. أشهر معدن-
النعناع (الأنهيدراز الكربوني ، أوكسيديز الزانثين ، السيتوكروم) عبارة عن عناقيد حيوية تشكل تجاويفها مراكز إنزيمية تحتوي على Zn ، Mo ، Fe ، على التوالي.
7.13. مضاعفات متعددة
المجمعات غير المتكافئة وغير المتجانسة
تسمى المجمعات ، التي تشمل عدة ذرات مركزية لعنصر واحد أو عنصر مختلف متعدد النواة.يتم تحديد إمكانية تكوين مجمعات متعددة النوى من خلال قدرة بعض الروابط على الارتباط باثنين أو ثلاثة أيونات معدنية. تسمى هذه الروابط كوبري.على التوالى كوبريتسمى المجمعات. من حيث المبدأ ، الجسور أحادية الذرة ممكنة أيضًا ، على سبيل المثال:
يستخدمون أزواج إلكترون وحيدة تنتمي إلى نفس الذرة. يمكن لعب دور الجسور روابط متعددة الذرات.في مثل هذه الجسور ، يتم استخدام أزواج إلكترونية غير مشتركة تنتمي إلى ذرات مختلفة. يجند متعدد الذرات.
أ. Grinberg و F.M. درس فيلينوف مركبات التجسير ذات التركيب ، حيث يرتبط الترابط بمركبات معقدة من نفس المعدن ، ولكن في حالات أكسدة مختلفة. تاوب دعاهم مجمعات نقل الإلكترون.درس تفاعلات انتقال الإلكترون بين الذرات المركزية للمعادن المختلفة. أدت الدراسات المنهجية للحركية وآلية تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى استنتاج مفاده أن انتقال الإلكترون بين مجمعين هو
يمر من خلال جسر يجند الناتج. يحدث تبادل الإلكترون بين 2 + و 2 + من خلال تكوين مركب جسر وسيط (الشكل 7.5). يحدث نقل الإلكترون من خلال يجند جسر الكلوريد ، وينتهي بتكوين 2+ مجمعات ؛ 2+.
أرز. 7.5نقل الإلكترون في مجمع وسيط متعدد النوى
تم الحصول على مجموعة متنوعة من المجمعات متعددة النوى من خلال استخدام الروابط العضوية التي تحتوي على عدة مجموعات مانحة. شرط تكوينها هو مثل هذا الترتيب لمجموعات المانحين في الترابط الذي لا يسمح بإغلاق دورات كلاب. ليس من غير المألوف أن يغلق الترابط دورة المخلَّب ويعمل في نفس الوقت كجسر.
المبدأ النشط لنقل الإلكترون هو معادن انتقالية تظهر العديد من حالات الأكسدة المستقرة. وهذا يعطي التيتانيوم والحديد وأيونات النحاس خصائص حاملة الإلكترون المثالية. مجموعة الخيارات لتشكيل مجمعات غير متكافئة (HVA) وغير متجانسة (HNC) على أساس Ti و Fe موضحة في الشكل. 7.6.
تفاعل
رد الفعل (1) يسمى رد فعل متقاطع.في تفاعلات التبادل ، سيكون الوسيط عبارة عن مجمعات غير متساوية. يتم تكوين جميع المجمعات الممكنة نظريًا في الواقع في محلول في ظل ظروف معينة ، والتي تم إثباتها من خلال العديد من الدراسات الفيزيائية والكيميائية.
أرز. 7.6.تكوين مجمعات غير متجانسة ومجمعات غير متجانسة تحتوي على Ti و Fe
طُرق. لكي يحدث نقل الإلكترون ، يجب أن تكون المواد المتفاعلة في حالات قريبة من الطاقة. يسمى هذا المطلب مبدأ فرانك كوندون. يمكن أن يحدث نقل الإلكترون بين ذرات نفس عنصر الانتقال ، والتي تكون بدرجات مختلفة من أكسدة HWC ، أو عناصر HJC مختلفة ، تختلف طبيعة المراكز المعدنية منها. يمكن تعريف هذه المركبات على أنها معقدات نقل الإلكترون. هم حاملات مريحة للإلكترونات والبروتونات في الأنظمة البيولوجية. تؤدي إضافة وإطلاق الإلكترون إلى تغييرات في التكوين الإلكتروني للمعدن فقط ، دون تغيير بنية المكون العضوي للمركب.كل هذه العناصر لها عدة حالات أكسدة ثابتة (Ti +3 و +4 ؛ Fe +2 و +3 ؛ Cu +1 و +2). في رأينا ، تُمنح هذه الأنظمة بطبيعتها دورًا فريدًا لضمان انعكاس العمليات الكيميائية الحيوية بأقل تكلفة للطاقة. تتضمن التفاعلات العكسية التفاعلات التي لها ثوابت ديناميكية حرارية وثوابت كيميائية حرارية من 10 -3 إلى 10 3 وقيمة صغيرة من ΔG o و إي سالعمليات. في ظل هذه الظروف ، يمكن أن تكون المواد الأولية ومنتجات التفاعل بتركيزات مماثلة. عند تغييرها في نطاق معين ، من السهل تحقيق انعكاس العملية ، وبالتالي ، في النظم البيولوجية ، تكون العديد من العمليات متذبذبة (موجة) في الطبيعة. تغطي أنظمة الأكسدة والاختزال التي تحتوي على الأزواج المذكورة أعلاه مجموعة واسعة من الإمكانات ، مما يسمح لهم بالدخول في تفاعلات مصحوبة بتغيرات معتدلة في Δ اذهبو ه °, مع العديد من الركائز.
يزداد احتمال تكوين HVA و HJA بشكل ملحوظ عندما يحتوي المحلول على روابط ربط محتملة ، أي جزيئات أو أيونات (أحماض أمينية ، أحماض هيدروكسي ، مركبات ، إلخ) قادرة على ربط مركزين معدنيين في وقت واحد. تساهم إمكانية إلغاء تحديد موقع الإلكترون في HWC في انخفاض الطاقة الإجمالية للمجمع.
