khimie.ru

Есть немало соединений, структура каких напоминает клешни рака или краба, которые «мертвой хваткой» держат добычу. Такие интересные соединения называются хелатами (от греческого «хел?» — клешня). А образуются они так: молекула вещества своими двумя, тремя, а то и большим количеством атомов прочно сцепляется с атомом металла. Итак, молекула, образует с металлом клешнеобразный комплекс, который должен быть полидентатными, т.е. «многозубым». Попав в «плен» к такой молекулы, металлический атом-пленник перестраивает свою электронную оболочку. В свою очередь он влияет и на молекулу. Вследствие этого одни электронные орбитали комплекса сжимаются, другие расширяются. Молекула-клешня посылает свои электроны на орбитали атома металла. Такая связь называют донорно-акцепторной. В свою очередь атом-пленник посылает свои электроны на орбитали молекулы-клешни. Это так называемый обратный донорно-акцепторный, или дативный связок.

Следовательно, и молекула «хищник» и атом «добыча» существенно изменяются, приспосабливаясь к сосуществованию. Благодаря этому в хелатах появляются особенности, которых не было в его составных частей к комплексообразованию: меняются окраска, растворимость, термические, электрические, магнитные и другие свойства.

Если добавить раствор какой-нибудь аминокислоты, например глицина, до светло-голубого осадка дигидроксиду меди, последний легко растворяется. При этом образуется темно-синий раствор аминоацетату меди. И раствор этой соли в отличие от растворов карбоната меди СuCО₃, нитрата меди Сu(NО₃)₂, ацетата меди Сu(СН₃СОО)₂ тока не проводит. Следовательно, в растворе свободные катионы и анионы отсутствуют, а следовательно, структуре аминоацетату меди не может соответствовать следующая формула:

На самом же каждый остаток аминокислоты — бидентатный двузубый. Два аминоацетатных аниона захватывают своими четырьмя «клешнями» (четырьмя «зубами») атом меди:

Подобные соединения очень прочные. Многие из них (бетадикетонаты металлов, основной гексаацетат бериллия и др.) даже перегоняются, не разлагаются.

Осадки бес-диметилглиоксимоникелю, а также палладия выпадают из щелочных растворов, тогда как аналогичный хелат железа (II), кобальта, меди и других металлов растворимый. Это широко используют для количественного определения никеля в железных метеоритах, в земных сплавах: нержавеющей стали, монель-металле, нойзильбери, нихрома и др., а также в различных рудах и минералах.

Окраска зеленых листьев растений, красной крови человека и голубой крови осьминога, или спрута, зависит от хелатов: хлорофилла, гемоглобина и гемоцианин.

Хелаты играют важную роль не только в природе. С их помощью разделяют и выделяют в чистом виде редкоземельные и урановые металлы, добывают чистые реакторные материалы, проводят химические анализы, «смягчают» воду. Хелаты помогают значительно дольше сохранять ракетное топливо, сливочное масло, мясо, консервированную кровь. В последнее время хелаты некоторых переходных металлов применяются в качестве рабочего тела лазера.