Wstęp do chemii koordynacyjnej (PDF)

Wstęp do chemii koordynacyjnej (PDF) - Opis

Chemia związków koordynacyjnych fundamentem nowoczesnej chemii praktycznej! Pierwszy podręcznik na rynku polskim wprowadzający Czytelnika w podstawowe zagadnienia chemii związków kompleksowych. Autorzy zrobili to w sposób opisowy, unikając nadmiernego wprowadzania aparatu matematycznego i zaawansowanej chemii kwantowej.

Książka stanowi pomost pomiędzy publikacjami wprowadzającymi w zagadnienia chemii nieorganicznej a specjalistycznymi, dając podstawę do dalszych studiów lub pracy.

W podręczniku omówiono m.in.:
o podstawowe pojęcia chemii koordynacyjnej,
o charakterystykę procesu kompleksowania,
o kinetykę i mechanizmy reakcji,
o otrzymywanie związków kompleksowych,
o elementy chemii supramolekularnej,
o związki kompleksowe w przyrodzie,
o związki kompleksowe w życiu i działalności człowieka.

Książka przeznaczona jest dla studentów i doktorantów chemii, biologii, biotechnologii, nauk medycznych, inżynierii i ochrony środowiska, technologii chemicznej oraz inżynierii materiałowej. Spis treści: PrzedmowaXI

1. RYS HISTORYCZNY I POJĘCIA PODSTAWOWE1
1.1. Rys historyczny rozwoju chemii koordynacyjnej1
1.1.1. Starożytność i czasy średniowieczne1
1.1.2. Pierwszy etap rozwoju chemii koordynacyjnej2
1.1.3. Drugi etap rozwoju chemii koordynacyjnej5
1.1.4. Trzeci etap rozwoju chemii koordynacyjnej6
1.2. Podstawowe pojęcia chemii koordynacyjnej9
1.2.1. Związek kompleksowy9
1.2.2. Atom centralny9
1.2.3. Ligandy10
1.3. Wiązanie koordynacyjne i sfera koordynacyjna14
1.4. Nazewnictwo (...) więcej związków kompleksowych15
Literatura do rozdziału 116

2. LICZBA KOORDYNACYJNA17
2.1. Pojęcie liczby koordynacyjnej17
2.2. Liczba koordynacyjna a geometria bezpośredniego otoczenia atomu centralnego w kompleksie19
2.3. Liczba koordynacyjna a położenie pierwiastka w układzie okresowym22
2.4. Przewidywanie liczb koordynacyjnych w kompleksach32
2.4.1. Uwagi ogólne32
2.4.2. Model jonowy33
2.4.3. Liczba koordynacyjna a hybrydyzacja orbitali jonu centralnego34
2.4.4. Liczba koordynacyjna a model odpychania się par elektronowych powłoki walencyjnej jonu metalu w kompleksie (VSEPR)34
2.5. Przegląd form kompleksowych o różnych liczbach koordynacyjnych35
2.5.1. Liczby koordynacyjne 1, 2 i 335
2.5.2. Liczba koordynacyjna 437
2.5.3. Liczba koordynacyjna 539
2.5.4. Liczba koordynacyjna 640
2.5.5. Liczba koordynacyjna 743
2.5.6. Liczba koordynacyjna 843
2.5.7. Liczba koordynacyjna 945
2.5.8. Liczby koordynacyjne większe od 946
Literatura do rozdziału 250

3. WIĄZANIA CHEMICZNE52
3.1. Wprowadzenie. Charakterystyka ogólna wiązań chemicznych w związkach kompleksowych52
3.2. Oddziaływania silne -- wiązanie jonowe. Teoria pola krystalicznego54
3.2.1. Charakterystyka ogólna teorii pola krystalicznego54
3.2.2. Rozszczepienie orbitali d w polach ligandów o symetrii oktaedrycznej i tetraedrycznej55
3.2.3. Konfiguracje elektronowe jonów metali w kompleksach58
3.2.4. Energie oddziaływań międzyelektronowych i szeregi spektrochemiczne w kompleksach oktaedrycznych62
3.2.5. Kompleksy tetragonalne64
3.2.6. Rozszczepienie orbital d w polach ligandów o innych symetriach67
3.2.7. Efekt Jahna-Tellera67
3.2.8. Podsumowanie teorii pola krystalicznego70
3.3. Oddziaływania silne -- wiązanie kowalencyjne. Teoria orbitali molekularnych i teoria pola ligandów71
3.3.1. Koncepcja wiązania kowalencyjnego71
3.3.2. Podstawowe założenia teorii orbitali molekularnych73
3.3.3. Teoria orbitali molekularnych w zastosowaniu do związków kompleksowych76
3.3.4. Teoria pola ligandów86
3.4. Oddziaływania średniej mocy oraz słabe88
3.4.1. Wprowadzenie88
3.4.2. Wiązania wodorowe89
3.4.3. Inne siły niekowalencyjne94
3.5. Wokół wiązań chemicznych. Elektroujemność i twardość95
3.5.1. Pojęcie i skale elektroujemności95
3.5.2. Elektroujemność bezwzględna (absolutna)100
3.5.3. Twardość bezwzględna (absolutna)101
3.6. Wybrane metody badania wiązań chemicznych w związkach kompleksowych106
3.6.1. Spektroskopia i spektrofotometria106
3.6.2. Właściwości magnetyczne związków kompleksowych122
3.6.3. Metody półempiryczne opisu wiązań w cząsteczce. Model kątowego nakładania130
3.6.4. Metody teoretyczne opisu wiązań. Metoda funkcjonału gęstości elektronowej (DFT)132
Literatura do rozdziału 3134