بشكل أكثر واقعية ، يظهر في الشكل مجموعة الخيارات الممكنة لتشكيل HWC و HJA ، والتي تختلف فيها طبيعة المراكز المعدنية. 7.6. تم أخذ وصف تفصيلي لتكوين HVA و HNA ودورها في النظم البيوكيميائية في أعمال A.N. جليبوفا (1997). يجب أن تتكيف أزواج الأكسدة والاختزال مع بعضها البعض هيكليًا ، ثم يصبح النقل ممكنًا. عن طريق اختيار مكونات المحلول ، يمكن للمرء أن "يطيل" المسافة التي ينتقل خلالها الإلكترون من عامل الاختزال إلى العامل المؤكسد. مع حركة منسقة للجسيمات ، يمكن نقل الإلكترون لمسافات طويلة بواسطة آلية الموجة. يمكن أن يكون "الممر" عبارة عن سلسلة بروتين رطب ، وما إلى ذلك. احتمال نقل الإلكترون إلى مسافة تصل إلى 100A مرتفع. يمكن زيادة طول "الممر" بواسطة المواد المضافة (أيونات فلز قلوية ، إلكتروليتات داعمة). هذا يفتح فرصًا كبيرة في مجال التحكم في تكوين وخصائص HWC و HJA. في الحلول ، يلعبون دور نوع من "الصندوق الأسود" مليء بالإلكترونات والبروتونات. اعتمادًا على الظروف ، يمكنه منحها لمكونات أخرى أو تجديد "احتياطياته". إن قابلية عكس التفاعلات التي تنطوي عليها تجعل من الممكن المشاركة بشكل متكرر في العمليات الدورية. تنتقل الإلكترونات من مركز معدني إلى آخر ، وتتأرجح بينهما. يبقى الجزيء المعقد غير متماثل ويمكن أن يشارك في عمليات الأكسدة والاختزال. تشارك HWC و HJAC بنشاط في العمليات التذبذبية في الوسائط البيولوجية. يسمى هذا النوع من التفاعل التفاعلات التذبذبية.توجد في التحفيز الإنزيمي وتخليق البروتين والعمليات الكيميائية الحيوية الأخرى المصاحبة للظواهر البيولوجية. وتشمل هذه العمليات الدورية من التمثيل الغذائي الخلوي ، وموجات النشاط في أنسجة القلب ، في أنسجة المخ ، والعمليات التي تحدث على مستوى النظم البيئية. مرحلة مهمة من عملية التمثيل الغذائي هي فصل الهيدروجين عن العناصر الغذائية. في هذه الحالة ، تمر ذرات الهيدروجين إلى الحالة الأيونية ، وتدخل الإلكترونات المنفصلة عنها في السلسلة التنفسية وتتخلى عن طاقتها لتكوين ATP. كما أثبتنا ، فإن مركبات التيتانيوم عبارة عن ناقلات نشطة ليس فقط للإلكترونات ، ولكن أيضًا للبروتونات. يتم تحديد قدرة أيونات التيتانيوم على أداء دورها في المركز النشط للإنزيمات مثل الكاتالازات والبيروكسيدات والسيتوكرومات من خلال قدرتها العالية على التكوين المعقد ، وتشكيل هندسة الأيونات المنسقة ، وتشكيل متعدد النوى HVA و HJA من التراكيب المختلفة و الخصائص كدالة للأس الهيدروجيني ، وتركيز عنصر الانتقال Ti والمكون العضوي للمركب ، النسبة المولية. تتجلى هذه القدرة في زيادة انتقائية المجمع
فيما يتعلق بالركائز ، ونواتج عمليات التمثيل الغذائي ، وتفعيل الروابط في المركب (الإنزيم) والركيزة من خلال التنسيق والتغيير في شكل الركيزة وفقًا للمتطلبات الستريكية للمركز النشط.
تصاحب التحولات الكهروكيميائية في الجسم المرتبطة بنقل الإلكترونات تغير في درجة أكسدة الجسيمات وظهور إمكانات الأكسدة والاختزال في المحلول. دور كبير في هذه التحولات ينتمي إلى مجمعات HVA و HNA متعددة النوى. إنها منظمات نشطة لعمليات الجذور الحرة ، وهي نظام لاستخدام أنواع الأكسجين التفاعلية ، وبيروكسيد الهيدروجين ، والعوامل المؤكسدة ، والجذور ، وتشارك في أكسدة الركائز ، وكذلك في الحفاظ على التوازن المضاد للأكسدة ، في حماية الجسم من الأكسدة ضغط عصبى.يشبه عملها الأنزيمي على النظم الحيوية الإنزيمات (السيتوكرومات ، ديسموتاز الفائق ، الكاتلاز ، البيروكسيداز ، اختزال الجلوتاثيون ، نازعة الهيدروجين). كل هذا يشير إلى خصائص مضادات الأكسدة العالية لمركبات العناصر الانتقالية.
7.14. أسئلة ومهام للتحقق الذاتي من الاستعداد للدروس والامتحانات
1. أعط مفهوم المركبات المعقدة. كيف تختلف عن الأملاح المزدوجة ، وما هو القاسم المشترك بينها؟
2. جعل الصيغ من المركبات المعقدة وفقا لاسمها: الأمونيوم ثنائي هيدروكسوتيتراكلوروبلاتينات (IV) ، تريامينترينيتروكوبالت (III) ، وإعطاء خصائصها ؛ تشير إلى مجال التنسيق الداخلي والخارجي ؛ الأيون المركزي ودرجة تأكسده: الروابط وعددها ودرجة تأكسدها ؛ طبيعة الاتصالات. اكتب معادلة التفكك في محلول مائي والتعبير عن ثابت الاستقرار.
3. الخصائص العامة للمركبات المعقدة ، التفكك ، استقرار المجمعات ، الخواص الكيميائية للمجمعات.
4. كيف تتميز تفاعلية المجمعات من المواقف الديناميكية الحرارية والحركية؟
5. ما هي المجمعات الأمينية التي ستكون أكثر متانة من رباعي الأمينية والنحاس (II) ، وأي منها ستكون أقل متانة؟
6. أعط أمثلة للمجمعات الحلقية الكبيرة المتكونة من أيونات الفلزات القلوية. أيونات عنصر د.
7. على أي أساس يتم تصنيف المجمعات على أنها مخلبة؟ أعط أمثلة على مركبات معقدة مخلبة وغير مخلبة.
8. باستخدام مثال النحاس غليسينات ، أعط مفهوم مركبات intracomplex. اكتب الصيغة الهيكلية لمركب المغنيسيوم مع حمض إيثيلين أمينيتتراسيتيك في شكل صوديوم.
9. إعطاء جزء هيكلي تخطيطي من أي مجمع متعدد النواة.
10. تحديد المجمعات متعددة النوى وغير المتجانسة وغير المتكافئة. دور المعادن الانتقالية في تكوينها. الدور البيولوجي لهذه المكونات.
11. ما هي أنواع الروابط الكيميائية الموجودة في المركبات المعقدة؟
12. اذكر الأنواع الرئيسية لتهجين المدارات الذرية التي يمكن أن تحدث في الذرة المركزية في المجمع. ما هي هندسة المعقد حسب نوع التهجين؟
13. بناءً على التركيب الإلكتروني لذرات عناصر الكتل s- و p- و d ، قارن بين القدرة على التكوين المعقد ومكانها في كيمياء المجمعات.
14. تحديد المعقدات والمركبات. أعط أمثلة على أكثرها استخدامًا في علم الأحياء والطب. أعطِ المبادئ الديناميكية الحرارية التي يعتمد عليها العلاج بالاستخلاب. استخدام المعقدات لتحييد وإزالة الكائنات الحية الدقيقة من الجسم.
15. النظر في الحالات الرئيسية لانتهاك التوازن المعدني في جسم الإنسان.
16. أعط أمثلة على المركبات الحيوية التي تحتوي على الحديد والكوبالت والزنك.
17. أمثلة على العمليات المتنافسة التي تنطوي على الهيموجلوبين.
18. دور أيونات المعادن في الإنزيمات.
19. اشرح لماذا بالنسبة للكوبالت في المجمعات ذات الروابط المعقدة (بوليدينتيت) تكون حالة الأكسدة +3 أكثر استقرارًا ، وفي الأملاح العادية ، مثل الهاليدات والكبريتات والنترات ، تكون حالة الأكسدة +2؟
20. بالنسبة للنحاس ، تعتبر حالات الأكسدة +1 و +2 مميزة. هل يمكن للنحاس أن يحفز تفاعلات نقل الإلكترون؟
21. هل يمكن للزنك أن يحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال؟
22- ما هي آلية عمل الزئبق كسم؟
23. حدد الحمض والقاعدة في التفاعل:
AgNO 3 + 2NH 3 \ u003d NO 3.
