Text
                    О ХИМИЧЕСКОМЪ СТРОЕНІИ
КОМПЛЕКСНЫХЪ СОЕДИНЕНІЙ.
Л. А. ЧУГАЕВА,
ПРОФЕССОРА ИМПЕРАТОРСКАГО С.-ПЕТЕРБУРГСКАГО
УНИВЕРСИТЕТА.
С.-ПЕТЕРБУРГЪ.
ТИПОГРАФІЯ Б М. ВОЛЬФА. НЕВСКІЙ, І2б (уг. СУВОРОВ. ПР.),
1910.

Можно думать у что нѣкоторыя * особенности реагированія органи- ческихъ соединеній (напримѣръ трудное—не солеобразное реаги- рованіе продуктовъ метал епсіи, малая скорость многихъ реакцій и т. п.) зависитъ отъ тѣхъ же причинъ, какія ведутъ къ образо- ванію ,,комплексныхъ* ‘ соединеній. Для предстоящихъ періодовъ хи- міи здѣсь по мнѣнію моему, со- держится одна изъ ваэюнѣйшихъ и интереснѣйшихъ задачъ, могу- щая освѣтить и смутно пони- маемую область растворовъ, и природу силъ, управляюгцихъ об- разованіемъ соединеній. 2). ^ехде/гіебъ. Основы химіи.
ВВЕДЕНІЕ. Теорія химическаго строенія, говоря словами одного изъ ея творцовъ (А. М. Бут л е р о в а), имѣетъ своею задачей вы- разить „способъ химической связи элементарныхъ атомовъ въ частицѣ". Дѣйствительно — наши структурныя формулы прежде всего Должны отвѣчать на вопросъ: съ какими другими атомами каж- дый данный атомъ, входящій въ составъ молекулы, находится въ непосредственной связи. Затѣмъ ими опредѣляется самый ха- рактеръ связи: простой, кратный, циклическій и т. д. Стереохимическое ученіе, обоснованное Вантъ- Гофомъ и Лебедемъ, представляетъ дальнѣйшій этапъ на пути развитія структурныхъ представленій. Оно дополняетъ наши структурныя формулы, внося въ нихъ указаніе на простран- ственное расположеніе атомовъ, образующихъ мо- лекулу. Теорія химическаго строенія и стереохимическое ученіе воз- никли вслѣдствіе назрѣвшей потребности уяснить себѣ причину существованія огромнаго множества органическихъ соединеній, а прежде всего дать наглядное объясненіе явленію и з о м е р і и (въ широкомъ смыслѣ этого слова). Какъ извѣстно, теорія химическаго строенія въ единеніи со стереохиміей !) не только позволяетъ для каждой молекулярной формулы вывести теоретически всѣ возможные случаи изомеріи, но и является весьма цѣннымъ руководящимъ принципомъ при экспериментальномъ разрѣшеніи вопроса о 9 Въ дальнѣйшемъ мы для сокращенія будемъ просто употреблять обо эначеніе „структурная теорія" вмѣсто: теорія химическаго строенія въ связи со стереохиміей. 1
2 томъ, какой (изъ числа возможныхъ) структурной схемѣ о т в ѣ ч ае тъ к а ж до е реально существующее соединен іе. Только благодаря возможности воспользоваться структурной теоріей въ этихъ двухъ направленіяхъ, она и получила столь широкое приложеніе къ изученію органическихъ соединеній и явилась здѣсь однимъ изъ самыхъ могущественнѣйшихъ двига- телей научнаго изслѣдованія. Не менѣе очевидно, что при изученіи большинства соедине- ній, не заключающихъ углерода, т. наз. „неорганическихъ" или „минеральныхъ", структурная теорія получила лишь очень огра- ниченное примѣненіе. Мы, правда, постоянно употребляемъ такія формулы, какъ: НО О 0 0 \ ,/ // ч 8 Н —0 — 01= О Ы —ОН Н0Х Ч Х0 0Х ОН ОН . Ві — ОН О 8і 4 ОН ОН Но едва ли не главное ихъ назначеніе — чисто педагогиче- ское—облегчать усвоеніе предмета для начинающихъ, Такимъ образомъ структурныя представленія какъ бы нахо- дятся въ тѣсномъ и до извѣстной степени исключительномъ отношеніи къ органической химіи, ихъ взрастившей и имъ въ свою очередь обязанной своимъ блестящимъ развитіемъ. Въ этомъ обстоятельствѣ нѣтъ, однако, ничего удивительнаго. Извѣстно, что среди соединеній углерода особенно часто наблю- даются случаи изомеріи; число и разнообразіе органическихъ соединеній поистинѣ изумительны. Наоборотъ, для громаднаго большинства соединеній другихъ элементовъ (не содержащихъ углерода) случаи изомеріи крайне рѣдки, и вообще крайне огра- ничено разнообразіе типовъ. Такимъ образомъ здѣсь какъ бы теряется самая почва для проведенія въ жизнь структурныхъ представленій.
3 Въ тѣсной связи съ этимъ различіемъ между органическими соединеніями и минеральными стоитъ еще другое, также суще- ственно затрудняющее приложеніе структурной теоріи къ этимъ послѣднимъ. Между тѣмъ какъ природа углеродистыхъ соединеній позво- ляетъ почти для каждаго изъ нихъ опредѣлить его стро- еніе, для „минеральныхъ" соединеній это возможно сдѣлать лишь въ сравнительно рѣдкихъ случаяхъ. Понятно, что теорія, роль которой ограничивается выводомъ для каждаго даннаго случая опредѣленнаго числа структурныхъ схемъ, безъ надежды привести ихъ въ связь съ реальными веществами, не можетъ по- лучить сколько-нибудь широкаго примѣненія., Естественно спросить себя, какая же причина лежитъ въ основѣ столь глубокаго различія между областью соединеній органическихъ и минеральныхъ. Отвѣтъ на этотъ вопросъ, повидимому, кроется въ томъ обсто- ятельствѣ, что среди углеродистыхъ соединеній несравненно чаще, нежели среди соединеній другихъ элементовъ, встрѣчаются случаи т. наз. ложнаго равновѣсія. Цѣлый рядъ процес- совъ, которые необходимо должны произойти, согласно за- конамъ термодинамики,—для органическихъ соединеній, благодаря пассивнымъ сопротивленіямъ, остаются такъ сказать на вѣсу. Множество системъ находится въ кажущемся по- коѣ, изъ котораго, однако, легко можетъ быть выведено путемъ возвышенія температуры или при содѣйствіи катализаторовъ. Въ этой необычайно развитой склонности органическихъ со- единеній давать начало явленіямъ ложнаго равновѣсія и лежитъ, по всей вѣроятности, главная причина громаднаго разнообразія этихъ соединеній и въ частности широкаго распространенія среди нихъ случаевъ изомеріи. Трудно представить себѣ, чтобы два изомера или гомолога имѣли совершенно одинаковую степень устойчивости. Поэтому, вообще говоря, каждый членъ гомологическаго ряда будетъ стре- миться частью распасться на болѣе простыя молекулы, частью полимеризбваться въ болѣе сложныя. Точно также каждый изо- меръ будетъ имѣть тенденцію сполна или отчасти перейти въ другія иэомерныя формы.