4. IZOMERIA KOMPLEKSÓW METALI136
4.1. Wprowadzenie136
4.2. Izomeria konstytucyjna związków kompleksowych138
4.2.1. Izomeria jonowa138
4.2.2. Izomeria solwatacyjna (hydratacyjna)138
4.2.3. Izomeria koordynacyjna139
4.2.4. Izomeria wiązaniowa140
4.2.5. Izomeria ligandowa142
4.3. Stereoizomeria związków kompleksowych142
4.3.1. Wprowadzenie142
4.3.2. Enancjomeria142
4.3.3. Izomeria geometryczna153
4.3.4. Inne rodzaje izomerii155
Literatura do rozdziału 4157

5. TERMODYNAMICZNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU KOMPLEKSOWANIA158
5.1. Wprowadzenie158
5.2. Parametry termodynamiczne procesu kompleksowania159
5.3. Równowagi reakcji w roztworach wodnych i ich charakterystyka ilościowa162
5.4. Czynniki wpływające na trwałość związków kompleksowych166
5.4.1. Jon metalu166
5.4.2. Ligand168
5.4.3. Inne parametry. Twarde i miękkie kwasy i zasady Lewisa172
5.5. Metody wyznaczania stałych trwałości175
5.5.1. Podstawowe zależności175
5.5.2. Metody eksperymentalne178
5.6. Znaczenie stałych trwałości183
Literatura do rozdziału 5184

6. KINETYKA I MECHANIZMY REAKCJI185
6.1. Wprowadzenie185
6.2. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej186
6.3. Profile reakcji187
6.4. Klasyfikacja reakcji z udziałem form kompleksowych189
6.5. Kinetyka i mechanizmy reakcji podstawienia ligandów189
6.5.1. Wprowadzenie189
6.5.2. Charakterystyka ogólna reakcji podstawienia190
6.5.3. Reakcje wymiany cząsteczek wody w akwakompleksach jonów metali193
6.5.4. Kryteria podziału reakcji podstawienia195
6.6. Reakcje utlenienia i redukcji związków kompleksowych212
6.6.1. Mechanizmy zewnętrzno- i wewnętrznosferowe212
6.6.2. Reakcje redoks z przeniesieniem dwóch elektronów215
6.7. Kinetyka reakcji związków izomerycznych215
6.8. Fotokinetyka reakcji związków kompleksowych217
6.9. Metody pomiarowe -- badanie reakcji szybkich i kontrola postępu reakcji218
6.10. Metody teoretyczne w badaniach kinetyki i mechanizmów reakcji219
Literatura do rozdziału 6221

7. OTRZYMYWANIE ZWIĄZKÓW KOMPLEKSOWYCH222
7.1. Wprowadzenie222
7.2. Otrzymywanie związków kompleksowych w roztworach224
7.2.1. Typ reakcji: substytucja nukleofilowa224
7.2.2. Typ reakcji: addycja nukleofilowa226
7.2.3. Typ reakcji: reakcje redoks226
7.2.4. Ligandy. Reakcje insercji i eliminacji230
7.2.5. Warunki syntezy. Parametry fizyczne procesu231
7.3. Otrzymywanie związków kompleksowych w postaci stałej234
7.3.1. Charakterystyka ogólna234
7.3.2. Ważniejsze typy reakcji chemicznych w fazie stałej prowadzące do otrzymywania kompleksów236
7.3.3. Otrzymywanie kompleksów stałych przy wykorzystaniu specyficznych właściwości reagentów242
7.3.4. Wybrane metody otrzymywania związków w postaci stałej246
Literatura do rozdziału 7260

