Make your own free website on Tripod.com

การเตรียมสารประกอบโคออร์ดิเนชัน (coordination compounds)

สารประกอบเชิงซ้อนหรือสารประกอบโคออร์ดิเนชัน (coordination compounds) เป็นสารที่ประกอบด้วยโลหะไอออนอะตอมกลาง (central metal ion) ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยลิแกนด์ (ligand) โดยถูกยึดกันด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโควาเลนต์ ลิแกนด์ที่พบเสมอ มี 2 ชนิด

    1. ชนิดโมเลกุล ได้แก่ H2O , NH3
    2. ชนิดไอออนลบ ได้แก่ F- , Cl- , I- , SO42- , NO3- , C2O42- , OH- , CN- ,

NO2- และ S2O32- ฯลฯ

จำนวนลิแกนด์ที่ต่อโดยตรงกับอะตอมหรือไอออนกลาง เรียกว่า เลขโคออร์ดิเนชัน ( coordination number) เลขโคออร์ดิเนชันของสารเชิงซ้อนที่พบมากคือ 2 ,4 และ 6 ลิแกนด์ที่ใช้อิเล็กตรอนคู่ว่างเพียง 1 คู่ เกิดพันธะโคออร์ดิเนตโควาเลนท์กับโลหะไอออนกลางเรียกว่า monodentrate ligand ถ้าใช้อิเล็กตรอนมากกว่า 1 คู่ เรียก polydentrate ligand หรือ chelating agent เช่น C2O42- และ CO2 ซึ่งใช้คู่อิเล็กตรอน 2 คู่ เกิดพันธะโคออร์ดิเนต เรียก bidentrate ligand

หลักการเตรียมสารประกอบเชิงซ้อนทั่วไป

ในการเตรียมสารประกอบเชิงซ้อน ตัวแปรที่ต้องพิจารณา คือเลขโคออร์เนชันและ เลขออกซิเดชัน ซึ่งเมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลงค่านี้อาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงก็ได้ หรือบางกรณีลิแกนด์ชนิด ไทรเดนเทตทำหน้าที่เป็นเพียงไบเดนเทตก็ได้ จึงทำให้เลขโคออร์ดิเนชันไม่เป็นไปดังที่ต้องการ สารบางอย่างพิจารณาได้หลายแง่มุม เช่น [ Co(NH3)5NO]2+ เป็นสารเชิงซ้อนของ Co (I I ) หรือ Co (I I I ) ก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการพิจารณาว่า NO เป็น NO· (เมื่อเกิดพันธะอิเล็กตรอนเดี่ยวของ NO อยู่คู่กับอิเล็กตรอนของโคบอลต์) หรือเป็น NO- (อิเล็กตรอนอยู่คู่ทั้งหมดแล้ว)

ปฏิกิริยาที่ทำให้สารตัวรับอิเล็กตรอนมีเลขโคออร์เนชันเพิ่มขึ้น เรียกว่า ปฏิกิริยาการเติม (addition reaction) ปฏิกิริยาที่ตัวรับอิเล็กตรอนมีเลขโคออร์ดิเนชันไม่เปลี่ยนแปลงเรียกว่า ปฏิกิริยาการแทนที่ (substitution reaction ) ถ้าตัวรับอิเล็กตรอนมีเลขโคออร์เนชันลดลง เป็นปฏิกิริยาการแตกตัว (dissociation reaction ) ปฏิกิริยาที่ทำให้อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นหรือลดลง เรียกว่าปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือรีดักชันหรือปฏิกิริยารีดอกซ์ ( oxidation reduction or redox reaction )