4 Такого рода процессы и происходятъ всякій разъ, когда, бла- годаря подъему температуры или участію катализатора, устра- няются пассивныя сопротивленія, и процессы возможные, факти- чески идутъ съ замѣтной скоростью. Если бы эти процессы могли имѣть мѣсто также при низ- кихъ температурахъ и въ отсутствіи каталитическихъ агентовъ, то, вѣроятно, огромное большинство гомологовъ и изомеровъ не могло бы быть получено въ химически чистомъ состояніи, ибо всякій разъ, какъ одно изъ такихъ веществъ было бы изолиро- вано, оно сейчасъ же переходило бы въ равновѣсную систему, или же въ болѣе рѣдкихъ случаяхъ въ одну наиболѣе устой- чивую модификацію. Если, благодаря химическимъ сопротивленіямъ, мы имѣемъ возможность наблюдать явленія изомеріи, гомологіи, и т. д., вызвавшія къ жизни самую теорію строенія, то, съ другой сто- роны, тому же обстоятельству обязаны мы возможностью для каждаго даннаго углеродистаго соединенія опредѣлять его структуру. Какъ извѣстно, для этой цѣли мы пользуемся такими реак- ціями, при которыхъ молекула органическаго соединенія претер- пѣваетъ только частичное, и притомъ строго опредѣленное из- мѣненіе, напр. происходитъ замѣна водорода хлоромъ, хлора гидроксиломъ и т. д. При этомъ мы можемъ быть увѣрены, что остальная часть молекулы не подвергается измѣненію по отно- шенію къ своей структурѣ. Благодаря наличности пассивныхъ сопротивленій, мы т. обр. можемъ подвергать органическія соеди- ненія ряду превращеній вполнѣ опредѣленнаго характера. Только комбинируя соотвѣтственнымъ образомъ подобныя превращенія, мы получаемъ возможность шагъ за шагомъ про- слѣдить постепенный ходъ разрушенія (анализа) и возсозданія (синтеза) органическихъ молекулъ, а тѣмъ самымъ и выяснять ихъ химическое строеніе. Не слѣдуетъ, однако, думать, чтобы между углеродистыми и неуглеродистыми соединеніями существовала въ только что ука- занныхъ отношеніяхъ глубокая пропасть. Мы знаемъ обширную группу соединеній минеральной химіи, среди которыхъ явленіе изомеріи вовсе не представляется особой
5 рѣдкостью. Я имѣю въ виду т. наз. комплексныя соеди- ненія, къ числу которыхъ принадлежатъ двойныя соли, гид- раты, амміакаты и другія „двойныя" или, какъ ихъ прежде часто называли, „молекулярныя" соединенія. Многія изъ числа такихъ соединеній весьма легко распада- ются на болѣе простые компоненты. Такъ, гидраты выдѣляютъ воду, амміакаты теряютъ амміакъ, двойныя соли нерѣдко распа- даются при одномъ раствореніи въ водѣ. Поэтому имъ и прида- вали названіе „молекулярныхъ" соединеній, желая тѣмъ самымъ показать, что въ сочетаніе вступаютъ здѣсь не атомы или ради- калы, а цѣлыя молекулы, причемъ каждая изъ н?.хъ остается почти безъ измѣненія. Однако, среди комплексныхъ соединеній есть немало и такихъ, которыя обладаютъ значительной степенью устойчивости. Въ двойной соли К4Ре(СК)6, напр., желѣзо съ ціаномъ образуетъ очень прочный радикалъ, и разложеніе соли на Ее(СН).> и 4КСИ не можетъ быть осуществлено непосредственнымъ путемъ. Такой же устойчивостью обладаютъ многія кобальто-ціани- стыя, платиново-ціанистыя, платиново-амміачныя, хромово-ам- міачныя и многія другія комплексныя соединенія: Вотъ среди этихъ то наиболѣе прочныхъ комплексныхъ со- единеній распространены сравнительно часто явленія изомеріи, и вообще соединенія эти, подобно органическимъ, обнаруживаютъ большое разнообразіе формъ. Но этого мало. Къ соединеніямъ упомянутой группы, до извѣстной степени, оказались примѣнимыми методы опредѣ- ленія химической структуры, близкіе къ тѣмъ, кото- рыми мы пользуемся въ органической химіи. Вообще существуетъ близкая аналогія между соединеніями углерода и наиболѣе устойчивыми комплексными соединеніями. Причина этой аналогіи становится вполнѣ понятной при ближайшемъ озна- комленіи съ химической природой этихъ послѣднихъ. Въ амміачныхъ соединеніяхъ кобальта, хрома и платины, въ двойныхъ ціанистыхъ соляхъ элементовъ ѴШ группы и т. п. мы встрѣчаемся съ многочисленными случаями проявленія пассив- ныхъ сопротивленій. Нагляднымъ подтвержденіемъ только что сказаннаго можетъ служить хотя бы появленіе въ молекулахъ
6 этихъ соединеній кислотныхъ остатковъ въ прочно связанномъ состояніи, наподобіе того, какъ они связаны въ сложныхъ эфи- рахъ, въ галоидгидринахъ, нитрилахъ и т. п., обстоятельство, кото- рое было впервые обстоятельно изучено Іё ргейс еномь во время его классическихъ изслѣдованій надъ кобальтіаками и дру- гими металлоамміачными соединеніями. Прочно связанные кислотные остатки, какъ мы увидимъ ниже, при цѣломъ рядѣ реакцій не вступаютъ въ обмѣнное разложеніе, а потому несущій ихъ радикалъ переходитъ изъ одного соединенія въ другое, подобно тому, какъ у многихъ органическихъ ве- ществъ. Съ другой стороны, прочность связей, которыми въ такихъ соединеніяхъ удерживаются молекулы, скажемъ, амміака, аминовъ сульфидовъ и т. п., дѣлаетъ возможными и такія реакціи (неіоннаго типа), при которыхъ и прочно связанные кислотные остатки вступаютъ въ реакцію, обмѣниваются на другіе атомы или группы, но притомъ такимъ образомъ, что строеніе остальной части молекулы видимымъ образомъ не измѣ- няется. Другими словами, мы имѣемъ здѣсь тѣ условія, которыя, какъ при органическихъ соединеніяхъ, необходимы для проведе- нія въ жизнь той или другой „структурной" теоріи. Такимъ образомъ, мы приходимъ къ заключенію, на первый взглядъ парадоксальному, что пробнымъ камнемъ для сужденія о приложимости той или другой модификаціи структурной теоріи къ области „неорганическихъ" соединеній должны считаться не простѣйшія соединенія этого рода, а наоборотъ сложныя, ком- плексныя соединенія и гл. обр. соединенія такихъ металловъ, какъ кобальтъ, хромъ, платина, иридій и т. д. Безъ сомнѣнія по вышеизложеннымъ причинамъ, какъ разъ съ соединеніями упомянутыхъ металловъ исторически и были связаны различныя попытки въ той или иной формѣ распростра- нить структурныя идеи на область минеральной химіи. Мы не будемъ излагать здѣсь послѣдовательной эволюціи этого вопроса, продолжавшейся въ теченіе всего XIX столѣтія и вплоть до нашихъ дней, въ разработкѣ котораго особенно видное участіе принимали Берцеліусъ, Грэмъ, Гофманъ, Блом- страндъ и Клеве, а въ послѣднее время Іёргенсен ъ и Вернеръ. Оставивъ въ сторонѣ исторію вопроса, мы въ
7 дальнѣйшемъ постараемся вкратцѣ обрисовать его современное положеніе. Наиболѣе плодотворная попытка приложить къ формулировкѣ комплексныхъ соединеній началъ теоріи химическаго строенія, въ обычномъ смыслѣ этого слова, принадлежитъ шведскому хи- мику Бломстранду. Идеи Бломстранда получили даль- нѣйшее развитіе благодаря Клеве и особенно благодаря ко- пенгагенскому химику Іёргенсену. Нельзя не упомянуть при этомъ, что названнымъ ученымъ мы прежде всего обязаны рядомъ классическихъ экспериментальныхъ изслѣдованій надъ комплекс- ными соединеніями. Эти изслѣдованія лежатъ въ основѣ нашихъ фактическихъ свѣдѣній въ этой области. Наиболѣе позднее по времени и наиболѣе совершенное раз- витіе теоріи строенія въ примѣненіи къ сложнымъ минераль- нымъ соединеніямъ принадлежитъ Іёргенсену. Для цѣлаго ряда комплексныхъ соединеній ему дѣйствительно удалось дать соотвѣтствующія структурныя схемы. Въ рядѣ другихъ случаевъ, однако, теорія оказалась въ противорѣчіи съ фактами. Эти противо- рѣчія удобнѣе всего будетъ разобрать ниже параллельно съ изложеніемъ координаціонной теоріи. Въ 1893 г., когда приложеніе обычной структурной теоріи къ комплекснымъ соединеніямъ, можно сказать, уже сдѣлало свое дѣло, появилась во многихъ отношеніяхъ своеобразная теорія і) Цюрихскаго профессора Альфреда Вернера2). Теорія эта, получившая названіе координаціонной, до извѣстной степени покидаетъ почву классической теоріи строенія, г) /еііксЪг. Шг апог^ап. СІіешіе 3, 267, -’) Болѣе подробное и современное изложеніе теоріи Вернера можно найти въ его книгѣ: «Меиеге Аизсііаип^еп аиі дет СеЬіеіе сіе г апог^апізсНеп СИе- тіе» ѵоп А Ѵ/егпсг. 2 Аиіі. ВгаипзсИхѵеі^, 1909, а также въ докладѣ А. Вернера, читанномъ по приглашенію Нѣмецкаго Химическаго Общества въ Берлинѣ. Вег. 40, 15 (1907 г.), гдѣ помимо изложенія самой координаціонной теоріи весьма полно собрана и литература по комплекснымъ соединеніямъ. Это обстоятель- ство позволяетъ намъ ограничиться въ настоящемъ очеркѣ лишь немногими необходимѣйшими литературными ссылками. Изъ другихъ источниковъ, со- держащихъ болѣе обстоятельныя свѣдѣнія по различнымъ затрагиваемымъ мною вопросамъ, укажу па исторически важное сочиненіе: С. V/. Віош- зігапб, СЬепііе бег ЗеігіхеіЧ 1869, на новое изданіе справочника по мине- ральной химіи Гмелинъ-Краута, а также на слѣдующія статьи и со-
8 частью вводя новыя, не совсѣмъ привычныя представленія, частью возвращаясь (въ обновленной формѣ) къ воззрѣніямъ эпохи - элек- трохимической теоріи и дуализма. Эти особенности теоріи Вернера, и по настоящее время отчасти затрудняющія приведеніе ея въ непосредственную связь съ теоріей химическаго строенія, не помѣшали, однако, ей сы- грать крупную роль въ дѣлѣ систематизаціи и дальнѣйшаго изученія комплексныхъ соединеній. Въ виду этого обстоятельства, намъ необходимо на разсмотрѣніи координаціонной теоріи оста- новиться съ нѣкоторой подробностью. чиненія Н. С. Ку р на ко въ: О сложныхь металлическихь основаніяхъ". Ж Р. Ф. X. О, 25, 565,693. АЬе&& ипб Вобіапбег ХеіізсЬг. іиг апог#. СИешіе 20, 471. АЬе^§ ХеііксЬі. іиі апог§. СЬешіе 39, 330 Кеііхепзіеіп. Атгпопіак, Рупбіп-Йаіге ипб Нубгаіе. УѴиіхЬиг^. 1898. В А. Плотниковъ, О сложныхъ соединеніяхъ хлористаго и бромистаго алюминія, 1902. Б. Н. Меншуткинъ, Объ эфератахь бромистаго и іодистаго магнія, 1907
I. Основныя положенія теоріи Бломстранда-Іергенсена. Прежде чѣмъ приступить къ разсмотрѣнію координаціонной теоріи, которое и составитъ главное содержаніе настоящаго очерка, я считаю полезнымъ остановиться въ самыхъ общихъ чертахъ на основныхъ положеніяхъ теоріи Бломстранда въ той окончательной формѣ, которую она приняла послѣ ряда экспериментальныхъ изслѣдованій первостепенной важности въ рукахъ Іёргенсена. Въ своихъ изслѣдованіяхъ Іёргенсенъ между прочимъ установилъ два основныхъ положенія, оказавшихъ весьма су- щественное вліяніе на дальнѣйшее развитіе нашихъ представле- ній о строеніи комплексныхъ соединеній. Во-первыхъ, Іёргенсенъ показалъ для цѣлаго ряда металло- амміачныхъ соединеній и особенно обстоятельно для соединеній платины, что ихъ никоимъ образомъ нельзя разсматривать какъ замѣщенные амміаки, взглядъ, который раньше находилъ себѣ под- держку со стороны многихъ авторовъ. Іёргенсенъ окончательно установилъ невозможность такой точки зрѣнія, доказавъ, что со- единенія, совершенно аналогичныя платиново-амміачнымъ, даетъ третичный аминъ, пиридинъ, въ которомъ нѣтъ ато- мовъ водорода при азотѣ, могущихъ подвергнуться замѣщенію1). Другой фактъ капитальной важности, установленный I ё р г е н- сеномъ, касается спеціально кобальтіаковъ и хроміаковъ. Кріо- 1) Зонпі. іііг ргакі. СІіешіе Ы. 33, 489. Замѣтимъ здѣсь, что( по счаст- ливой случайности, К'ргенсепъ избралъ дли своихъ опытовъ именно пири- динъ. Если бы онъ л:иіль одинъ ічіъ третичныхъ аминовъ жирнаго рпда. то получилъ бы <)ТрІіцтіслі>ііыЙ результатъ и цолженъ быль бы придти къ Про I IIІН ЦІО1І ІОНІИ 1М V 111.1 ІН )|| V
10 скопическія опредѣленія, произведенныя въ Копенгагенской лабо- раторіи, впервые показали, что въ молекулѣ цѣлаго ряда этихъ соединеній входитъ не по два атома Со и Сг, какъ думали раньше, а только по одному. Эти два важныхъ результата сразу сильно сузили область возможностей, открывающихся для приложенія началъ структур- ной теоріи къ формулировкѣ метапло-амміачныхъ соединеній и ихъ аналоговъ. Тѣмъ не менѣе основныя затрудненія, съ которыми сопря- жено было рѣшеніе этого вопроса и съ которыми встрѣти- лись еще Бпомстрандъ и Клеве, не были устранены. Эти затрудненія заставили Іёрген сена, вслѣдъ за своими пред- шественниками, ввести нѣсколько вспомогательныхъ гипотезъ. Между ними слѣдующія три имѣютъ особенно важное значеніе, а именно: 1. Допущеніе для ряда элементовъ высшей валентности, нежели это обычно принималось, напр. трехатомности для гало- идовъ и четырехатомности для кислорода. 2. Допущеніе цѣпеобразнаго сочетанія атомовъ хлора, кисло- рода, азота и др. элементовъ въ молекулахъ комплексныхъ со- единеній. Для поясненія приведемъ слѣдующія группировки (Ме=металлъ) Ме — ОН2 — ОН2 — ОН., .... Ме — ИН. — ГШ.> — ИН.> — ЫНЧ — Сі -I О -в о Ме—СІ — СІ —К Въ первой группировкѣ кислородъ является трехатомнымъ, во второй азотъ — пятиатомнымъ, въ третьей — хлоръ трех- атомнымъ. 3. Допущеніе, согласно которому различіе между кислотными остатками, способными и неспособными переходить въ состояніе іоновъ, въ металлоамміачныхъ соединеніяхъ сводится къ тому, что во второмъ случаѣ остатки эти связаны непосредственно съ металломъ Со, Рі, Сг и т. д., а въ первомъ черезъ посредство амміака или воды.