24. اشرح سبب استخدام ملح البوتاسيوم والصوديوم لحمض الهيدروكسي إيثيلين ديفوسفونيك ، وليس HEDP ، كدواء.
25. كيف يتم نقل الإلكترونات في الجسم بمساعدة أيونات المعادن ، والتي هي جزء من المركبات الحيوية المركبة؟
7.15. الاختبارات
1. حالة أكسدة الذرة المركزية في الأيون المركب هي 2- يساوي:
أ) -4 ؛
ب) +2 ؛
في 2؛
د) +4.
2. أكثر الأيونات المعقدة استقرارًا:
أ) 2- ، كنون = 8.5 × 10 -15 ؛
ب) 2- ، كنون = 1.5 × 10 -30 ؛
ج) 2- ، كن = 4x10 -42 ؛
د) 2- ، كن = 1 × 10 -21.
3. يحتوي المحلول على 0.1 مول من مركب PtCl 4 4NH 3. بالتفاعل مع AgNO 3 ، فإنه يشكل 0.2 مول من راسب AgCl. أعط المادة الأولية صيغة التنسيق:
أ) Cl ؛
ب) Cl 3 ؛
ج) Cl 2 ؛
د) Cl 4.
4. ما هو شكل المجمعات التي تشكلت نتيجة sp 3 د 2-جي- تربية؟
1) رباعي السطوح.
2) مربع
4) مثلث ثنائي الهرمون.
5) خطي.
5. اختر الصيغة لمركب كبريتات pentaamminechlorocobalt (III):
أ) نا 3 ;
6) [CoCl 2 (NH 3) 4] Cl ؛
ج) K 2 [Co (SCN) 4] ؛
د) الهدف الاستراتيجي 4 ؛
ه) [شارك (H 2 O) 6] C1 3.
6. ما هي الترابطات المتعددة؟
أ) C1 - ؛
ب) H 2 O ؛
ج) إيثيلين ديامين.
د) NH 3 ؛
ه) SCN -.
7. عوامل التعقيد هي:
أ) الذرات المانحة زوج الإلكترون ؛
ج) متقبلات الذرات والأيونات لأزواج الإلكترونات ؛
د) متبرعات الذرات والأيونات لأزواج الإلكترونات.
8. العناصر ذات القدرة الأقل تعقيدًا هي:
مثل؛ ج) د.
ب) ص ؛ د) و
9. الروابط هي:
أ) جزيئات المتبرع بزوج الإلكترون ؛
ب) متقبلات الأيونات لأزواج الإلكترونات ؛
ج) الجزيئات والأيونات المانحة لأزواج الإلكترون ؛
د) الجزيئات والأيونات - متقبلات أزواج الإلكترونات.
10. التواصل في مجال التنسيق الداخلي للمجمع:
أ) التبادل التساهمي.
ب) متلقي المانح التساهمي ؛
ج) أيوني.
د) الهيدروجين.
11. سيكون أفضل عامل معقد هو:
يتم تصنيف المركبات المعقدة وفقًا لشحنة المجمعات: الموجبة - 2+ ، الأنيونية - 3- ، المحايدة - 0 ؛
حسب التركيب والخصائص الكيميائية: الأحماض - H ، القواعد - OH ، الأملاح - SO4 ؛
وفقًا لنوع الروابط: مجمعات هيدروكسو - K2 ، مجمعات مائية - Cl3 ، مجمعات أسيدو (الروابط - الأنيونات الحمضية) - K4 ، مجمعات من النوع المختلط - K ، Cl4.
تم بناء أسماء المجمعات وفقًا للقواعد العامة لـ IUPAC: تتم قراءتها وكتابتها من اليمين إلى اليسار ، والروابط - مع نهاية - o ، الأنيونات - مع نهاية - في. قد يكون لبعض الروابط أسماء خاصة. على سبيل المثال ، تسمى الجزيئات - ligands H2O و NH3 aquo- و amine ، على التوالي.
الكاتيونات المعقدة. أولاً ، تسمى الروابط السالبة الشحنة للكرة الداخلية مع النهاية "o" (chloro- ، bromo- ، nitro- ، rhodano- ، إلخ). إذا كان عددهم أكثر من واحد ، فسيتم إضافة الأرقام di- ، و tri- ، و tetra- ، و penta- ، و hexa- ، وما إلى ذلك قبل أسماء الروابط. ثم يتم تسمية الروابط المحايدة ، مع جزيء الماء المسمى "أكو" ، جزيء الأمونيا - "أمين". إذا كان عدد الروابط المحايدة أكثر من واحد ، فسيتم إضافة الأرقام di- و tri- و tetra- وما إلى ذلك.
تسمية المركبات المعقدة
عند تكوين اسم مركب معقد ، تتم قراءة صيغته من اليمين إلى اليسار. ضع في اعتبارك أمثلة محددة:
مجمعات الأنيون
مجمعات الكاتيون
سداسي فرات البوتاسيوم K3 (III)
الصوديوم رباعي هيدروكسي ألومينات الصوديوم
Na3 سداسي نيتروكوبالتات الصوديوم (III)
SO4 كبريتات تيتراامينيكوبر (II)
كلوريد Cl3 hexaaquachromium (III)
هيدروكسيد هيدروكسيد OH
في أسماء المركبات المعقدة ، يُشار إلى عدد الروابط المتماثلة من خلال بادئات عددية مكتوبة مع أسماء الروابط: 2 - di ، 3 - ثلاثة ، 4 - tetra ، 5 - penta ، 6 - hexa ، 7 - هيبتا ، 8 - ثماني.
تتكون أسماء الروابط السالبة الشحنة ، الأنيونات من الأحماض المختلفة ، من الاسم الكامل (أو جذر الاسم) للأنيون والنهاية بحرف العلة -o. علي سبيل المثال:
I- يودو-
حيدريدو-
ثاني أكسيد الكربون- كربونات-
بعض الأنيونات التي تعمل كروابط لها أسماء خاصة:
أوه-هيدروكسو-
S2- ثيو-
CN- سيانو-
لا نيتروسو-
NO2- نيترو-
عادة ، لا يتم استخدام البادئات الخاصة في أسماء الروابط المحايدة ، على سبيل المثال: N2H4 - هيدرازين ، C2H4 - إيثيلين ، C5H5N - بيريدين.
حسب التقاليد ، تم ترك أسماء خاصة لعدد صغير من الروابط: H2O - aqua- ، NH3 - أمين ، CO - كاربونيل ، NO - نيتروزيل.
تنتهي أسماء الروابط الموجبة الشحنة بـ -y: NO + - nitrosylium ، NO2 + - nitroylium ، إلخ.
إذا كان العنصر الذي يمثل عاملًا معقدًا جزءًا من أنيون معقد ، فسيتم إضافة اللاحقة -at إلى جذر اسم العنصر (روسي أو لاتيني) ويتم الإشارة إلى درجة أكسدة عنصر التركيب بين قوسين. (الأمثلة موضحة في الجدول أعلاه). إذا كان العنصر الذي يمثل عاملًا معقدًا جزءًا من Katin معقدًا أو مجمعًا محايدًا بدون كرة خارجية ، فسيظل الاسم الروسي للعنصر مع الإشارة إلى حالة الأكسدة في الاسم. على سبيل المثال: - tetracarbonylnickel (0).