สิ่งที่ต้องพิจารณาอีกประการหนึ่งได้แก่อัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ เช่น เมื่อเติมแอมโมเนียปริมาณมากเกินพอ ลงในสารละลาย copper (I I ) sulfate การเปลี่ยนสีจากสีน้ำเงินอ่อนจนเป็นสีน้ำเงินเข้ม เกิดขึ้นได้เร็วมาก ทั้งนี้เพราะสารเชิงซ้อนของแอมมีน (ammine) เกิดได้เร็ว (ในกรณีนี้โมเลกุลของแอมโมเนียเข้าแทนที่โมเลกุลของน้ำซึ่งจับเกาะอยู่กับ copper (I I ) ion ) ถ้าเป็นกรณีของ Cr (I I ) ion การที่จะเข้าแทนที่โมเลกุลของน้ำด้วยลิแกนด์ชนิดอื่นเช่นนี้ ต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือเป็นวันในอุณหภูมิห้อง แสดงว่า Cu (I I ) ทำให้เกิดสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพเร็ว ส่วน Co (I I I ) ion เกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพช้า

โดยทั่วไปธาตุแทรนซิชันแถวที่ 1 ทำให้เกิดสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพเร็ว ยกเว้น Cr (I I I ) และ Co (I I I ) ส่วนธาตุแทรนซิชันแถวที่ 2 และแถวที่ 3 เกิดสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพช้า ในการศึกษาปฏิกิริยาของสารเชิงซ้อนควรพิจารณาจากความเสถียรด้านเทอร์โมไดนามิก (thermodynamic stability ) และความเสถียรด้านไดนามิก (dinamic stability ) ด้วยการพิจารณาความเสถียรด้าน เทอร์โมไดนามิก คือพิจารณาความเข้มข้นของสารต่าง ๆ รวมทั้งลิแกนด์ที่สภาวะสมดุล ส่วนความเสถียรด้านไดนามิกคือการพิจารณาถึงความเร็วของปฏิกิริยาเมื่อสภาวะสมดุล

การเตรียมสารประกอบเชิงซ้อน

    1. การเตรียมสารเชิงซ้อนด้วยปฏิกิริยาการแทนที่
      1. การแทนที่ในสารละลายของน้ำ เป็นวิธีสังเคราะห์ที่นิยมใช้มากที่สุด วิธีนี้
      2. โมเลกุลของน้ำที่ล้อมรอบอะตอมโลหะจะถูกแทนที่โดยลิแกนด์อื่น ซึ่งจัดเป็นปฏิกิริยาanation

        ตัวอย่างการเตรียมสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพเร็วด้วยปฏิกิริยาการแทนที่

        ก. ปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียที่มากเกินพอกับเกลือของ copper (I I ) ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย ดังสมการ


        [ Cu(H2O)42+ + 3NH4(aq) [ Cu ( NH3)4 ] 2+ + 4H2O

        สมการนี้แสดงปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ แต่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีหลายขั้นตอน คือจะได้สารต่อไปนี้ก่อน [ Cu (H2O) 4] 2+ , [ Cu ( H2O)3(NH3)]2+ , [Cu (H2O)2(NH3)2 ] 2+ ,[ Cu(H2O)(NH3)3]2+ และ [Cu ( NH3) 4] 2+ ความเข้มข้นของสารที่ได้แต่ละอย่างจะไม่เท่ากัน สารหลายอย่างมีความเข้มข้นน้อย โดยที่สาร [ Cu (H2O)2(NH3)2]2+ มีความเข้มข้นมากที่สุด ถ้าทำสารนี้ให้ตกผลึก ( เช่นเติมเอททิลแอลกอฮอล์ ) ผลึกที่ตกลงมามิใช่จะมี [Cu (H2O)2(NH3) 2]2+ แต่เพียงอย่างเดียว ]ยังมีสารอื่นปนติดมาด้วย

        ข. ปฏิกิริยาระหว่าง thiourea กับ leadnitrate ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย เกิดปฏิกิริยา ดังสมการ


        [ Pb (H2O)6]2+ + 6Sc(NH2)2 [ Pb (Sc (NH2)2)6]2+ + 6H2O

        พบว่าในปฏิกิริยานี้สารละลายจะเป็นสารผสม ซึ่งประกอบด้วยสารที่เป็นพอลิเมอร์หลายชนิด กลไกปฏิกิริยาซับซ้อน ในที่นี้จะไม่อธิบายถึงสารระหว่างเกิดปฏิกิริยาหรือสารมัธยันตร์ ( intermediate) ระหว่าง [ Pb(H2O)6]2+ และ [ Pb ( Sc(NH2)2)6]2+