11 Напр. въ группировкѣ атомовъ—Рі— ЫН3С1 хлоръ спосо- бенъ переходить въ состояніе іона; точно также въ групировкахъ \со— Н2О — С1, \.Со — Г4Н3- -МН3 — ГШ3 — ГШ3 — С1 и т. д. Наоборотъ, въ группировкахъ - Рі—01, ^)Со—01, галоидъ крѣпко связанъ и неспособенъ къ іонизаціи. Для того, чтобы дать съ самаго начала нѣкоторое представ- леніе о характерѣ тѣхъ формулъ, съ помощью которыхъ I ё р- генсенъ выражаетъ строеніе амміакатовъ и другихъ комплекс- ныхъ соединеній, я приведу здѣсь нѣсколько примѣровъ. С1 С1 = С1 — к ^Рі^ сГ ^01= С1 — к 01 ИН3 —01 С1 ЧЫН3 — 01 Хлоро-платинатъ калія. Одно изъ двухъ изомерныхъ .соединеній РіС14.2Г4Н.. НоО — 01 & Со — ЫНЧ — МНЧ — ЫНо — ИН., — 01 МН, —01 ЫН3— ЫН8 — 01. СоС13 . (МНа)6 . Н20. РІ Хлористый розео-кобальтіакъ. КН»— ІЧН3—01. РіСІ.,. 4ЫН». — о Соі. II Основанія Рейзе Не останавливаясь на тѣхъ многочисленныхъ возраженіяхъ, которыя можно предъявить теоріи Бломс транда-Іёрге н- с е н а, т. к. это будетъ гораздо удобнѣе сдѣлать попутно при изложеніи теоріи Вернера, я ограничусь сейчасъ только од- нимъ общимъ возраженіемъ принципіальнаго характера. На основаніи всѣхъ тѣхъ свѣдѣній, которыя мы имѣемъ въ настоящее время, едва ли правдоподобно допущеніе цѣпеобразнаго сочетанія ряда такихъ молекулъ, какъ МН3, Н90, атомовъ 01
12 и т. п. Доказать справедливость такого рода допущенія, напо- добіе того, какъ въ органической химіи доказывается взаимная связь углеродныхъ атомовъ въ гомологическихъ рядахъ, для ком- плексныхъ соединеній нѣтъ возможности. Голословно же прини- маемая гипотеза эта, за отсутствіемъ какихъ-либо аналогій, вы- зываетъ большія сомнѣнія. Кромѣ того допущеніе такого цѣпеобразнаго сочетанія со- здаетъ неисчерпаемое разнообразіе формъ, совершенно не соот- вѣтствующее дѣйствительности. Чтобы примирить выводы те- оріи съ опытными данными, приходится въ каждомъ данномъ случаѣ создавать болѣе или менѣе произвольныя гипотезы аб Иос относительно максимальнаго числа молекулъ въ цѣпи и т. д. Это принципіальное возраженіе, однако, еще вовсе не является наиболѣе важнымъ изъ числа тѣхъ, которыя можно сдѣлать теоріи Бломстрандъ-Іергенсена. Наиболѣе существен- нымъ недостаткомъ этой послѣдней является то обстоятельство, что она не позволяетъ разобраться въ строеніи комплексныхъ соединеній и дать для нихъ раціональную и наглядную класси- фикацію. Къ этому вопросу мы еще вернемся. II. Основныя положенія координаціонной теоріи Вернера. Двѣ особенности комплексныхъ соединеній больше другихъ обратили на себя вниманіе Вернера. Вернеръ замѣтилъ, что число молекулъ воды, амміака и др. присоединяющихся къ молекулѣ, напр., металличесской соли, или число отрицательныхъ атомовъ или остатковъ, входящихъ въ составъ молекулы комплекснаго соединенія, во многихъ случаяхъ имѣетъ строго опредѣленное значеніе. Чаще другихъ повторяется число 6, затѣмъ 4; СгС13.6Н2О, СоСІ» . 6НУО, СаС1о . 6Н2О СгС13.6НН3, соси. бын3, СоС13.6ЫН3 К.ЕМСМ),., КзРе(СМ)Гі( КзСо(СМ),., РіС14.6ЫН„, К2Рі(СН)4> К2РЮ14, РІ . 2ЫН;( . СІ2, РіСІ>. 4ІЧН3, и пр.
13 Лишь въ немногихъ исключительныхъ случаяхъ число такихъ молекулъ или остатковъ больше 6. Число 6 является какъ бы предѣльнымъ. При этомъ валентность металла, образующаго данную соль, не имѣетъ особаго значенія. Такъ, напримѣръ, 6 молекулъ амміака присоединяются къ МіСІо, СоС13, СгС13, соси, сасіо, ріси, рісі, и т. д. Согласно Вернеру, причина этой правильности объясняется слѣдующимъ образомъ. Можно представить себѣ, что въ каждой частицѣ, скажемъ, металло амміачнаго соединенія или гидрата атомъ металла занимаетъ центральное положеніе (централь- ны й ат о м ъ), а около него группируются молекулы или остатки, входящіе въ составъ комплексной частицы. При этомъ Вернеръ допускаетъ, что число молекулъ ипи остатковъ, могущихъ помѣ- ститься непосредственно въ такъ называемой первой или внутренней координаціонной с фер ѣ—около централь- наго атома—независимо отъ способа ихъ связи съ этимъ по- слѣднимъ, ограничено. Въ громадномъ большинствѣ случаевъ оно не превосходитъ 6. Отсюда и вытекаетъ предѣльное значеніе числа 6, которое Вернеръ называетъ координаціоннымъ. Всѣ тѣ составныя части комплекснаго соединенія, которыя не помѣщаются въ первой сферѣ, располагаются за ея предѣлами— во второй (внѣшней) сферѣ. Отсюда понятно, что нѣтъ необходимости, чтобы коорди- націонное число стояло въ какомъ-либо непосредственномъ соотношеніи съ валентностью центральнаго атома молекулы. Сопоставленіе огромнаго фактическаго матеріала, сдѣланное Вернеромъ, показало, что предѣльное значеніе координаці- оннаго числа 6 не достигается только для нѣслолькихъ элемен- товъ съ малымъ атомнымъ вѣсомъ, именно для бора, углерода {) и азота, для которыхъ оно равно 4. Но и въ соединеніяхъ, обра- зуемыхъ элементами съ предѣльнымъ координаціоннымъ числомъ 6, далеко не всегда всѣ 6 мѣстъ внутренней сферы бываютъ заняты; поэтому общее число находящихся въ этой послѣдней молекулъ и группъ можетъ быть и меньше 6. Ниже мы увидимъ, какое особое значеніе имѣетъ при этомъ число 4. 2) Углеродъ отвѣчаетъ тому спеціальному случаю, когда координаціон- ное число совпадаетъ съ числомъ „главныхъ* единицъ сродства (4).