تحتوي العديد من الروابط العضوية على تركيبة معقدة ، لذلك ، عند تجميع صيغ المجمعات بمشاركتها ، للراحة ، يتم استخدام تسميات الحروف الخاصة بهم:
C2O42- أوكسالاتو- ثور
C5H5N بيريدين الحمر
(NH2) 2CO اليوريا اور
NH2CH2CH2NH2 إيثيلين ديامين إن
C5H5- سيكلوبنتاداينيل- CP
مشكلة 723.
قم بتسمية الأملاح المركبة: Cl، (NO 3) 2، CNBr، NO 3، Cl، K 4، (NH 4) 3، Na 2، K 2، K 2. K2.
قرار:
ج - كلوريد كلوروتريامينيكوابالاديوم (II) ؛
(NO 3) 2 - نترات رباعي أمين النحاس (I) ؛
CNB - tetraaminediaquacobalt (II) سيانوبروميد ؛
NO 3 - نترات الكبريتات (III) ؛
Cl هو كلوريد كلوروتيتراامينبالاديوم (II) ؛
ك 4 - سداسيانوفيرات (II) بوتاسيوم ؛
(NH 4) 3 - سداسي كلورو هودينات الأمونيوم (II) ؛
Na 2 - رباعي يودوبالادينات الصوديوم (II) ؛
ك 2 - رباعي نترات البوتاسيوم ؛
K 2 - كلوروبنتاهيدروكسوبلاتينات البوتاسيوم (IV) ؛
ك 2 - تتراسيانوكوبريت البوتاسيوم (II).
المشكلة 724.
اكتب معادلات التنسيق للمركبات المعقدة التالية: أ) البوتاسيوم ديسينوارجنتيت. ب) سداسي الكوبالت البوتاسيوم (III) ؛ ج) كلوريد نيكل (II) سداسي أمين ؛ د) سداسي أنكرومات الصوديوم (III) ؛ ه) بروميد hexaamminecobalt (III) ؛ و) رباعي كربونات الكروم (III) كبريتات ؛ ز) نترات نيكل (II) ديكواتيتراامين ؛ ح) ثلاثي فلورو هيدروكسوبيرلات المغنيسيوم.
قرار:
أ) ك - ديسيانو أرجنتيت البوتاسيوم ؛
ب) ك 3 - هيكسانيتروكوبالتات البوتاسيوم (III) ؛
ج) كلوريد نيكل سداسي أمين (II) ؛
د) Na 3 - سداسي كرومات الصوديوم (III) ؛
ه) Cl 3 - بروميد hexaamminecobalt (III) ؛
ه) SO 4 2- - كربونات رباعي كربونات الكروم (III) ؛
ز) (NO 3) 2 - نترات نيكل ديكواتتراامين (II) ؛
ح) المغنيسيوم ثلاثي فلورو هيدروكسي أوبيريلات المغنيسيوم.
المشكلة 725.
قم بتسمية المركبات المعقدة المحايدة كهربائياً التالية: ، ، ، ،.
قرار:
، - رباعي أكوافوسفاتيكروميوم ؛
- النحاس dirodanodiammine ؛
- ثنائي كلورو ثنائي هيدروكسي أمين البلاديوم ؛
- ثلاثي نيتروتريامينيروديوم ؛
- رباعي كلورو دايامين بلاتينيوم.
مشكلة 726.
اكتب صيغ المركبات غير المنحلة بالكهرباء المدرجة: أ) رباعي الفوسفاتوكروم ؛ ب) ثنائي كلورو بلاتينيوم ؛ ج) تريامينتريكلوروكوبالت ؛ د) ديامينيتراكلوروبلاتينيوم. في كل من المجمعات ، تشير إلى درجة أكسدة عامل المركب.
قرار:
أ) - الفوسفاتوكروم رباعي الأمين. شحنة Cr هي (x) ، NH 3 - (0) ، PO 4 - (-3). ومن ثم ، نظرًا لأن مجموع شحنات الجسيمات هو (o) ، نجد شحنة الكروم: x + 4 (0) + (-3) = 0 ؛ س = +3. درجة الأكسدةالصفاء هو +3.
ب) - ثنائي كلورو بلاتينيوم. شحنة Pt هي (x) ، NH 3 - (0) ، Cl - (-1). ومن ثم ، بالنظر إلى أن مجموع شحنات الجسيمات هو (0) ، نجد شحنة البلاتين: x +4 (0) + 2 (-1) = 0 ؛ س = +2. درجة الأكسدةالبلاتين +2.
ج) - تريامينتريكلوروكوبالت. شحنة Co هي (x) ، NH 3 - (0) ، Cl - (-1). ومن ثم ، بالنظر إلى أن مجموع شحنات الجسيمات هو (o) ، نجد شحنة الكوبالت: x + 3 (0) + 3 (-1) = 0 ؛ س = +3. درجة الأكسدةالكوبالت هو +3.
د) - ديامينيتراكلوروبلاتينيوم. شحنة Pt هي (x) ، NH 3 - (0) ، Cl - (-1). ومن ثم ، بالنظر إلى أن مجموع شحنات الجسيمات هو (0) ، نجد شحنة البلاتين: x +4 (0) + 4 (-1) = 0 ؛ س = +4. درجة الأكسدةالبلاتين +2.
مشكلة 727.
الأسماء الكيميائية لأملاح الدم الصفراء والحمراء هي سداسي فرات البوتاسيوم (II) وسداسي فرات البوتاسيوم (III). اكتب الصيغ الخاصة بهذه الأملاح.
قرار:
ك 4 - هيكساسيانوفيرات البوتاسيوم (II) (ملح الدم الأصفر) ؛
ك 3 - هيكساسيانوفيرات البوتاسيوم (III) (ملح الدم الأحمر).
مشكلة 728.
بلورات الطوب الأحمر أملاح الوردلها تكوين معبر عنه بالصيغة Cl 3 ، ملح بنفسجي- بلورات قرمزية حمراء من تكوين Cl 2. أعط الأسماء الكيميائية لهذه الأملاح.
قرار:
أ) روزوليسمى Cl 3 كلوريد aquapentaamminecobalt (III).
ب) Purpureosolيسمى Cl 2 كلوريد aquapentaamminecobalt (II).
مركبات معقدة
ملخص المحاضرة
الأهداف.لتكوين أفكار حول تكوين المركبات المعقدة وهيكلها وخصائصها وتسمياتها ؛ تطوير المهارات في تحديد درجة أكسدة عامل معقد ، وتجميع المعادلات لتفكك المركبات المعقدة.
مفاهيم جديدة:مركب معقد ، عامل معقد ، يجند ، رقم التنسيق ، المجالات الخارجية والداخلية للمجمع.
المعدات والكواشف.الوقوف مع أنابيب الاختبار ، محلول الأمونيا المركز ، محاليل كبريتات النحاس (II) ، نترات الفضة ، هيدروكسيد الصوديوم.
أثناء الفصول
الخبرة المعملية. أضف محلول الأمونيا إلى محلول كبريتات النحاس (II). سيتحول السائل إلى اللون الأزرق الكثيف.