        ค. เราสามารถเตรียมสารเชิงซ้อนที่ไม่มีประจุ และไม่เป็นพอลิเมอร์มากนักได้จากสารละลายในน้ำ อาจได้ผลึกใหม่โดยการละลายในสารละลายอินทรีย์ เช่น


        [ Fe(H2O)6]3+ + 3acac- [ Fe (acac)3 ] + 6H2O

        ไม่ละลายในน้ำ

        ตัวอย่างการเตรียมสารเชิงซ้อนโดยปฏิกิริยาการแทนที่ ในสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพช้า

        ก. ปฏิกิริยาออกซิเดชันของ Co (I I ) ในสารละลายของน้ำ ระบบประกอบด้วย แอมโมเนีย และ ammonium carbonate ทำให้ได้ [ Co(NH3) 5CO3]+ เมื่ออุ่นสารนี้ให้ร้อน 90 ° C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง กับ ammonium bifluoride ที่ละลายในน้ำ จะได้ [ Co(NH3) 5F]2+ โดยมี [ Co(NH3) 5H2O]3+ เป็นสารมัธยันตร์ของสมการ


        [ Co(NH3) 5CO3]+ + 2HF [ Co(NH3) 5F]2+ + F- + CO2 + H2O

        ข. สาร potassium cobaltinitrite จะทำปฏิกิริยากับสารละลายในน้ำของ ethylenediamine ได้ค่อนข้างรวดเร็วที่อุณหภูมิประมาณ 70 ° C ได้ cis – dinitrobis(ethylenediamine)cobalt(I I I ) ดังสมการ


        [Co(NO2)6]3-+2en cis[Coen2(NO2)2]++4NO2-

        ในปฏิกิริยานี้ถือว่า [Coen(NO2)4]- เป็นสารมัธยันตร์ ในกรณีที่ต้องการเตรียมสารเชิงซ้อนที่ลิแกนด์ ไม่ละลายน้ำ ต้องเลือกใช้สารอินทรีย์ที่เหมาะสมเป็นตัวทำละลาย เช่น ใช้แอลกอฮอล์สำหรับเตรียมสารเชิงซ้อนที่มีฟอสฟีนเป็นลิแกนด์ นอกจากนี้ยังใช้ tetrahydroxofuran, 1,1-dimethylethane ได้อย่างดีกับลิแกนด์หลายชนิดและกับสารที่เป็นแฮไลด์ของโลหะที่ปราศจากน้ำผลึก และจะไม่ใช้ ตัวทำปฏิกิริยาที่มีน้ำผลึกกับตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ ยกเวันสารประเภท aliphatic acetal เช่น 2,2-dimetyloxypropane เพราะว่าเมื่อทำการกลั่นไหลกลับ ( reflux ) สารนี้จะดึงน้ำจากสารที่มีน้ำผลึก ได้เมทานอลและอะซิโตนดังสมการ


        [ Ni(H2O)6]Cl2 + 6(MeO)2 CMe2 6MeOH+ 6Me2CO+NiCl2

      3. การแทนที่ในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ

ถ้า aquo-complex เป็นชนิดที่ไม่มีเสถียรภาพสูงๆ เป็นการยากต่อการให้ลิแกนด์อื่น เข้าไปแทนที่ หรือ ลิแกนด์ที่ต้องการจะให้เข้าไปแทนที่เป็นชนิดที่ไม่ละลายน้ำก็ต้องเลือกใช้วิธีที่ ตัวทำละลายชนิดอื่นที่ไม่ใช่น้ำ เช่น diethyl ether และ diethylformamide

ตัวย่างการเตรียมสารเชิงซ้อนโดยปฏิกิริยาการแทนที่ในสารละลายที่ไม่ใช่น้ำ

ก. ใช้สารในสถานะของเหลวขณะที่ของเหลว เช่นใช้ potassium thiocyanateที่หลอมเหลว ( จุดหลอมเหลว 173° C) เป็นตัวทำละลาย ดังสมการ