14 Соединенія, въ которыхъ не всѣ наличныя координаціонныя мѣста заняты, могутъ быть названы ненасыщенными,! въ координаціонномъ отношеніи. Нерѣдко приходится встрѣчаться съ мнѣніемъ, что существо- ваніе такихъ соединеній кореннымъ образомъ противорѣчитъ основамъ ученія Вернера Съ такимъ мнѣніемъ нельзя однако согласиться. Очевидно, что если число остатковъ и молекулъ, находящихся въ первой сферѣ, опредѣляется пространственными отношеніями, то отсюда вовсе не слѣдуетъ чтобы на это число не вліяли другіе факторы, и прежде всего наличность опредѣленныхъ единицъ сродства. По Вернеру, какъ разъ число и интенсивность этихъ послѣд- нихъ опредѣляется не только природой даннаго атома (централь- наго), но и природой другихъ соединяющихся съ нимъ атомовъ и группъ. Если, согласно господствующему взгляду, данный эле- ментъ далеко не во всѣхъ соединеніяхъ проявляетъ свою макси- мальную валентность, то нѣтъ ничего удивительнаго, что подобное же можетъ имѣть мѣсто и по отношенію къ координа- ціонному числу. Какъ существованіе окиси углерода, гремучей кислоты и т. п. соединеній (я уже не говорю о соединеніяхъ съ этиленными и ацетиленовыми связями) не препятствуетъ уче- нію о четырехатомности углерода сохранять свое огромное зна- ченіе въ органической химіи, такъ существованіе і соединеній съ координаціоннымъ числомъ меньше шести не препятствуетъ намъ констатировать и признавать значеніе этого числа 6. Съ этимъ обстоятельствомъ особенно интересно сопоставить, что соединенія, въ которыхъ центральному атому приходится приписать координаціонное число, завѣдомо превышающее 6, встрѣчаются крайне рѣдко. Наиболѣе доказательнымъ слу- чаемъ въ этомъ отношеніи является рядъ соединеній молибдена Ме][Мо[СМ)8], *) отличающійся постоянствомъ въ водномъ раство- рѣ, въ этомъ соединеніи дѣйствительно приходится принять для молибдена координаціонное число 8 Далеко не столь очевиденъ такой же выводъ для соединеній СаС12 . 8ИНр 8гС12 . 8Г4Н3; ВаС13 . 8МН3; 7гС14 , 8ЫН0 Ср. СЪіІезоііі, Кіѵіхіа ІесНп 4, 7—А. КозепНеігп, 2еіІ8скі.(иг алог^ СЬеппе 54, 97 65, 166
15 ТйС14 . 8ЫНн. Для двухъ послѣднихъ соединеній новѣйшія из- слѣдованія какъ разъ приводятъ къ заключенію, что они пред- ставляютъ изъ себя смѣси металлическихъ амидовъ съ хлори- стымъ аммоніемъ, а потому ихъ нельзя приводить, какъ случаи, отвѣчающіе координаціонному числу 8. Перейдемъ теперь къ вопросу о томъ, какъ распредѣляются, согласно представленіямъ Вернера, компоненты, входящіе въ составъ комплексной молекулы. Для рѣшенія этого вопроса имѣетъ прежде всего значеніе другая, частью уже отмѣченная нами выше особенность комплексныхъ соединеній, выражающаяся въ томъ, что въ зтихъ соединеніяхъ кислотные остатки, напр. С1, Вг, Ь 204» 5СЫ, ГЮ2 и т. п., нерѣдко находятся въ столь прочно связанномъ состояніи, что не могутъ быть от- крыты съ помощью обычныхъ реагентовъ на со- отвѣтствующіе іоны. Такія соединенія, хотя и построены какъ бы по типу солей, тѣмъ не менѣе или совсѣмъ не проводятъ тока, или электро- проводность ихъ значительно ниже, нежели этого слѣдовало бы ожидать по ихъ составу. Въ первомъ случаѣ мы имѣемъ дѣло съ неэлектролитами, въ водномъ растворѣ не подвергающимися электролитической диссоціаціи и потому не показывающими никакихъ іонныхъ ре- акцій. Сюда относятся обѣ изомерныя соли состава Р1.2ЬШаС12, соль Эрдмана-Гиббса Со(МО2)3 . ЗМН3, т. наз. диоксимины типа Со . А . О2 Н2 . X, напр. Со . Г4Н3 . С1 . О2Н2, гдѣ А=амміаку или амину, Х=кислотному остатку, О2Н2 остатку диоксима: — С — С — КсД ' ( II II ) и т. п. \ МО ИОН /2 Въ этихъ соединеніяхъ хлоръ не даетъ непосредственно осадка съ АдЬЮ3, ЬЮ2 группа не можетъ быть распознана по способности выдѣлять іодъ изъ іодистаго водорода и т. д. Во второмъ случаѣ дѣло идетъ о соединеніяхъ, въ молекулѣ которыхъ одновременно присутствуютъ какъ остатки, имѣющіе характеръ іоновъ, такъ и не имѣющіе такового. Въ хлористомъ
16 пурпуреокобальтіакѣ, напр. Со.5ИН3С13, изъ трехъ атомовъ хлора два легко реагируютъ съ ляписомъ, третій наоборотъ мало под- виженъ. Въ соединеніи РѢ4(ЫН3) . С14 два атома хлора находятся въ стойкомъ соединеніи, два другихъ способны переходить въ состояніе іоновъ и т. д. Наконецъ существуютъ и такія соединенія, напр. лутеоко- бальтіаки: Со6НН3.С13, Со6НН3.(НО3)3, въ которыхъ всѣ остатки 01, ЬЮ3 и т. д. имѣютъ характеръ іоновъ. Согласно Вернеру, сопокупность молекулъ и группъ, образу- ющихъ вмѣстѣ съ центральными атомами одинъ общій ком- плексный іонъ, помѣщается въ первой координаціон- ной сферѣ, остатки же, легко переходящіе въ состояніе іоновъ и легко подвижные, расположены во второй (внѣшней) сферѣ. При изображеніи формулъ границу первой сферы Вернеръ обо- значаетъ скобками: [Со . 6ЬШ3]С15, [Со5ЫН3С1]С12, [Ее(СЫ)6]К4. Лутео-соль. Пурпурео-соль. Желѣзисто-сине- родистый калій. Въ желтой соли мы имѣемъ примѣръ такого случая, когда комплексный іонъ, помѣщающійся въ первой сферѣ, имѣетъ ха- рактеръ аніона, а 4 атома калія, способные къ іонизаціи, нахо- дятся во второй сферѣ и фигурируютъ въ качествѣ катіоновъ. Съ этой точки зрѣнія молекуламъ и остаткамъ, окружающимъ центральный атомъ комплексной частицы, принадлежитъ важная роль въ явленіи іонизаціи. Они образуютъ вокругъ центральнаго атома какъ бы замкнутую оболочку, отдѣляющую его отъ атомовъ и остатковъ противоположнаго электрохимическаго характера и т. о. облегчающую процессъ образованія іоновъ. Такое представленіе относительно конструкціи комплексной молекулы вполнѣ гармонируетъ съ современными представле- ніями о механизмѣ іонизаціи. Напомнимъ только объ іонныхъ атмосферахъ Кольрауша, о сольватаціи іоновъ по Джонсу иВальденуит. п. Вернеру принадлежитъ та несомнѣнная заслуга, что онъ первый далъ широкое примѣненіе этой мысли, отчасти намѣ-
17 чавшейся и раньше, положивъ ее въ основу стру кт у р ныхъ представленій. Изъ новѣйшихъ электрохимическихъ теорій ближе всего къ представленіямъ Вернера стоитъ теорія Абегга и Бодлендера, основанная на гипотезѣ объ электро- сродствѣ 1). Названные авторы разсматриваютъ каждый комплексный іонъ, какъ состоящій изъ двоякаго рода слагающихъ: изъ одного или нѣсколькихъ самостоятельныхъ іоновъ и изъ электрически нейтральныхъ молекулъ. Такъ напр. въ катіонѣ лутео-солей мы имѣемъ іонъ кобальта Со и „нейтральную часть4' молекулы изъ шести частицъ амміака; въ желтой соли іонъ Ее(СМ)в состоитъ изъ четырехъ іоновъ СИ и изъ нейтральной части Ре(СМ).2 и т. д. Одну изъ ближайшихъ причинъ, обусловливающихъ образо- вана комплекснаго іона, Абеггъ и Бодлендеръ хотятъ видѣть въ стремленіи каждаго атома удержать электрическій зарядъ положительный или отрицательный и т. обр. перейти въ состояніе іона. Сила, съ которой данный атомъ удерживаетъ свой зарядъ, которую Абеггъ и Бодлендеръ называютъ электро- сродствомъ, находится между прочимъ въ извѣстной зави- симости отъ атомнаго объема. У щелочныхъ металловъ напр., обладающихъ большимъ атом- нымъ объемомъ, электросродство значительно, а потому они сами по себѣ обладаютъ тенденціей къ переходу въ состояніе іоновъ. Наоборотъ, металлы съ малымъ объемомъ атома (Со, Г4і, Си, Ад, Аи, РЧ, Рд и др.), нуждаются для этой цѣли въ увеличеніи такового, что и достигается путемъ образованія комплекса и превращенія атома въ сложный радикалъ. Впослѣдствіи Абеггъ развилъ болѣе подробно теоретическія представленія о конструкціи молекулы химическихъ соединеній. При этомъ онъ вводитъ новую гипотезу о двухъ типахъ еди- ницъ сродства, обладающихъ электрической полярностью. Онъ придаетъ имъ названіе валентностей и контр а-в а л е н т- Ѣ ХеИзсЬг, !иг апог^ап СНсшіс 20 -158; 39, 330 о
18 ностей. Для каждой группы періодической системы сумма тѣхъ и другихъ ---8, какъ видно изъ слѣдующаго сопоставленія; Валентности. Группы періоДич системы. I II ш IV ѵ VI VII Нормальныя . . . . — 1 2 - 3-4 -- 3 — 2 — 1 Контра валентности . -7 —6 — 5 --4 5-6 -і-7 Какъ тѣ такъ и другія валентности по глысли Абегга мо- гутъ находиться въ скрытомъ состояніи. Какт> видимъ, въ основѣ только что приведенной гипотезы лежитъ одно изъ основныхъ обобщеній, вытекающихъ изъ періодической системы Д. И. М е н- д е л ѣ е в а. Подробное изложеніе и разборъ теоріи Абегга и Бод- лендера не можетъ входить въ нашу задачу, а потому мы, ограничиваясь сказаннымъ, замѣтимъ еще, что теорія эта въ сущности подходитъ съ другой стороны къ той же самой проб- лемѣ, которой касается и координаціонная теорія, и притомъ не только не противорѣчитъ этой послѣдней, но скорѣе допол- няетъ ее, придавая нѣкоторымъ положеніямъ ея новое инте- ресное освѣщеніе. III. Простыя и побочныя единицы сродства. Относительно способа связи атомовъ и группъ, входящихъ въ составъ молекулы комплексныхъ соединеній, Вер не ръ при- держивается мнѣнія, довольно часто высказываемаго, особенно ёъ послѣднее время, различными химиками, согласно которому послѣ того, какъ при образованіи молекулы насыщены всѣ такъ называемыя единицы сродства, или валентности, обыкновенно еще не вся способность вещества къ дальнѣйшимъ реакціямъ присоединенія является исчерпанной. Иначе говоря, послѣ того, какъ насыщены главныя единицы сродства (Наиріѵаіепгеп), остаются еще свободными побочны я сродства (ИеЬепѵаІеп- геп), за счетъ которыхъ и имѣетъ мѣсто дальнѣйшее усложне- ніе состава частицы. Эти-то побочныя единицы сродства вмѣстѣ съ главными и принимаютъ участіе при образованіи комплекс- ныхъ соединеній.