ماذا حدث؟ تفاعل كيميائي؟ حتى الآن ، لم نكن نعلم أن الأمونيا يمكن أن تتفاعل مع الملح. ما هي المادة التي تشكلت؟ ما هي صيغته ، هيكله ، اسمه؟ ما فئة المركبات التي تنتمي إليها؟ هل يمكن أن تتفاعل الأمونيا مع أملاح أخرى؟ هل هناك روابط مشابهة لهذا؟ علينا أن نجيب على هذه الأسئلة اليوم.
لدراسة خصائص بعض مركبات الحديد والنحاس والفضة والألمنيوم بشكل أفضل ، نحتاج إلى معرفة المركبات المعقدة.
دعونا نواصل تجربتنا. الحل الناتج ينقسم إلى جزأين. دعونا نضيف القلويات إلى جزء واحد. لم يتم ملاحظة ترسيب هيدروكسيد النحاس (II) Cu (OH) 2 ، وبالتالي ، لا توجد أيونات نحاسية مشحونة بشكل مضاعف في المحلول أو يوجد عدد قليل جدًا منها. من هذا يمكننا أن نستنتج أن أيونات النحاس تتفاعل مع الأمونيا المضافة وتشكل بعض الأيونات الجديدة التي لا تعطي مركبًا غير قابل للذوبان مع أيونات OH.
في الوقت نفسه ، تظل الأيونات دون تغيير. يمكن ملاحظة ذلك عن طريق إضافة محلول كلوريد الباريوم إلى محلول الأمونيا. سوف يسقط الراسب الأبيض من BaSO 4 على الفور.
أثبتت الدراسات أن اللون الأزرق الداكن لمحلول الأمونيا يرجع إلى وجود 2+ أيونات معقدة فيه ، والتي تتكون عن طريق ربط أربعة جزيئات من الأمونيا بأيون النحاس. عندما يتبخر الماء ، ترتبط 2+ أيونات بالأيونات ، وتبرز بلورات زرقاء داكنة من المحلول ، والتي يتم التعبير عن تركيبتها بواسطة الصيغة SO 4 H 2 O.
المركبات المعقدة هي مركبات تحتوي على أيونات وجزيئات معقدة يمكن أن توجد في شكل بلوري وفي محاليل.
عادة ما تكون صيغ الجزيئات أو أيونات المركبات المعقدة محاطة بأقواس مربعة. يتم الحصول على المركبات المعقدة من المركبات التقليدية (غير المعقدة).
أمثلة على الحصول على مركبات معقدة
يتم النظر في هيكل المركبات المعقدة على أساس نظرية التنسيق المقترحة في عام 1893 من قبل الكيميائي السويسري ألفريد ويرنر ، الحائز على جائزة نوبل. كان نشاطه العلمي في جامعة زيورخ. قام العالم بتجميع العديد من المركبات المعقدة الجديدة ، وتنظيم المركبات المعقدة المعروفة سابقًا والتي تم الحصول عليها حديثًا ، وطورت طرقًا تجريبية لإثبات بنيتها.
 |
أ. فيرنر
|
وفقًا لهذه النظرية ، يتم تمييز المركبات المعقدة عامل معقد, خارجيو المجال الداخلي. عادة ما يكون العامل المعقد عبارة عن كاتيون أو ذرة محايدة. يتكون المجال الداخلي من عدد معين من الأيونات أو الجزيئات المحايدة التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعامل المركب. يطلق عليهم يجند. يحدد عدد الروابط رقم التنسيق(KN) عامل معقد.
مثال على مركب معقد
تم اعتبار المركب SO 4 H 2 O أو CuSO 4 5H 2 O في المثال هيدرات بلورية من كبريتات النحاس (II).
دعنا نحدد الأجزاء المكونة للمركبات المعقدة الأخرى ، على سبيل المثال K 4.
(المرجعي.المادة ذات الصيغة HCN هي حمض الهيدروسيانيك. تسمى أملاح حمض الهيدروسيانيك بالسيانيد.)
عامل التعقيد هو أيون الحديد Fe 2+ ، والروابط هي أيونات السيانيد CN - ، ورقم التنسيق ستة. كل ما هو مكتوب بين قوسين مربعين هو الكرة الداخلية. تشكل أيونات البوتاسيوم المجال الخارجي للمركب المعقد.
يمكن أن تكون طبيعة الرابطة بين الأيون المركزي (الذرة) والروابط ذات شقين. من ناحية أخرى ، يرجع الاتصال إلى قوى الجذب الكهروستاتيكي. من ناحية أخرى ، بين الذرة المركزية والروابط يمكن تكوين رابطة بواسطة آلية متقبل المانح عن طريق القياس مع أيون الأمونيوم. في العديد من المركبات المعقدة ، ترجع الرابطة بين الأيون المركزي (الذرة) والروابط إلى قوى الجذب الكهروستاتيكي والرابطة المتكونة بسبب أزواج الإلكترونات غير المشتركة لعامل المركب والمدارات الحرة للروابط.
المركبات المعقدة التي لها كرة خارجية عبارة عن إلكتروليتات قوية وفي المحاليل المائية تنفصل تمامًا تقريبًا إلى أيون معقد وأيونات المجال الخارجي. علي سبيل المثال:
SO 4 2+ +.
في تفاعلات التبادل ، تنتقل الأيونات المعقدة من مركب إلى آخر دون تغيير تركيبها:
SO 4 + BaCl 2 \ u003d Cl 2 + BaSO 4.
يمكن أن يكون للكرة الداخلية شحنة موجبة أو سالبة أو صفرية.
إذا كانت شحنة الروابط تعوض عن شحنة العامل المعقد ، فإن هذه المركبات المعقدة تسمى مجمعات محايدة أو غير إلكتروليتية: فهي تتكون فقط من عامل معقد وروابط من المجال الداخلي.
مثل هذا المجمع المحايد ، على سبيل المثال ،.
أكثر عوامل التعقيد شيوعًا هي الكاتيونات د-عناصر.
يمكن أن تكون الروابط:
أ) الجزيئات القطبية - NH 3 ، H 2 O ، CO ، NO ؛
ب) أيونات بسيطة - F - ، Cl - ، Br - ، I - ، H - ، H + ؛
ج) الأيونات المعقدة - CN - ، SCN - ، NO 2 - ، OH -.
لنفكر في جدول يوضح أرقام التنسيق لبعض عوامل التعقيد.
تسمية المركبات المعقدة. في المركب ، يتم تسمية الأنيون أولاً ، ثم الكاتيون. عند تحديد تكوين المجال الداخلي ، أولاً وقبل كل شيء ، يتم استدعاء الأنيونات ، وإضافة اللاحقة إلى الاسم اللاتيني - حول-, على سبيل المثال: Cl - - chloro ، CN - - cyano ، OH - - hydroxo ، إلخ. يشار إليها فيما بعد بالروابط المحايدة و الأمونيا ومشتقاتها في المقام الأول. في هذه الحالة ، يتم استخدام المصطلحات التالية: للأمونيا المنسقة - أمين، للمياه - أكوا. يشار إلى عدد الروابط بالكلمات اليونانية: 1 - أحادي ، 2 - دي ، 3 - ثلاثة ، 4 - تترا ، 5 - بنتا ، 6 - سداسي. ثم ينتقلون إلى اسم الذرة المركزية. إذا كانت الذرة المركزية جزءًا من الكاتيونات ، فسيتم استخدام الاسم الروسي للعنصر المقابل ويشار إلى حالة الأكسدة بين قوسين (بالأرقام الرومانية). إذا تم احتواء الذرة المركزية في الأنيون ، إذن استخدم الاسم اللاتيني للعنصر ، وفي النهاية أضف النهاية - في. في حالة غير المنحل بالكهرباء ، لا تعطى حالة الأكسدة للذرة المركزية ، لأن يتم تحديده بشكل فريد من حالة الحياد الإلكتروني للمجمع.