180° C


[ Cr(H2O)6]2++ 6NCS- [Cr(NCS)6]3-+ 6H2O

KNCS หลอมเหลว

ปฏิกิริยานี้แสดงให้เห็นว่า H2O จาก [Cr(H2O)6]2+ ถูกแทนที่

ข. ในการกลั่นไหลกลับ thionyl chloride จะทำปฏิกิริยากับน้ำได้ sulfur dioxode และ hydrogen chloride จึงใช้วิธีนี้เตรียมสารที่เป็นคลอไรด์ของโลหะที่ปราศจากน้ำผลึก จาก คลอไรด์ที่มีน้ำผลึกได้ นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวทำละลายในการเตรียมสารประเภทแอนไอออนที่มี คลอโรของโลหะได้อีกด้วย ดังนี้


2 NEtCl + NiCl (NEt4)2[NiCl4]

SOCl2 กลั่นไหลกลับ

ที่อุณหภูมิสูง thionyl chloride จะสลายตัวช้าๆเป็นคลอรีน จึงทำให้ขาดคุณสมบัติของการเป็น ตัวทำละลายที่ดี

ค. เกลือเกือบทั้งหมดสามารถทำปฏิกิริยากับ bromine trifluoride ( BrF3) เกิดเป็น สารประกอบฟลูออไรด์สูงสุดได้ หรือถ้ามีโลหะแอลคาไลน์อยู่ด้วยก็จะเกิดเป็นสารแอนไอออน- ฟลูออโร นอกจากนี้ BrF3ยังทำหน้าที่เป็นตัวเติมฟลูออรีนที่มีศักยภาพสูงมาก ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยาได้แม้กับโลหะเจือ ( alloy ) เช่นโลหะเจือจางระหว่างเงินและทองในอัตราส่วน1:1 ดังสมการ


AgAu(alloy ) Ag [Au F4]

BrF3

2. การเตรียมสารเชิงซ้อนด้วยปฏิกิริยาการเติม

การเตรียมสารบางอย่างในสถานะแก๊สใช้วิธีการเติมโดยตรง เช่น เตรียม [BF3.NH3] โดยปล่อยให้BF3.ในสถานะแก๊ส ทำปฏิกิริยากับ NH3 ในสถานะแก๊สเช่นเดียวกันจะได้ผลผลิตเป็นผง สีขาวเกิดขึ้น ดังสมการ


BF3+NH3 [BF3.NH3]

ถ้าตัวทำปฏิกิริยาสารหนึ่งเป็นของเหลวอีกสารหนึ่งเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้องต้องใช้วิธีเตรียมที่แตกต่างออกไป เช่นในการเตรียม [BF3.OEt2]โดยการทำให้อีเทอร์และ boron trifluoride ร้อนกลายเป็นแก๊สทั้งหมด แล้วทำให้กลั่นตัวเป็นของเหลว แยกเก็บไว้ในภาชนะที่แช่ให้เย็นจัดในไนโตรเจนเหลว อุ่นภาชนะให้ร้อนช้าๆเพื่อให้แกสทั้งสองทำปฏิกิริยากัน จะเกิดผลผลิต ดังสมการ


BF3+Et2O [BF3.OEt2]

ถ้าตัวทำปฏิกิริยาทั้งสองสารเป็นของเหลว สามารถเตรียมได้โดยใช้วิธีให้ผสมกันโดยตรงในตัวทำละลาย ( ที่ไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาและแยกออกได้ง่าย)ได้ เช่น

40 - 60° C


SnCl4 + 2NMe3 trans[SnCl4 (NMe3) ] 2

ปิโตเลียมอีเทอร์

ในกรณีที่ตังทำปฏิกิริยาเป็นของแข็ง พึงหลีกเลี่ยงการเติมโดยตรง เช่น ในการเตรียม [BF4]- ใช้วิธีให้กรดบอริกทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรฟลูออริก ดังสมการ


8NH4F + 2H3BO3 + 3H2SO4 3(NH4) 2SO4 + 2NH4 [BF4] + 6H2O

ดีกว่าใช้วิธีให้ของแข็งทำปฏิกิริยากับแก๊ส ดังสมการ


NH4F + BF4 NH4 [BF4]