19 В е р н еръ опредѣляетъ валентность, какъ эмпириче- ски находимое числовое отношеніе, въ которомъ атомы элемен- товъ соединяются между собой. Валентность даннаго атома за- виситъ, какъ отъ его собственной природы, такъ и отъ природы другихъ атомовъ, съ нимъ связанныхъ. Она измѣняется кромѣ того отъ внѣшнихъ условій, напр. отъ тем- пературы и давленія. Относительно природы побочныхъ средствъ и ихъ соотноше- нія къ главнымъ, В е р н е р ъ, какъ впрочемъ и большинство дру- гихъ авторовъ, писавшихъ объ этомъ предметѣ, не высказы- вается вполнѣ опредѣленнымъ образомъ. Считая вѣроятнымъ, что между тѣми и другими единицами сродства не существуетъ принципіальной и глубокой разницы, онъ ограничивается указаніемъ на слѣдующее эмпирически уста- новленное различіе между ними. Главныя единицы сродства мо- гутъ быть измѣрены путемъ сравненія съ единицей сродства водороднаго атома и выражены въ „водородныхъ единицахъ". Побочныя единицы сродства связываютъ между собой группы атомовъ, способныя функціонировать въ качествѣ самостоятель- ныхъ молекулъ. Сравненіе ихъ съ водородной единицей обыкно- венно представляется затруднительнымъ. Главными единицами сродства соединяются между собой та- кіе атомы и остатки, какъ. 01, Вг, I, НО3, ЗОі, К, На, СН3, С ,Н6 и проч,; съ помощью побочныхъ единицъ присоединяются молекулы Н2О, НН3, СН3ОН, СН3СООН, (С2Н5).2О, (СН3)28 и т. д., напр. въ слѣдующихъ группировкахъ, въ которыхъ (какъ это вообще принято) побочныя сродства обозначены пунктиромъ: лн3 ннзч ,нн3 нн3, ,нн3 нно Г4Н3 СоГ нн/' хнн) НН, '' ' нн3 НН/ 4 КН., ЫН3 Относительно самаго способа связи составныхъ частей ком- плексной молекулы необходимо еще отмѣтить слѣдующее. Побочныя сродства, повидимому, могутъ насыщать другъ друга только въ предѣлахъ одной и той же координаціонной сферы. Наоборотъ, главныя единицы сродства могутъ взаимно насы- пу
20 щаться какъ въ одной и той же, такъ и въ двухъ сосѣднихъ сфе- рахъ. Въ слѣдующихъ группировкахъ, напримѣръ ЫЩ СІ ПН, МН. ИНЛ СІ ІЧЩ Со ПН И ПН СсГ ННь ПН ' ' НН3 С1Х СІ ИЩ СІ взаимно насыщаются главныя единицы сродства между метал- ломъ и хлоромъ въ предѣлахъ первой сферы Наоборотъ въ группировкахъ Г пн пн, ПН Со ПН СІ - ын ин, Рі СІ, три гла ын вныя ЫН - единицы ср одства ( - ГШ, ын, ' Зо и два платины насыщаютъ другъ друга, такъ сказать, посредственно Въ этомъ послѣднемъ случаѣ экстрарадикальные атомы гало- идовъ связываются не однимъ какимъ-либо атомомъ комплекснаго катіона, а всѣмъ катіономъ, какъ цѣлымъ По этой причинѣ здѣсь и не можетъ быть какой-либо изомеріи въ зависимости отъ того, съ какимъ атомомъ молекулы связанъ СІ Принимая существованіе такого рода непрямой связи, Вер- неръ въ сущности не дѣлаетъ болѣе рискованной гипотезы, не- жели та которая постоянно допускается въ теоріи электроли- тической диссоціаціи Когда хлористый натрій растворенъ въ водѣ и представляютъ себѣ, что большая часть молекулъ его присутствуетъ въ состояніи іоновъ, то очевидно взаимодѣйствіе между этими послѣдними возможно только черезъ посредство ряда молекулъ растворителя, раздѣляющаго ихъ другъ отъ друга Такое допущеніе не противорѣчитъ, повидимому, и современ- ной электронной теоріи ') Какъ уже было упомянуто, Вернеръ не считаетъ возмож- нымъ проводить рѣзкой грани между главными и побочными единицами сродства 1) Ср напр Р. Ргапкіапд, Пайіге 70, 223
21 Согласно тому общему представленію, котораго онъ держится относительно природы „сродства", т. е. силы притяженія, удер- живающей атомы въ молекулѣ, между ними не только не суще- ствуетъ принципіальнаго различія, но какъ разъ наоборотъ, существуетъ нѣкоторое близкое взаимоотношеніе. Въ пользу такого взгляда Вернеръ приводитъ между про- чимъ слѣдующіе аргументы: 1) весьма часто насыщеніе побочныхъ средствъ наступаетъ преимущественно между тѣми элементами, которые образуютъ между собой наиболѣе характерныя и прочныя соединенія при посредствѣ главныхъ единицъ сродства. Такъ, соли платины, пал- ладія, серебра и ртути, металловъ, образующихъ стойкіе и харак- терные сульфиды, при помощи своихъ побочныхъ сродствъ легко присоединяютъ тіоэфиры; съ другой стороны соли щелочныхъ и ще- лочно-земельныхъ металловъ, образующихъ весьма стойкіе окислы, даютъ характерные кристаллогидраты, кристалло-алкоголяты, эфираты и пр. 2) Во многихъ случаяхъ насыщеніе побочныхъ единицъ срод- ства измѣняетъ прочность связи атомовъ, осуществляемой при помощи главныхъ сродствъ. Такъ, треххлористый и четыреххло- ристый марганецъ, непостоянные сами по себѣ, значительно болѣе постоянны въ видѣ комплексныхъ (двойныхъ) солей съ хлоридами щелочныхъ металловъ. Неустойчивому РЬС14 отвѣчаетъ устойчивая — комплексная соль (НН4)2 РЬС16. Непостоянному СоС13, СоВг3, Со]3 и т. д, отвѣчаетъ рядъ весьма постоянныхъ кобапьтіаковъ. Во всѣхъ этихъ случаяхъ нахожденіе побочныхъ сродствъ между Мп и С1, РЬ и'СІ, Со и № повышаетъ прочность соединенія какъ цѣлаго. Весьма любопытные случаи подобнаго же рода вліянія мы имѣемъ также въ ряду металлическихъ производныхъ а диок- симовъ. Обратный случай, когда насыщеніе побочныхъ сродствъ вліяетъ ослабляющимъ образомъ на главныя, мы имѣемъ напр. у комплексныхъ соединеній солей желѣза съ да дипиридиломъ и фенантролиномъ !). Здѣсь устойчивость закисныхъ солей А) Віаи, МопаізЪеЙе ійг СИетіе 19, 647.