8. ZWIĄZKI METALOORGANICZNE, METALONIEORGANICZNE I KLASTEROWE261
8.1. Wprowadzenie261
8.2. Kompleksy metaloorganiczne262
8.2.1. Wprowadzenie262
8.2.2. Rodzaje i właściwości ligandów organicznych262
8.2.3. Wiązanie M C i budowa kompleksów metaloorganicznych263
8.2.4. Związki z ligandami jednoelektronowymi -karbylowymi264
8.2.5. Kompleksy z ligandami alkilidenowymi (karbenowymi) i alkilidynowymi (karbinowymi)266
8.2.6. Kompleksy metali przejściowych z ligandami donorowymi (kompleksy)267
8.3. Kompleksy metali przejściowych z ligandami akceptorowymi276
8.3.1. Wprowadzenie276
8.3.2. Związki karbonylowe metali (karbonylki metali)277
8.3.3. Kompleksy z innymi ligandami akceptorowymi282
8.4. Związki metalonieorganiczne283
8.4.1. Przedmiot chemii metalonieorganicznej283
8.4.2. Wybrane przykłady związków metalonieorganicznych284
8.4.3. Perspektywy rozwoju i zastosowań związków metalonieorganicznych293
8.5. Związki klasterowe294
8.5.1. Wprowadzenie294
8.5.2. Wiązanie metal-metal w klasterach; struktura klasterów295
8.5.3. Syntezy związków klasterowych metali przejściowych299
8.5.4. Właściwości i zastosowanie klasterów300
Literatura do rozdziału 8301

9. ELEMENTY CHEMII SUPRAMOLEKULARNEJ302
9.1. Wprowadzenie302
9.2. Przedmiot chemii supramolekularnej302
9.3. Rodzaje i właściwości ligandów w chemii supramolekularnej305
9.3.1. Wprowadzenie305
9.3.2. Charakterystyka wybranych syntonów306
9.4. Samoorganizacja molekularna -- główny kierunek rozwoju chemii supramolekularnej312
9.4.1. Wprowadzenie312
9.4.2. Helikaty313
9.4.3. Struktury wieszakowe i drabinowe315
9.4.4. Wielokąty (metalocykle) i poliedry315
9.4.5. Katenany i związki węzłowe316
9.4.6. Uwagi ogólne317
9.5. Nazewnictwo związków makrocyklicznych318
9.6. Oddziaływania międzycząsteczkowe w układach supramolekularnych319
Literatura do rozdziału 9320

10. KOMPLEKSY METALI W PRZYRODZIE I DZIAŁALNOŚCI CZŁOWIEKA322
10.1. Wprowadzenie322
10.2. Makrocząsteczki -- podstawowa forma obecności metali w przyrodzie323
10.3. Chemia koordynacyjna metali w biologii325
10.3.1. Wprowadzenie325
10.3.2. Wiązanie cząsteczek azotu i tlenu330
10.3.3. Fotosynteza333
10.4. Chemia koordynacyjna metali w medycynie i technice334
10.4.1. Leki nieorganiczne w terapii334
10.4.2. Leki nieorganiczne w terapii antynowotworowej335
10.4.3. Związki koordynacyjne -- podstawowe składniki nowych materiałów i biomateriałów342
10.4.4. Kompleksy barwne i ich praktyczne wykorzystanie357
10.4.5. Nano- i bionanotechnologia362
10.4.6. Zielona chemia koordynacyjna363
Literatura do rozdziału 10365

SUPLEMENT367
S1. Chronologia odkryć w chemii koordynacyjnej369
S2. Wybrane reguły nazewnictwa związków kompleksowych373
S2.1. Wzory373
S2.2. Nazwy374
S2.3. Stopień utlenienia atomu centralnego i proporcje składników375
S2.4. Kolejność i liczba ligandów376
S2.5. Nazwy ligandów377
S2.6. Węglowodory nienasycone jako ligandy379
S2.7. Różne sposoby wiązania niektórych ligandów380
S2.8. Dwu- i wielordzeniowe kompleksy z grupami mostkowymi381
S2.9. Dwu- i wielordzeniowe kompleksy z wiązaniami metal-metal382
S2.10. Struktury polimeryczne383
S2.11. Oznaczenia stereochemiczne384
Literatura do Suplementu S2392
S3. Elementy teorii grup w zastosowaniu do związków kompleksowych393
S3.1. Wprowadzenie393
S3.2. Elementy symetrii i operacje symetrii393
S3.3. Punktowe grupy symetrii397
S3.4. Przykłady określania grupy punktowej cząsteczki398
S3.5. Reprezentacje grup symetrii i ich charaktery400
S3.6. Uwagi końcowe409
Literatura do Suplementu S3410

SKOROWIDZ mniej