ในกรณีที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงการใช้ตัวทำปฏิกิริยาในสถานะของแข็งได้ เมื่อจะให้ทำปฏิกิริยากันด้วยวิธีนี้ ผลผลิตที่ได้จะทำให้บริสุทธิ์ได้ยากมาก สารประกอบเชิงซ้อนหลายชนิดที่มี สูตรทั่วไปเป็น [MXn]m- (x เป็นแฮโลเจน ส่วนใหญ่ได้แก่ F และ Cl) แต่ยังมีความจำเป็นใช้วิธีนี้ในการเตรียมอยู่บ้าง เช่น


2KCl + TiCl4 K2[TiCl6]

ปฏิกิริยาการเติมนี้เกิดขึ้นได้ดีกับธาตุแทรนซิชันที่เปลี่ยนเลขโคออร์ดิเนชันได้ง่าย เช่น Cu(I I I )ion จึงทำให้เกิดสารได้หลายแบบจากปฏิกิริยาการเติมระหว่าง pyridine กับ [Cuacac2] ดังสมการ


[Cuacac2] + py [Cuacac2py]

3.การเตรียมสารเชิงซ้อนจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน

การเตรียมสารเชิงซ้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพช้า มีหลายวิธี วิธีหนึ่งคือ การนำสารประกอบซึ่งประกอบด้วยโลหะที่มีสภาวะออกซิเดชันที่ต่างกันมาออกซิไดซ์หรือ รีดิวซ์ในขณะที่มีลิแกนด์อยู่ วิธีนี้เหมาะสำหรับเตรียมสารเชิงซ้อนของ Co(I I I ) โดยมี Co(I I ) เป็นสารเริ่มต้น ตัวออกซิไดซ์ได้แก่ อากาศหรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ Cr(I I I ) ก็สามารถเตรียมได้จาก Cr(VI ) คือจากโครเมตหรือไดโครเมตโดยใช้ตัวรีดิวซ์ทั่งๆไป นอกจากนี้สารเชิงซ้อนของ Cr(I I I ) อาจเตรียมจากการออกซิไดซ์เกลือ Cr(I I )ก็ได้ ความสำเร็จของการเตรียมวิธีนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ 2 ประการ ได้แก่ ประการแรก ถึงแม้ว่าผลผลิตจะเป็นสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพช้า แต่ตัวทำปฏิกิริยาต้องเป็นสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพเร็ว ความเข้มข้นของสารในการเตรียม ต้องใช้สารที่มีความเข้มข้นสูง และความเข้มข้นของตัวทำปฏิกิริยาควรเท่ากับความเข้มข้นของผลผลิตที่ต้องการ นั่นคือความเข้มข้น เท่ากันต่างกันตรงที่ประจุเท่านั้น การที่ตัวทำปฏิกิริยาได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม (รีดักชัน)หรือสูญเสียอิเล็กตรอน(ออกซิเดชัน) เท่านั้นที่ทำให้เกิดผลผลิตขึ้น

ประการที่สอง ได้กล่าวแล้วว่าในสมดุลจะมีสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพเร็วหลายสาร แต่ละสารสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือรีดักชัน ให้ผลผลิตที่เป็นสารเชิงซ้อนที่เปลี่ยนสภาพช้า

        1. ตัวอย่างการเตรียมสารเชิงซ้อนโดยปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน

ก. การเตรียม hexaamminecobalt (III) chloride โดยการออกซิไดซ์สารละลายในน้ำของ cobalt (II) chloride ด้วยสารละลายของแอมโมเนียในแอมโมเนียมคลอไรด์ ดังสมการ


2 CoCl 2 + 2NH4 Cl + 10 NH3 + H2O2 2 [ Co( NH3) 6] Cl3 + 2 H2O

ผงถ่าน

ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งด้วยผลถ่าน ถ้าไม่มีผงถ่านผลผลิตจะเป็น pentaamminecobalt (III) ลิแกนด์ตัวที่ 6 น่าจะเป็น H2O หรือไม่ก็เป็น Cl- ผงถ่านทำหน้าที่อย่างไรไม่สามารถรู้ชัดได้ ผงถ่านคงทำหน้าที่เป็น ผู้ให้อิเล็กตรอน pentaamminecobalt (III) ion ทำให้เกิดเป็น pentaamminecobalt (II) ion และโมเลกุลของแอมโมเนียจะเข้ามาแทนที่ต่อไป