22 (по отношенію къ окисленію) повышается, а окисныхъ падаетъ подъ вліяніемъ насыщенія побочныхъ сродствъ (присоединенія органическихъ основаній) Наконецъ можно указать случаи, въ которыхъ насыщеніе главныхъ сродствъ вліяетъ то понижающимъ, то повышающимъ образомъ на прочность побочныхъ связей Проявленіе подобнаго рода вліяній можно видѣть напр въ томъ обстоятельствѣ, что аніонъ соли (въ твердомъ состояніи ’?) часто оказываетъ вліяніе на число присоединяющихся къ ней молекулъ амміака, аминовъ, сульфидовъ и прос\ Такъ, іодистый и бромистые кадміи присо- единяютъ по 6 молекулъ пиридина [СН 6 Ру] 12, [СН 6 Ру]Вг2, между тѣмъ какъ нитратъ того же металла присоединяетъ только двѣ молекулы. Двойное соединеніе типа ИіХ> 2(Р — 5—(СН2), — 5—К) легко получить для роданистаго и іодистаго никкеля, но вовсе не удается получить для хлористаго, сѣрнокислаго, азотно- кислаго и т д 3) Какъ будетъ видно изъ послѣдующаго изложенія, насыще- ніе побочныхъ единицъ сродства видоизмѣняетъ природу глав- ныхъ единицъ въ томъ смыслѣ, что группы, связанныя при по- мощи этихъ послѣднихъ пріобрѣтаютъ способность къ переходу въ состояніе іоновъ Для обозначенія числа побочныхъ сродствъ, которыя должны быть насыщены, для того, чтобы произошло та- кое измѣненіе функціи опредѣленныхъ атомныхъ группъ, перво- начально связанныхъ ,неюногенно“, Верне р ъ предлагаетъ особый терминъ , юподепе МеЬепѵа1еп22аЫ“ Впрочемъ наши свѣдѣнія объ этомъ предметѣ вообще еще слишкомъ незначи- тельны, чтобы можно было высказать о немъ что-либо болѣе опредѣленное Если такимъ образомъ между главными и побочными средствами не существуетъ принципіальной разницы, и они представляютъ лишь неодинаковую степень проявленіи въ сущности одной и той же силы, го возникаетъ еще другой вопросъ въ какомъ соотноше- ніи главныя и побочныя сродства стоятъ къ электрическимъ си- ламъ^ Этотъ вопросъ—наименѣе выясненный во всей теоріи Вер- нера, какъ впрочемъ и въ большинствѣ современныхъ теорій валентности
23 Слѣдуетъ ли отожествлять силы химическаго притяженія или „сродства' (АНшіІаІ) съ силами электрическими^ Вернеръ отвѣчаетъ на этотъ вопросъ отрицательно Хотя онъ и самъ признаетъ что вопросъ этотъ далеко нельзя считать сколько-нибудь близкимъ къ разрѣшенію, что все ученіе о ва- лентности находится въ переходной стадіи (іт ВеЬегдапдзйіа- діит), тѣмъ не менѣе онъ провизорно полагаетъ возможнымъ высказать слѣдующія предположенія Можно думать, что при насыщеніи единицъ сродства вообще возможны два независимыхъ другъ отъ друга процесса хими- ческій и электрохимическій Наступленіе химическаго процесса неизбѣжно во всѣхъ слу- чаяхъ, когда происходитъ насыщеніе какъ главныхъ, такъ и по- бочныхъ средствъ Мы имѣемъ здѣсь дѣло съ проявленіемъ нѣ- которой притягательной силы неполярнаго характера, дѣйствую- щей во всѣхъ направленіяхъ равномѣрно отъ центра каждаго атома къ периферіи Электрохимическій процессъ сопутствуетъ химическому при насыщеніи главнаго сродства и притомъ только при наличности опредѣленныхъ условій Сводится онъ къ пере- ходу электрона съ электроположительной (металлической) части молекулы на отрицательную Вернеръ полагаетъ, что этотъ процессъ, предшествующій іонизаціи, происходитъ уже въ твер- домъ состояніи Схематически его можно представить себѣ слѣ- дующимъ обоазомъ (Ѵ, Ме — X Ме —X Ле) Неіоногенная связь Іоноіенная связь Въ настоящее время когда многіе склонны отожествлять хи- мическія силы съ электрическими, подобная точка зрѣнія конечно можетъ вызвать и отчасти уже вызвала г) возраженія Мы не бу- демъ здѣсь входить въ критическій разборъ этого сложнаго во- проса, тѣмъ болѣе, что для теоріи Вернера въ ея современ- номъ состояніи то или другое рѣшеніе его не имѣетъ осо- бенно большого значенія Нелишнимъ будетъ, однако, упомянуть о томъ, что даже такой убѣжденный защитникъ электрической точки і) См напр. С Арреніусъ Теоріи химіи Снб 1907, стр 70
24 зрѣнія, какъ Абеггъ, вынужденъ былъ признать, что условія образованія и относительной прочности комплексныхъ соедине- ній при современномъ состояніи нашихъ знаній не удается объяснить исключительно электрородствомъ. Параллельно съ этимъ послѣднимъ Абеггъ признаетъ существованіе другого „атомнаго сродства" Аіота^іпПаІ, природа котораго и отношеніе къ электро- сродству еще остается неяснымъ. Надо думать, что дальнѣйшая эволюція нашихъ теоретическихъ взглядовъ на природу сродства и валентности будетъ находиться въ тѣснѣйшей связи съ успѣхами въ области ученія объ электронахъ и съ развитіемъ нашихъ представленій о конструкціи элементар- ныхъ атомовъ. Въ зависимости отъ этихъ успѣховъ, весьма воз- можно, удастся дополнить или переформировать и координаціон- ную теорію въ той части ея, гдѣ она естественнымъ образомъ соприкасается съ ученьемъ о валентности. Въ связи съ этимъ небезынтересно будетъ привести здѣсь нѣкоторыя мысли, которыя высказываетъ Д ж. Д ж. Томсонъ въ своей извѣстной книгѣ1 „КогризкиІагіЬеопе сіег Маіепе**. „Когда атомъ въ данномъ соединеніи является „ненасыщен- нымъ", говоритъ Томсонъ, то можно ожидать, что онъ будетъ обна- руживать сильное притяженіе по отношенію къ другимъ атомамъ, такъ какъ мы знаемъ, что при благопріятныхъ условіяхъ при- тяженіе между этими атомами можетъ стать столь сильнымъ, что они образуютъ прочное соединеніе. Но и въ томъ случаѣ, когда данный атомъ въ молекулѣ „насыщенъ", т. е. больше уже невозможно перенесеніе корпускулъ ни съ него, ни на него, возможны еще силы, дѣйствующія между двумя (такими) ато- мами, хотя онѣ и не въ состояніи перетянуть корпускула изъ одного атома въ другой и такимъ образомъ установить „хими- ческую связь" между ними“. „Сила, дѣйствующая между двумя атомами, говоритъ онъ далѣе, зависитъ между прочимъ отъ степени легкости, съ которой корпу- скулы могутъ передвигаться внутри атома, подобно тому, какъ сила притяженія между двумя тѣлами, заряженными противоположно, болѣе значительна въ томъ случаѣ, когда эти тѣла являются проводниками, въ которыхъ электричество можетъ двигаться, а слѣдовательно возникаетъ возможность электростатической индук-
25 щи, нежели въ томъ случаѣ, когда эти тѣла—изоляторы, и элек- тричество внутри ихъ неподвижно. Если данный атомъ ненасыщенъ, то это значитъ, что еще имѣется нѣсколько корпускулъ, которые обладаютъ довольно значительной степенью подвижности и потому могутъ при благо- пріятныхъ условіяхъ проникнуть въ атомъ или покинуть его, и такимъ образомъ сообщить ему высшую валентность. Можно, слѣдовательно, ждать, что молекула, содержащая ненасыщенные атомы, будетъ дѣйствовать со значительной силой на другія мо- лекулы и что потому данный газъ будетъ показывать отступле- нія отъ закона Бойля, будетъ легко переходить въ жидкое состояніе. Но даже въ томъ случаѣ, когда всѣ атомы въ молекулѣ на- сыщены, и корпускулы, обусловливающіе валентность, подверглись переносу, корпускулы все-таки мотутъ еще сохранять нѣкоторую подвижность, хотя бы она и не была достаточна для выхода ихъ изъ атома. Нѣтъ необходимости, чтобы эта подвижность была одинакова для атомовъ, принадлежащихъ различнымъ элементамъ: она мо- жетъ даже имѣть неодинаковую величину для одного и того же атома, въ зависимости отъ того, проявляетъ ли онъ положитель- ную или отрицательную валентность. Другими словами; нѣтъ необходимости, чтобы притяженіе, обусловливаемое атомомъ* былр исчерпано, когда удовлетворена его валентность; при- томъ „остаточное сродство" (ЕезіаКгасііоп) можетъ зависѣть не только отъ природы атома, но также и отъ того, дѣйствуетъ ли онъ своими положительными или отрицательными единицами сродства1*. Если въ только что приведенныхъ словахъ одного изъ осно- вателей электронной теоріи заключается нѣкоторое указаніе на то, какимъ образомъ въ будущемъ могло бы быть деталиро- вано ученіе о единицахъ сродства и связано съ ученіемъ объ электронахъ, то въ недавно опубликованной работѣ Штарка ]), особенно же въ только что появившемся изслѣдованіи Гофмана и Кирмрейтера -), мы имѣемъ уже болѣе конкретную и, какъ ЛаЬгЬисІі 1'ііг Касііоасііѵкаі ип<І ЕіекСопік 5, 124. /еіійсііг. Гнг рЬузік. СІіешіе II, 312.