أمثلة.لتسمية مجمع Cl 2 ، يتم تحديد حالة الأكسدة
(لذا.)
Xعامل معقد - أيون النحاس X+ :
1 x + 2 (–1) = 0,x = +2, C.O. (Cu) = +2.
وبالمثل ، تم العثور على حالة أكسدة أيون الكوبالت:
ذ + 2 (–1) + (–1) = 0,ذ = +3, S.O. (Co) = +3.
ما هو الرقم التنسيقي للكوبالت في هذا المركب؟ كم عدد الجزيئات والأيونات التي تحيط بالأيون المركزي؟ الرقم التنسيقي للكوبالت هو ستة.
اسم الأيون المركب مكتوب في كلمة واحدة. يشار إلى حالة الأكسدة للذرة المركزية بواسطة رقم روماني يوضع بين قوسين. علي سبيل المثال:
Cl 2 - كلوريد رباعي النحاس (II) ،
رقم 3 –
نترات ثنائي كلورو كواترياممين كوبالت (III) ،
K 3 - هيكساسيانوفيرات (III)
البوتاسيوم ،
K 2 - رباعي كلوروبلاتينات (II)
البوتاسيوم ،
- ثنائي كلورو تيتراامينزينك ،
H 2 - حمض سداسي كلوروتينيك.
في مثال العديد من المركبات المعقدة ، سنحدد بنية الجزيئات (عامل معقد الأيونات ، SO ، رقم التنسيق ، الروابط ، المجالات الداخلية والخارجية) ، ونعطي اسم المركب ، ونكتب معادلات التفكك الإلكتروليتي.
ك 4 - سداسي فرات البوتاسيوم (II) ،
K 4 4K + + 4–.
H - حمض رباعي الكلور (يتكون عن طريق إذابة الذهب في أكوا ريجيا) ،
H H + + -.
OH - دياميني الفضة (I) هيدروكسيد (هذه المادة تشارك في تفاعل "المرآة الفضية") ،
أوه + + أوه -.
نا - رباعي هيدروكسي ألومينات صوديوم،
نا نا + + -.
تنتمي العديد من المواد العضوية أيضًا إلى مركبات معقدة ، على وجه الخصوص ، نواتج تفاعل الأمينات مع الماء والأحماض المعروفة لك. على سبيل المثال ، أملاح ميثيل كلوريد الأمونيوم وكلوريد فينيل الأمونيوم مركبات معقدة. وفقًا لنظرية التنسيق ، لديهم الهيكل التالي:
هنا ، ذرة النيتروجين هي عامل معقد ، وذرات الهيدروجين في النيتروجين ، وجذور الميثيل والفينيل هي بروابط. معا يشكلون المجال الداخلي. في الكرة الخارجية توجد أيونات الكلوريد.
العديد من المواد العضوية التي لها أهمية كبيرة في حياة الكائنات هي مركبات معقدة. وتشمل هذه الهيموغلوبين ، والكلوروفيل ، الانزيمات و الآخرين
تستخدم المركبات المعقدة على نطاق واسع:
1) في الكيمياء التحليلية لتحديد العديد من الأيونات ؛
2) لفصل بعض المعادن وإنتاج معادن عالية النقاوة ؛
3) كصبغات.
4) للقضاء على عسر الماء ؛
5) كمحفزات لعمليات الكيمياء الحيوية الهامة.
أمثلة على حل المشكلات
في ردود الفعل شاركالكل 3 + 6 ن H 3 \ u003d Cl 3 و 2KCI + PtCI 2 \ u003d K 2 تسمى المركبات المعقدة Cl 3 و K 2 مركبات معقدة.
تتشكل هذه المركبات إذا كان بإمكان الجزيئات الأولية أن تظهر تكافؤًا "إضافيًا" بسبب تكوين رابطة تساهمية في نوع متلقي المانح. للقيام بذلك ، يجب أن يحتوي أحد الجزيئات على ذرة ذات مدارات حرة ، ويجب أن يحتوي الجزيء الآخر على ذرة بها زوج غير مشترك من إلكترونات التكافؤ.
تكوين المركبات المعقدة. وفقًا لنظرية التنسيق الخاصة بـ A. Werner ، يتم تمييز المركبات المعقدة المجالات الداخلية والخارجية. يتم تمييز الكرة الداخلية (أيون مركب أو مركب) ، كقاعدة عامة ، بين قوسين مربعين ، وتتكون من عامل معقد(ذرة أو أيون) ومحيطها يجند:
يجند معقد
[Co (NH 3) 6] CI 3
المجال الداخلي المجال الخارجي
عوامل التعقيد هي ذرات أو أيونات لها مدارات تكافؤ شاغرة. أكثر عوامل التعقيد شيوعًا هي ذرات أو أيونات عناصر د.
يمكن أن تكون الروابط عبارة عن جزيئات أو أيونات توفر أزواجًا وحيدة من إلكترونات التكافؤ للتنسيق مع العامل المركب.
يتم تحديد عدد الروابط المنسقة رقم التنسيقعامل معقد و لزوجة الربيطة. رقم التنسيقيساوي العدد الإجمالي للروابط σ بين عامل المركب والروابط ، عليه يحددها عدد المدارات الذرية الحرة (الشاغرة) للعامل المركب ،الذي يوفر لأزواج من الروابط المانحة للإلكترون.
رقم التنسيق لعامل المركب يساوي حالة الأكسدة المزدوجة.
الأسنانيجندهو عدد جميع روابط σ التي يمكن أن يشكلها الترابط مع عامل المركب ؛ هذه القيمة يُعرَّف بأنه عدد أزواج الإلكترونات المانحة ،التي يمكن أن توفرها الرابطة للتفاعل مع الذرة المركزية. وفقًا لهذه الخاصية ، يتم تمييز الروابط أحادية وثنائية ومتعددة المسننات. على سبيل المثال ، ethylenediamine H 2 N-CH 2-CH 2 -NH 2 ، SO 4 2- ، CO 3 2- أيونات هي روابط ثنائية. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الترابطات لا تظهر دائمًا أقصى قدر من اللزوجة.
في حالة الترابط الأحادي (والتي هي ، في الأمثلة قيد الدراسة ، جزيئات الأمونيا : NH 3 وأيونات الكلوريد CI -) يتطابق الفهرس الذي يشير إلى عدد الروابط مع رقم التنسيق لعامل المركب. ترد أمثلة على الروابط الأخرى وأسمائها في الجدول أدناه.
تحديد شحنة أيون مركب (الكرة الداخلية). شحنة أيون معقديساوي المجموع الجبري لشحنات العامل المركب والروابط ، أو تساوي شحنة الكرة الخارجية المأخوذة بعلامة معاكسة(حكم الحياد الإلكتروني). في مركب Cl 3 ، يتكون الكرة الخارجية من ثلاثة أيونات كلور (CI -) بشحنة إجمالية للكرة الخارجية 3 ، ثم وفقًا لقاعدة الحياد الإلكتروني ، فإن الكرة الداخلية بها شحنة 3+: 3+ .