ข. สารละลายในน้ำ ของกรดออกซาลิกและโพแทสเซียมออกซาเลต จะรีดิวซ์ potassiumdichromate ได้สาร tris (oxalato) chromium (III) ion ดังสมการ


K2Cr2O7 + 7H2C2O4 + 2K2C2O4 2K3[Cr(C2O4)3] + 6 CO2 + 7H2O

ค. เตรียมสารเชิงซ้อนของแมกกานีสที่มีเลขออกซิเดชันน้อย โดยวิธีการรีดิวซ์ permanganate anion, [MnO4] – หรือโดยการออกซิไดซ์แคตไออน hexaaquomanganese (II) หรือใช้ ทั้งสองอย่างดังกล่าว เช่น ในการเตรียม [ MnF5(H2O)]2- ซึ่ง Mn มีเลขออกซิเดชัน 3 ดังสมการ


8[ Mn (H2O)6]2+ + 2[MnO4]- + 25HF2- 10[MnF5(H2O)]2- + 9H+ + 46H2O

4. การเตรียมสารเชิงซ้อนโดยปฏิกิริยาการแตกตัวด้วยความร้อน

การใช้ความร้อน สามารถทำให้สารเชิงซ้อนบางชนิดแตกตัวเป็นสารเชิงซ้อนอื่นได้ส่วนที่ระเหยได้จะถูกขับไล่ออกด้วยความร้อน เช่น เมื่อให้ความร้อนแก่ copper (II) sulfate ซึ่งมีสีน้ำเงิน ที่อุณหภูมิประมาณ 220 ° C น้ำผลึกจะระเหยออกไป เหลือแต่ anhydrous copper (II)sulfate ดังนี้

96.5 C 102 C 115 C 220 C





CuSO4.5H2O CuSO44H2O CuSO4.3H2O CuSO4.H2O CuSO4

สารประกอบอื่น ๆ หลายชนิดก็สามารถแตกตัวเช่นนี้ได้ (ปรกติกระทำในสุญญากาศ) การควบคุมอุณหภูมิให้พอเหมาะก็จะได้ผลผลิตที่ต้องการได้ เช่นการเอาไฮโดรเจนแฮไลด์ออกสามารถกระทำได้กับสารเชิงซ้อนเกือบทั้งหมดที่มีตัวให้อิเล็กตรอนจับเกาะอยู่กับแฮโลเจน (เช่น H2O, ROH,NH3, R2NH) และตัวรับอิเล็กตรอนที่จับเกาะอยู่กับแฮโลเจน (เช่น BF3 , SnBr 4 , FeCl3 ) ปฏิกิริยาจากการเผาที่ใช้กันทั่วไปอีกอย่างหนึ่ง คือการไล่ลิแกนด์ที่เป็นกลางหนึ่งหรือหลายลิแกนด์ (เหมือนกรณีของ copper (II)sulfate ) ให้หลุดออกไป

การใช้ความร้อนเพื่อให้เกิดการแตกตัวนี้ สารบางอย่างอาจเปลี่ยนแปลงจากลิแกนด์ชนิดโมโนเดนเทต (โดยทั่วไปเป็นแอนไอออน) เป็นลิแกนด์ชนิดไบเดนเทตหรือกลายเป็นตัวเชื่อมระหว่างอะตอมศูนย์กลาง 2 อะตอม เช่นอะซิเทตและแฮไลด์แอนไออน เป็นต้น นอกจากนี้การใช้ความร้อนยังสามารถทำให้แอนไอออนซึ่งเดิมไม่เป็นลิแกนด์ สามารถจับเกาะกับโลหะเหมือนลิแกนด์โดยทั่วไปได้