26 хнѣ кажется, весьма многообѣщающую попытку разобраться ьъ вопросѣ о природѣ , главныхъ и побочныхъ единицъ сродства. Штаркъ принимаеіъ, что на поверхности элементарнаго атома расположены особыя положительныя сферы а между ними, отчасти также поверхъ ихъ (отрицательные) электроны При этомъ онъ допускаетъ существованіе троякаго рода электроновъ Когда два атома А и В вступаютъ между собой въ соедине- ніе, силовыя линіи одного изъ электроновъ атома А, первона- чально связывавшихъ этотъ электронъ съ положительными сфе- рами того же атома отдѣляясь отъ этихъ послѣднихъ перехо- дятъ на положительныя сферы другого атома В. Эти силовыя линіи, служатъ такимъ, образомъ какъ бы свя- зующимъ звеномъ между атомами А и В Электроны, принимаю- щіе участіе въ ако го рода связи, Штаркъ называетъ насы- щенными электронами (деэаКідіе Ѵаіепхеіекігопеп) Наоборотъ, электроны связанные пои помощи силовыхъ линій только съ положительными сферами своего собственнаго атома, онъ называетъ нен асыщенными электронами (пгдезаііідіе Ѵаіепхеіекігопеп) Къ третьему типу электроновъ, которые Штаркъ называетъ ослабленными (деіоскеіѣе Ѵаіепгеіекігопеп), принадлежатъ такіе, которые, хотя и не связаны съ положительными сферами другихъ атомовъ посредствомъ силовыхъ линій, однако все же при вступленіи даннаго атома въ соединеніе оказываются сдви- нутыми изъ своего первоначальнаго положенія подъ вліяніемъ электроновъ, принадлежащихъ другому атому. Эти три типа электроновъ по Штарку различнымъ обра- зомъ участвуютъ въ избирательной свѣтовой абсорбціи, произ- водимой результирующимъ химическимъ соединеніемъ Область абсорбціи насыщенныхъ и ненасыщенныхъ электро- новъ лежитъ главнымъ образомъ за предѣлами видимаго спектра въ инфракрасной части для первыхъ (/ 500 ау.) и въ ультра фіолетовой для вторыхъ (л ^60и|і) Область дѣйствія ослаблен- ныхъ электроновъ лежитъ въ промежуткѣ между этими предѣ- лами, а слѣдовательно, можетъ попасть и въ видимую часть
27 спектра. Чѣмъ въ большей степени „ослаблены" эти электроны, тѣмъ область обусловливаемой ими абсорбціи болѣе сдвинута къ инфракрасной части спектра. Въ работѣ Гофмана и Кирмрейтера теорія Ш т а р к а получила дальнѣйшее, весьма интересное развитіе въ приложеніи къ конкретному случаю изученію нѣкоторыхъ соединеній эрбія. Названные авторы замѣтили, что спектръ свѣта, отраженнаго отъ различныхъ соединеній (окиси, хлорида, сульфида, сульфата и т. д.) этого элемента въ твердомъ состояніи, обнаруживающій рядъ рѣзкихъ полосъ поглощенія, мало измѣняется отъ природы элементовъ, связанныхъ съ эрбіемъ; но если взя~ь гидраты эрбіевыхъ солей, напр , перейти отъ безводнаго нитрата къ вод- ному, то характеръ спектра измѣняется весьма существеннымъ образомъ, причемъ полосы положенія сливаются и становятся болѣе размытыми. Еще болѣе рѣзкія измѣненія происходятъ при переходѣ отъ упомянутыхъ выше соединеній къ ацетилацетонату эрбія, въ которомъ, по Вернеру, мы имѣемъ внутреннюю ком- плексную соль (см. ниже; СН Но какъ разъ при образованіи сольватовъ, а равно внутрен- нихъ комплексныхъ солей, допускается участіе дополнительныхъ связей; а такъ какъ, согласно гипотезѣ Ш т а р к а, поглощеніе свѣта въ области видимаго спектра обусловливается ослаблен- ными электронами, то Гофманъ и Кирмрейтеръ предпо-
28 лагаютъ, что эти послѣдніе являются въ то же время причиной появленія побочныхъ единицъ сродства, допускаемыхъ координа- ціонной теоріей. Весьма интересно, что изученіе абсорбціонныхъ полосъ эрбіе- выхъ соединеній и особенно тѣхъ измѣненій, которымъ они под- вергаются въ зависимости отъ температуры, позволило Гоф- ману и Кирмрейтеру распредѣлить ихъ въ 3 различныхъ группы, какъ разъ соотвѣтствующихъ тремъ единицамъ побочной валентности, проявляющимся въ атомѣ эрбія. Эти три единицы вмѣстѣ съ тремя главными сродствами трехатомнаго эрбія въ суммѣ даютъ координаціонное число 6. Такимъ образомъ, въ общихъ чертахъ какъ бы намѣчается возможное различіе между главными и побочными единицами сродства. И тѣ и другіе обусловливаются взаимодѣйствіемъ элек- троновъ, а также положительныхъ сферъ, съ тѣмъ, однако, разли- чіемъ, что главныя сродства отвѣчаютъ электронамъ, насыщен- нымъ въ смыслѣ Ш т а р к а, а побочныя—электронамъ ослаблен- нымъ *). Можно только съ интересомъ ждать дальнѣйшаго развитія этихъ Едва только еще начатыхъ изслѣдованій, обѣ- щающихъ въ ближайшемъ будущемъ пролить свѣтъ на самые темные и вмѣстѣ съ тѣмъ коренные вопросы структурной химіи. IV. Общіе методы для вывода координаціонныхъ формулъ. Изъ предыдущаго отчасти уже сами собой вытекаютъ два основныхъ метода, съ помощью которыхъ для даннаго комплекс- наго соединенія можетъ быть установлена его координаціонная формула, иначе говоря, опредѣлено его строеніе съ точки зрѣнія координаціонной теоріи. Ъ Не заключается ли въ этой гипотезѣ также и возможнаго отвѣта на одно изъ возраженій С. Арреніуса противъ теоріи Вернера? Арре- н і у с ъ отмѣчаетъ (теоріи химіи, стр. 70), что соединенія, обусловливаемыя побочными валентностями, подчиняются закону кратныхъ отношеній Даль- тона, что въ свою очередь указываетъ на силы, дѣйствующія аналогично электрическимъ. Согласно гипотезѣ Ш тарка, побочныя сродства суть силы, обусловленныя электронами, т. е. опредѣленными индивидуумами (связь съ закономъ Дальтона) и въ то же время по своей природѣ отличныя отъ тѣхъ силъ, которыя отвѣчаютъ главнымъ валентностямъ.
29 1. Первый методъ химическій. Онъоснованъ на изученіи для даннаго вещества іонныхъ реакцій обмѣннаго разложенія. Экспериментальное основаніе для этого метода въ отдѣль- ныхъ случаяхъ было положено задолго до появленія координаціон- ной теоріи, и особенно многимъ мы обязаны въ этомъ отношеніи изслѣдованіямъ Іёргенсена. Вернеру принадлежитъ, такъ сказать, возведеніе этого ме- тода въ систему и послѣдовательное использованіе его для про- веденія въ жизнь координаціонной теоріи. Пояснимъ примѣненіе этого метода на конкретномъ примѣрѣ. Пусть мы имѣемъ соединеніе хлористой платины съ амміа- комъ РіС12. 4ЫН3. Опытъ показываетъ, что при дѣйствіи на это соединеніе АдЫО3 оба атома хлора реагируютъ моментально по уравненію. Р1С1.2 . 4ИН3 2АдМО3 = Р1(ЬЮ3)2.4ИН3 + 2АдС1. Образующійся продуктъ Р1(МО3).2.4ЫН3 содержитъ ту же группу Рі . 4ІЧН3, какъ и первоначальное хлористое соединеніе. Далѣе при дѣйствіи на Р1С12 . 4МН3 крѣпкой сѣрной кислоты выдѣляется НС1 и получается сѣрнокислая соль РіЗО4 . 4ИН3, опять содержащая остатокъ Рі . 4ЫН3. Дѣйствуя на хлористую соль окисью серебра въ присутствіи воды, получимъ свободное основаніе Р1(ОН)2 . 4МН3, изъ котораго съ помощью соляной кис- лоты легко вновь перейти къ исходному хлориду Р1СІ,2 . 4ЫН3. Словомъ, въ цѣломъ рядѣ реакцій обмѣннаго разложенія обна- руживается одинъ общій радикалъ, или комплексъ, состоящій изъ атома Рі и четырехъ молекулъ амміака, играющій роль двух- валентнаго катіона и способный соединяться съ различными ані- онами СІ, ЫО3 ОН, ЗО4 и проч. Отсюда съ ясностью вытекаютъ слѣдующія координаціонныя формулы для хлорида и его производныхъ: [Р1 . 4ПН3]С12, [Рі4МН3](ЬЮ3)2, [Р14ЫН3](ОН)2, [Р14ПН3]ЗО4. Совершенно пододнимъ же образомъ опредѣляется структура двойныхъ соединеній хлористой платины съ другими хлористыми металлами напр. РіСІ2.2КС1, РЮІ2.2 ИаСІ, Р1С1.». СаСІ2 ит, п.,
30 представляющихъ изъ себя соли комплексной платинисто-хлоро- водородной кислоты НДРіС14]. Путемъ реакцій обмѣннаго разложенія можно установить при- сутствіе во всѣхъ этихъ сопяхъ одного общаго комплекснаго іона РіС14. Особенно характерно взаимодѣйствіе растворимыхъ хлоро- платинитовъ съ ляписомъ, ведущее къ образованію труднораство- римои серебряной соли АдіР1С14 семожно-краснаго цвѣта КоіРіСіі] -2АдЫ0. = Ад,[РЮ14] - 2КМО3. Хлористаго серебра при этомъ не образуется. При взаимодѣйствіи солей [Рі(ПН3)4]Х2 вышеупомянутаго платиноваго основанія съ хлороплатинитами получается нера- створимая въ водѣ т наз зеленая соль Магнуса, координаціонное строеніе котооой непосредственно вытекаетъ изъ уравненія [Р1(ЫН3)4] СП К2[РЮ14] = 2КС1 [Рі(ПН3)4] [РіС14]. Съ помощью того же пріема опредѣляется строеніе комплекс- ныхъ кобальтіаковъ. Въ пурпурео-соли Со 5 ПН3.С13, какъ уже было указано выше, два атома хлора легко вступаютъ въ реакціи обмѣннаго разло- женія и замѣщаются другими кислотными остатками. Третій атомъ хлора, наоборотъ, крѣпко связанъ и вмѣстѣ съ остаткомъ Со(ЫН3) входитъ въ составъ общаго комплекснаго катіона всѣхъ пурпурео-солей кобальта (точнѣе, всѣхъ солей хлоро-пентамми- новаго ряда), образующихся изъ хлористой соли при реакціяхъ обмѣннаго разложенія Мы имѣемъ, слѣдовательно, дѣло съ комплекснымъ катіономъ Со(ПН3)г,С1. А потому координаціонныя формулы отдѣльныхъ пред- ставителей этого ряда будутъ отвѣчать такимъ схемамъ [Со.5МН3 С1]С12, [Со . 5ПН3 С1]І2, [Со 5 КН3. С1](ЫО3)2, [Со . 5МН3.С1]8О4 и т д. 2 Другой способъ для опредѣленія координаціоннаго строенія основанъ на томъ, что въ зависимости отъ числа іоновъ, на ко- торые распадается данное комплексное соединеніе, мѣняется и величина его молекулярной электропроводности.