في المركب المركب K 2 ، يتكون الكرة الخارجية من أيوني بوتاسيوم (K +) ، الشحنة الكلية لهما 2+ ، ثم تكون شحنة الكرة الداخلية 2: 2.
تحديد تهمة عامل التركيب.
المصطلحان "شحنة العامل المركب" و "حالة الأكسدة لعامل المركب" متطابقان هنا.
في المركب 3+ ، تكون الروابط عبارة عن جزيئات محايدة كهربائيًا ، لذلك يتم تحديد شحنة المركب (3+) بواسطة شحنة عامل المركب - Co 3+.
في المركب 2- ، شحنة الكرة الداخلية (2-) تساوي المجموع الجبري لشحنات العامل المركب والروابط: -2 = x + 4 × (-1) ؛ شحنة عامل التركيب (حالة الأكسدة) x = +2 ، أي مركز التنسيق في هذا المجمع هو Pt 2+.
تتشكل الكاتيونات أو الأنيونات خارج المجال الداخلي ، المرتبطة بها بواسطة القوى الكهروستاتيكية للتفاعل الأيوني المجال الخارجي اتصال معقد.
تسمية المركبات المعقدة.
يتم تحديد اسم المركبات حسب نوع المركب المعقد اعتمادًا على شحنة الكرة الداخلية: على سبيل المثال:
Cl 3 - يشير إلى الموجبةمركبات معقدة ، لأن المجال الداخلي (المركب) 3+ كاتيون ؛
K2- أنيونيمركب معقد ، المجال الداخلي 2 - أنيون ؛
يشير 0 و 0 إلى مركبات معقدة محايدة كهربائيًا ، ولا تحتوي على كرة خارجية ، لأن الكرة الداخلية خالية من الشحنة.
القواعد والميزات العامة باسم المركبات المعقدة.
قواعد عامة:
1) في جميع أنواع المركبات المعقدة ، أولاً الأنيوني ، ثم يسمى الجزء الموجب للمركب ؛
2) في الداخللجميع أنواع المجمعات ، يشار إلى عدد الروابط باستخدام الأرقام اليونانية: دي ، ثلاثة ، تترا ، بنتا ، سداسيإلخ.؛
2 أ) إذا كانت هناك روابط مختلفة في المجال الداخلي للمجمع (هذه مجمعات مختلطة أو مختلطة ليجند) ، تتم الإشارة أولاً إلى أرقام وأسماء الروابط السالبة الشحنة مع إضافة النهاية -حول(Cl ˉ - كلورو،أوه - هيدروكسو، SO 4 2 ˉ - كبريتاتإلخ. (انظر الجدول) ، ثم حدد أرقام وأسماء الروابط المحايدة ، ثم يسمى الماء أكواوالأمونيا أمين;
2 ب) أخيرًا في المجال الداخلييسمى عامل معقد.
الميزة: يتم تحديد اسم عامل التركيب من خلال ما إذا كان كاتيون معقد (1) ، أنيون معقد (2) أو مركب محايد (3).
(1). عامل معقد - في الكاتيون المركب.
بعد اسم جميع الروابط الموجودة في المجال الداخلي للمجمع ، يتم إعطاء الاسم الروسي لعنصر التعقيد في الحالة المضافة. إذا أظهر عنصر ما حالة أكسدة مختلفة ، فإنه يشار إليه بعد اسمه بين قوسين بأرقام. تُستخدم التسمية أيضًا للإشارة إلى عامل التعقيد ليس درجة الأكسدة ، ولكن التكافؤ (بالأرقام الرومانية).
مثال.اسم المجمع المركب Cl.
أ). دعونا نحدد شحنة الكرة الداخلية وفقًا للقاعدة: شحنة الكرة الداخلية متساوية في الحجم ، ولكنها معاكسة في الإشارة إلى شحنة الكرة الخارجية ؛ شحنة الكرة الخارجية (يتم تحديدها بواسطة أيون الكلور Cl -) هي -1 ، وبالتالي ، فإن الكرة الداخلية لها شحنة +1 (+) وهذا هو - الكاتيون المعقد.
ب). دعونا نحسب حالة الأكسدة لعامل المركب (هذا هو البلاتين) ، لأن اسم المركب يجب أن يشير إلى حالة الأكسدة الخاصة به. دعنا نشير إليه بواسطة x ونحسبه من معادلة الحياد الإلكتروني (المجموع الجبري لحالات الأكسدة لجميع ذرات العناصر في الجزيء يساوي صفرًا): x × 1 + 0 × 3 + (-1) × 2 = 0 ؛ س = +2 ، أي نقطة (2+).
في). يبدأ اسم المركب بأنيون - كلوريد .
ز). علاوة على ذلك ، نسمي الكاتيون + - هذا كاتيون معقد يحتوي على روابط مختلفة - كلا الجزيئات (NH 3) والأيونات (Cl -) ، لذلك ، نسمي الروابط المشحونة أولاً وقبل كل شيء ، بإضافة النهاية - حول-، بمعنى آخر. - كلورو ، ثم نسمي جزيئات ligands (هذه الأمونيا NH 3) ، هناك 3 منها ، لذلك نستخدم الرقم اليوناني واسم ligand - تريامين ، ثم نسمي بالروسية في الحالة الجينية العامل المركب مع إشارة إلى حالة الأكسدة الخاصة به - البلاتين (2+) ;
ه). بدمج الأسماء على التوالي (مكتوبة بخط مائل غامق) ، نحصل على اسم المركب المركب Cl - chlorotriammineplatinum chloride (2+).
أمثلة على المركبات ذات الكاتيونات المعقدة وأسمائها:
1) Br 2 - نتريت البروميد حولبنتا amminvanadium (3+) ؛
2) CI - كربونات كلوريد حولتترا amminchroma (3+) ؛
3) (ClO 4) 2 - فوق كلورات تترا ammincopy (2+) ؛
4) SO 4 - كبريتات البروم حولبنتاأمينروثينيوم (3+) ؛
5) ClO 4 - فوق كلورات ديالبروم حولتتراأكواكوبلت (3+).
الطاولة. الصيغ وأسماء الروابط سالبة الشحنة
(2). عامل معقد - في أنيون معقد.
بعد اسم الروابط ، يتم استدعاء عامل التركيب ؛ يتم استخدام الاسم اللاتيني للعنصر ، يتم إضافته لاحقة -في ) وحالة التكافؤ أو الأكسدة لعامل المركب بين قوسين. ثم يتم استدعاء كاتيون الكرة الخارجية في الحالة المضاف إليها. يتم تحديد الفهرس الذي يشير إلى عدد الكاتيونات في المركب من خلال تكافؤ الأنيون المركب ولا يتم عرضه في الاسم.
مثال.اسم المركب المركب (NH 4) 2.
أ). دعونا نحدد شحنة الكرة الداخلية ، فهي متساوية في الحجم ، ولكنها معاكسة في الإشارة لشحنة الكرة الخارجية ؛ شحنة الكرة الخارجية (يتم تحديدها بواسطة أيونات الأمونيوم NH 4 +) هي +2 ، وبالتالي ، فإن الكرة الداخلية بها شحنة -2 وهذا أنيون معقد 2-.