ถ้าเผาสารเชิงซ้อนดังกล่าวด้วยความร้อนสูง สารจะแตกตัวออกอย่างสมบูรณ์ ดังนี้


K[BF4] BF3 + KF


BrF2[ RuF6] BrF3 + RuF5

ตัวอย่างการเตรียมสารเชิงซ้อนโดยการใช้ความร้อนในการทำให้แตกตัว

    1. การเตรียม cis [ Cr (en )2Cl ]+ โดยการเผา [ Cr (en)3] Cl3

210° C


[ Cr (en)3Cl3 cis [ Cr (en)2Cl2] Cl + en

การควบคุมอุณหภูมิมีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับปฏิกิริยานี้ เพื่อให้ได้ผลผลิตสูงที่สุดปฏิกิริยาจะสมบูรณ์ในเวลา 2 – 3 ชั่วโมง โดยวิธีเดียวกันนี้สามารถเตรียมสาร trans [Cr(en)2(SCN)2)] SCN โดยการเผา [ Cr (en)3](SCN)3 ที่อุณหภูมิ 130 C

ข. anhydrous nickel (II) chloride ทำปฏิกิริยา pyridine ที่มีปริมาณมากเกินพอในสารละลายที่ไม่ใช่น้ำ จะได้ trans [ Nipy 4Cl2] เมื่อเผาสารนี้ที่อุณหภูมิ 180 C ในสุญญากาศ จะได้สารที่มีสูตรเอมพิริกัลเป็น Nipy2Cl2 โครงการของสารเชิงซ้อนนี้ยังไม่สามารถรู้แจ้งได้ แต่มันจะทำให้เกิดพอลิเมอร์โดยใช้อะตอมของคลอรีนแต่ละตัวทำหน้าที่เชื่อมนิเกิล 2 อะตอม ทำให้ลิแกนด์มี โครงสร้างแบบแปดหน้าล้อมรอบโลหะแต่ละอะตอม ถ้าเผาที่อุณหภูมิ 220C สาร NipyCl2 จะเกิดขึ้น ซึ่งยังคงทำให้นิเกิลมีลิแกนด์ล้อมรอบด้วยทรงแปดหน้าอยู่ (ตัวเชื่อม Cl บางตัวอาจเชื่อมอะตอมนิเกิล 3 อะตอม) ถ้าเผาจนอุณหภูมิสูงถึง 350 C จะได้ anhydrous nickel chloride

การทดลองที่กำลังใช้ปัจจุบันเพื่อสืบเสาะหาสารประกอบเชิงซ้อนใหม่ๆโดยวิธีการเพิ่มความร้อนให้แตกตัว

ก. การวิเคราะห์ด้วยผลต่างของความร้อน (Differential Thermal AnalysiD.T.A.) วิธีนี้ใช้เซลล์ 2 เซลล์ เซลล์หนึ่งบรรจุสารเชิงซ้อนที่จะศึกษา อีกเซลล์หนึ่งบรรจุสารที่เสถียรเมื่อได้รับความร้อน ด้วยปริมาณที่ใกล้เคียงกัน เมื่อให้ความร้อนทีละน้อย สารทั้งสองจะได้รับความร้อนเท่า ๆ กัน วัดอุณหภูมิในเซลล์ทั้งสอง อุณหภูมิที่ต่างกันจะเป็นศูนย์จนกว่าการแตกตัวจะเกิดขึ้นจึงจะทำให้อุณหภูมิแตกต่างกัน วิธีนี้สามารถคำนวณหาอุณหภูมิของการแตกตัวและเอนธาลปีของการแตกตัวของสารได้

ข. การวิเคราะห์ด้วยความร้อนและน้ำหนัก ( Thermo – Gravimetric Analysis, T.G.A. ) การวิเคราะห์วิธีนี้ใช้การเผาสารที่อุณหภูมิต่าง ๆ โดยน้ำหนักของสารจะถูกบันทึกไว้ตลอด เมื่อเกิดการแตกตัวด้วยความร้อน น้ำหนักของลิแกนด์ที่ระเหยไปเป็นส่วนหนึ่งที่นำมาใช้คำนวณหาสูตรเอมพิริกัลของผลผลิตได้ อุณหภูมิและความดันระหว่างการทดลองก็มีประโยชน์ในการศึกษาอย่างยิ่ง