ب). يتم حساب حالة الأكسدة لعامل المركب (هذا هو البلاتين) (المشار إليها بـ x) من معادلة الحياد الإلكتروني: (+1) × 2 + x × 1 + (-1) × 2 + (-1) × 4 \ u003d 0 ؛ س = +4 ، أي نقطة (4+).
في). نبدأ اسم المركب بأنيون - (2- (الأنيون المركب) ، والذي يحتوي على أيونات ليجند مختلفة: (OH -) و (Cl -) ، لذلك نضيف النهاية إلى اسم الروابط - حول- ، وعددهم يُرمز إليه بالأرقام: - رباعي كلورو ديهيدروكسو - ، ثم نسمي عامل التركيب ، باستخدام الاسم اللاتيني للعنصر ، نضيف إليه لاحقة -في(سمة مميزة لمركب من نوع الأنيون) وتشير بين قوسين إلى حالة التكافؤ أو الأكسدة لعامل المركب - البلاتين (4+).
ز). آخر ما نسميه الكاتيون في الحالة الجينية - الأمونيوم.
ه). بدمج الأسماء على التوالي (مكتوبة بخط مائل غامق) ، نحصل على اسم المركب المركب (NH 4) 2 - رباعي كلورو ثنائي هيدروكسوبلاتينات الأمونيوم (4+).
أمثلة على المركبات ذات الأنيونات المعقدة وأسمائها:
1) ملغ 2 - ثلاثةالفلور حولألمنيوم هيدروكسي في (3+) مغنيسيوم ؛
2) ك 2 - ديثيوسلفات حولدي ammincupr في (2+) بوتاسيوم
3) ك 2 - تترااليود حولميركور في (2+) بوتاسيوم.
(3). عامل معقد - في مجمع محايد.
بعد أسماء جميع الروابط ، يُطلق على العامل المعقد في الحالة الاسمية الأخير ، ولا يشار إلى درجة تأكسده ، حيث يتم تحديده من خلال الحياد الإلكتروني للمجمع.
أمثلة على المجمعات المحايدة وأسمائها:
1) – ديالكلور حولأكواممينبلاتينيوم.
2) – ثلاثةالبروم حولثلاثة ammincobalt.
3) - ثلاثي كلوروتريامين كوبالت.
وبالتالي ، فإن الجزء المعقد من اسم جميع أنواع المركبات المعقدة يتوافق دائمًا مع المجال الداخلي للمجمع.
سلوك المركبات المعقدة في الحلول. التوازنات في حلول المركبات المعقدة.دعونا نفكر في سلوك المركب المركب ثنائي كلوريد الفضة ثنائي الكلور في المحلول.
ترتبط أيونات الكرة الخارجية (CI-) بالأيون المعقد بشكل أساسي بواسطة قوى التفاعل الكهروستاتيكي ( الرابطة الأيونية) ، لذلك ، في المحلول ، مثل أيونات الإلكتروليت القوية ، يكاد يكون مكتملًا انهيار مركب معقد إلى معقد والكرة الخارجية هي كرة خارجية أو تفكك أساسيأملاح معقدة:
Cl ® + + Cl - - التفكك الأولي.
ترتبط الروابط الموجودة في المجال الداخلي للمجمع بالعامل المركب بواسطة متلقي المانح روابط تساهمية؛ يحدث الانقسام (الانفصال) عن العامل المركب في معظم الحالات إلى درجة ضئيلة ، كما هو الحال في الإلكتروليتات الضعيفة ، وبالتالي يمكن عكسها. التفكك القابل للانعكاس للكرة الداخلية هو التفكك الثانوي للمركب المعقد:
+ «Ag + + 2NH 3 - التفكك الثانوي.
نتيجة لهذه العملية ، يتم إنشاء توازن بين الجسيم المعقد والأيون المركزي والروابط. تمضي خطوة بخطوة مع الإزالة المتتالية للروابط.
يسمى ثابت التوازن لعملية التفكك الثانوية ثابت عدم الاستقرار للأيون المركب:
إلى العش. \ u003d × 2 / \ u003d 6.8 × 10-8.
إنه بمثابة مقياس لاستقرار الكرة الداخلية: كلما كان الأيون المركب أكثر استقرارًا ، كلما انخفض ثابت عدم الاستقرار ، انخفض تركيز الأيونات المتكون أثناء تفكك المعقد. قيم ثوابت عدم الاستقرار للمجمعات هي قيم جدولة.
ثوابت عدم الاستقرار المعبر عنها من حيث تركيزات الأيونات والجزيئات تسمى ثوابت التركيز. لا تعتمد ثوابت عدم الاستقرار ، المعبر عنها من حيث أنشطة الأيونات والجزيئات ، على التركيب والقوة الأيونية للمحلول. على سبيل المثال ، بالنسبة للمركب بشكل عام MeX n (معادلة التفكك MeX n «Me + nX) ، فإن ثابت عدم الاستقرار له الشكل:
إلى العش. \ u003d a Me × a n X / a MeX n.
عند حل المشكلات في حالة الحلول المخففة بدرجة كافية ، يُسمح باستخدام ثوابت التركيز ، بافتراض أن معاملات نشاط مكونات النظام تساوي عمليا الوحدة.
معادلة التفكك الثانوية المذكورة أعلاه هي رد الفعل الكلي للعملية التدريجية لتفكك المعقد مع الإزالة المتتالية للروابط:
+ «+ + NH 3، K عش 1 = × /
+ "Ag + + NH 3، K nest.2 \ u003d × /
+ «Ag + 2NH 3، K عش. \ u003d × 2 / \ u003d K عش 1 × K عش 2 ،
حيث К nest.1 و К nest.2 هي ثوابت عدم الاستقرار التدريجي للمركب.
إجمالي ثابت عدم الاستقرار للمركب يساوي حاصل ضرب ثوابت عدم الاستقرار التدريجي.
ويترتب على المعادلات المعطاة للتفكك التدريجي للمركب أن منتجات التفكك الوسيطة قد تكون موجودة في المحلول ؛ بتركيز زائد من الليجندنظرًا لعكس هذه العمليات ، يتحول توازن التفاعلات نحو المواد الأولية وفي المحلول ، بشكل أساسي ، يوجد مجمع غير مرتبط.
لتوصيف قوة المركب ، بالإضافة إلى ثابت عدم الاستقرار للمركب ، يتم استخدام قيمته المتبادلة - ثابت الاستقرار لمجموعة b المعقدة. = 1 / K عش. . مجموعة ب هي أيضًا قيمة مرجعية.
مهام التحكم
181. بالنسبة للمركب المعقد المحدد ، حدد الاسم ، حالة الأكسدة (شحنة) أيون المركب ، رقم التنسيق. اكتب معادلات التفكك الإلكتروليتي لهذا المركب والتعبير عن ثابت عدم الاستقرار للمركب Cl 2 ، Cl.
182 *. SO4، (NO3) 2.
183 *. K 2 (NO 3) 2 ، SO4.
184 *. نا ، Cl3.
185 *. با ، Cl.
186 *. (NH4) ، BR2.
187 *. Na3 ، NO3.
188 *. SO 4 ، KCl 2 ، K3.
190 *. ، Cl.