ประโยชน์ของสารประกอบเชิงซ้อน

    1. ใช้ในห้องปฏิบัติการเคมีทั้งงานคุณภาพวิเคราะห์ และปริมาณวิเคราะห์
    2. แก้ความกระด้างของน้ำโดยจะรวมตัวกับ Ca 2+ Mg2+ Fe2+ ซี่งเป็นอิออนที่เป็นสาเหตุแห่งความกระด้างของน้ำ
    3. ป้องกันการเกิดสนิมของเหล็ก ถ้าให้เหล็กอยู่ในที่ชื้น และสัมผัสกับออกซิเจนจะทำให้เหล็กขึ้นสนิมได้ คือ เกิด Fe2O3.xH2O ซึ่งเป็นสารที่มีสีน้ำตาลอมแดง แต่ถ้าให้เหล็กทำปฎิกิริยากับสารที่เป็นลิแกนด์จนเกิดเป็นสารประกอบโคออร์ดิเนชันขึ้นแล้ว ก็จะป้องกันไม่ให้เหล็กนั้นมีโอกาสอยู่ในรูป Fe2O3 . xH2O ขึ้นได้

ในกรณีที่เหล็กขึ้นสนิมอยู่แล้ว ก็เปลี่ยนให้เป็นอิออนเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้ แล้วจึง ชะล้างออกจากผิวเหล็ก ปัจจุบันนี้ในวงการอุตสาหกรรมมีวิธีป้องกันการเกิดสนิมของเหล็กโดยการเปลี่ยนให้เป็นสารเชิงซ้อนหรืออิออนเชิงซ้อน

4. เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของพืช อันได้แก่ คลอโรฟิล ซึ่งเป็นสารประกอบ โคออร์ดิเนชันของแมกนีเซียม

5. เป็นองค์ประกอบในเม็ดโลหิตแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม คือ ฮีโมโกลบินที่เรียกว่า ฮีม ( heme ) นั้น เป็นสารประกอบโคออร์ดิเนชันของเหล็ก

 

 

 

 

 

 

รูปที่ 1 โครงสร้างของ heme 1 โมเลกุล

6. ใช้ในอุตสาหกรรมการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า เช่น การชุบโลหะด้วยเงินหรือทอง ทำให้ผลิตภัณฑ์สวยงาม ผิวเรียบ เป็นมัน น่าใช้ สารละลายที่นิยมใช้ในการชุบเงินและทอง คือ [Ag(CN)2]- และ [Au(CN)2]-

7. ใช้ในทางการแพทย์ วิตามินบี 12 ซึ่งมีสีแดงเข้มเป็นสารประกอบโคออร์ดิเนชันของ โคบอลท์

8. ใช้ในการเกษตรกรรม ในบางกรณีให้สารที่เป็นลิแกนด์รวมตัวกับโลหะบางชนิดเพื่อให้เกิดสารประกอบโคออร์ดิเนชันที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ในบางกรณีการทำให้เกิด สารประกอบโคออร์ดิเนชันกับโลหะบางชนิดที่เป็นพิษต่อพืช ให้เกิดสารประกอบที่พืชดูดซึมเข้าไป ไม่ได้

9. สารที่เป็นลิแกนด์หลายชนิด เมื่อรวมกับโลหะเกิดเป็นสารประกอบโคออร์ดิเนชันแล้ว สารที่เกิดขึ้นสามารถลดอัตราจากกัมมันตภาพรังสีที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้

ในงานวิจัยจำนวนมาก ได้ทำในด้านค้นคว้าและพัฒนาสารอนินทรีย์ที่อยู่ในรูปพอลิเมอร์ ด้วยความหวังว่าสารเหล่านี้อาจจะเสถียรได้ ณ อุณหภูมิสูงและเป็นตัวต้านทานต่อสารเคมีบางชนิดได้

สารประกอบโคอออร์ดิเนชันได้รับความสนใจมาเป็นเวลาหลายปีแล้วจะได้ถูกนำไปใช้ให้เป็นประโยชน์อย่างกว้างขวาง