31 Вернеръ со своими сотрудниками Мі слати и Герти *) показалъ что если мы имѣемъ какое-нибудь (достаточно устой- чивое) металло-амміачное соединеніе или комплексную соль типа — + ~ ЕХП или К Меп, гдѣ К—комплексный катіонъ В —комплекс- ный аніонъ, X (не комплексный) одновалентный кислотный оста- токъ, а Ме- атомъ одноатомнаго металла или группа аммонія и т. д., то можно установить нѣкоторыя среднія цифры, около ко- торыхъ колеблятся цифры молекулярной электропроводности; каждая изъ этихъ цифръ соотвѣтствуетъ числу іоновъ, на ко- торые диссоціируетъ частица даннаго комплекса. Вотъ эти цифры по даннымъ Вернера, Міолати и Гер- т и (измѣренія сдѣланы при 25° и относятся къ растворамъ, содержащимъ 1 грм.-мол. соединенія въ 1.000 литр. воды). Числа іоновъ, на которые Молекулярная электропровод- расщепляется молекула. ность въ обратныхъ омахъ. 2 . ............ 96,7—108,5 3 ...................... 230,5—267,6 4 ...................... 351,6—426,9 5 .................... 522,9 Что касается до соединеній, молекула которыхъ по Вер- неру вмѣщается цѣликомъ въ одной координаціонной сферѣ, то они, какъ было указано выше, тока не проводятъ вовсе или если показываютъ электропроводность, то минимальную, по всей вѣроятности, зависящую отъ того, что они при дѣйствіи воды подвергаются частичному гидролизу. Въ подтвержденіе только что указанныхъ соотношеній при- ведемъ рядъ данныхъ для молекулярной электропроводности (по прежнему для ѵ= 1000 литровъ и 1 = 25°) 2). 9 ХеіізсЬ йіг рѣузік СЬеіше (2 <5, (4 596; 2(, 23 [, 38, 331. ') Въ тѣхъ случаяхъ, гдѣ цифры электропроводности относятся къ дру- гимъ разведеніямь это обстоятельство отмѣчено особо.
32 I. Неэлектролиты1) Соединеніе Координаціонное число и гын; сіі Г4Н3 ГТ\С1 4 • 1,17. в р.У СГ Еп И\С1 4 4,92. (при ѵ — 2000 л.). [(ИН3)2РІ. С1 4] СІ5 6 2,98. [(ЫН3),РІ. С1.) Ігапз 6 0,08. [Со(МО2),(Г4Н3)3] 6 1,64. [Со . С1. В ,Н 2 Г4Н3] 6 0,36. [Со.Ы02.О2Н2 .Г4Н3] 6 0,50. [Со . МО2 . О2Н. з . Н2О] 6 3,0 Въ трехъ послѣднихъ соединеніяхъ /СН.~ С=МО \ = і \СН3 —С = МОНЛ 2. Соединенія, диссоціирующія на одинъ комп- лексныйиещенаодинъ моновалентный іонъ. Типъ К1 X1 или Р1 X1; Соединеніе Рі(ННз)з1С1 Рі(рМк и15 Координаціонное число Н* 6 96,75. 4 115,8. 6 108,5. 1) Даны начальныя величины молекулярной электропроводности к при- томъ минимальныя изъ числа тѣхъ, которыя удалось получить
33 Соединеніе. Координаціонное число. р- ГРІ МНз' . С1з . к 4 106,8. ГСо(ИН3) |_С°(ЫО2) 2 4_ К 6 99,29. Гео С°з 1 (ИН3) 4_ Вг 6 106,0. Со^Ой)' (КН3) 2 4_ СІ 6 98,3. Кроцео-соль. ГСо(№2) 1 (МНз) 2 4_ СІ 6 100,7. Флаво-соль. СоЕп2(ІЧСЗ)2 МО3 6 102,54. Г СоС/<1 Ь Еп2 Вг ') X1 6 88,26. Сг, С2О4 _ (ЫН3) 4_ Вг 6 97,67. Со(МН3) МО., 48СМ МО3 6 103,00. 3. Соединенія, дающія при диссоціаціи, кромѣ одного комплекснаго, еще два моновалентныхъ іона. Типы X* и К11 Ме9. а Соединеніе Координаціонное число. Р- [Рі(МН3)4 С12 4 260,8. Рі(Т^3^]сі2 6 228,9. х) Символъ Еп означаетъ молекулу этилендіамина. 3
34 Соединеніе Координаціонное число. ГР/мн3)Л 1 (НОз)2] (ЫО3 6 234,4. РІСІ4 к2 4 267,6. РіС1в Ка 6 256,8. > КО2 ' С °(ЫН3)5_ (МО2 6 234,4. п Вг 5>н3)5_ Ві '2 6 257,6. Г~ С1 ' С °(МН3)5 о 2 6 261,3. Со [ (ИН3)^ СІ о 6 261,4. Г~ К02 ” ^Со(НН3)5_ С1 о 6 246,4. СгСІ(МНз) 5 С 1- > 6 260,2. Сг(ЫН3)4НаО . 01 Ск 6 А 261,2. Сг(ЫН3)4. Н90 А .01 Вг2 6 264,8. Сг(МН3)4. Н20С11 (ГЮ3)2 6 260,3. -1 Сг(Г4Н3)5. ыо5 С12 6 261,6. - СоСІИНзЕпд — ( 6 230,49. СоСІ. ЫН3Еп2 (ИО3)2 6 238,62.
35 4. Соединенія, дающія при диссоціаціи, кромѣ одного комплекснаго, іона. еще три моновалентныхъ Соединеніе. Координаціонное число. Со(ГШ3)6 Вг3 6 426,9. Со(ГШ3)5Н2О Вг 3 6 412,9. Со(НН3)4(Н2О) 2 Вг3 6 399,5. Со(ЫН3)3(Н2О)3 С18 6 383,8. Со(Г4Н3)6 С13 6 431,6. Со(ЫН3)в (ЫОа)8 6 421,9. Сг(НН3)6 (КО3)3 6 425,3. Со(Г4Н3)6 (МО3)3 6 396,6. Со(^НзѴ Еп2 _ (ИО3)3 6 384,13. Со(™3Ѵ Еп2 С18 6 365,61. Со.ЗЕп < 318 6 351,64, Со.ЗЕп । ’НО3)з 6 359,84. Сг(5СМ)6 к3 6 381,3. 3
36 5. Соединенія распадающіяся на 1 комплексный ка- тіонъ и на 4 аніона: Соединеніе. РІ(ГШ3)6 СІ4 Координаціонное число. И 6 522,9. Для иллюстраціи хода измѣненія электропроводности съ раз- бавленіемъ растворовъ приведемъ также нѣсколько примѣровъ: (КО,) оо3 Бромистый карбонато- тетрамминкобальтіакъ. Соль Эрдмана. 98,58 125 92,71 250 101,3 250 96,98 500 103,5 500 99,29 1000 106,0 1000 105, 2 2000 111,8 2000 Рі рН’ІК О13 _ Соль Косса. Р1(КН3)4 С12 р.. V. 96,62 125 101,3 250 103,3 500 106,8 1000 111,2 2000 Хлористый плато-тетрамминъ. н- V. 247,6 500 260,8 1000 267,2 2000 Со(КН32)5]С1а Со(Г4Н3)6 Вг3 Хлористый ксантокобальтіакъ. Бромистый лутеокобальтіакъ. р. 252,6 500 343,8 125 258,4 1000 378,0 250 269,4 2000 401,6 500 426,9 1000 442,2 2000
37 Только что указанныя соотношенія между составомъ комплекс- ной молекулы (числомъ и отчасти характеромъ іоновъ, на кото- рые она способна распадаться) съ одной стороны и электропровод- ностью даннаго соединенія съ другой, основаны на томъ обстоя- тельствѣ, что для такихъ электролитовъ солевого типа, какими являются разсматриваемые нами комплексы, при достаточномъ разведеніи (напр., 1000 литровъ) мы можемъ принять въ пер- вомъ приближеніи, что они сполна диссоціированы, и что потому ихъ молекулярная электропроводность слагается аддитивно изъ подвижностей ихъ іоновъ. Если теперь принять во вниманіе, что подвижность комплексныхъ іоновъ данной валентности есть ве- личина довольно постоянная и что, съ другой стороны, подвиж- ности такихъ моновалентныхъ іоновъ, какъ С1, Вг, МО3,ЫО2, К, ІЧН4, также не слишкомъ сильно отличаются другъ отъ друга, то и становится понятнымъ возможность найти среднія нормы, около которыхъ въ довольно узкихъ предѣлахъ колеблются цифры электропроводности для нашихъ комплексовъ. Какъ видно изъ предыдущаго, разсмотрѣнные нами два метода даютъ намъ возможность опредѣлить число и характеръ тѣхъ іоновъ, на которые диссоціируетъ данная молекула. Совмѣстное пользованіе ими дѣйствительно явилось весьма цѣннымъ под- спорьемъ для обоснованія и для конкретизированія теоріи Вер- нера. Слѣдуетъ, однако, помнить, что пользованіе обоими этими методами требуетъ большой осторожности. Оно возможно лишь при томъ условіи, что данное комплексное соединеніе, при рас- твореніи въ водѣ, сохраняется безъ измѣненія, не считая, конечно, іонизаціи. Только въ этомъ случаѣ мы можемъ быть увѣрены въ томъ, что наблюденныя нами реакціи солевого обмѣна и най- денныя величины электропроводности относятся къ веществу опредѣленнаго состава и строенія, къ его іонамъ. Къ сожалѣнію, весьма многія комплексныя соединенія на- столько непрочны, что въ водномъ растворѣ сейчасъ же раз- лагаются почти сполна на свои компоненты. Таковы напр., многія двойныя соли, кристалло-алкоголяты и т. п. Очевидно, никакого заключенія о конституціи молекулы такихъ соединеній на основаніи ихъ реакцій и результатовъ
38 опредѣленія электропроводности сдѣлать нельзя. По своей не- прочности и измѣнчивости, въ большинствѣ случаевъ непригодны въ этомъ отношеніи также кристалло-гидраты солей. При пользованіи методомъ электропроводности слѣдуетъ еще, кромѣ того, имѣть ввиду, что многія комплексныя соединенія въ водномъ растворѣ претерпѣваютъ медленно идущія превращенія (гидратація, образованіе основныхъ солей и пр.). При этомъ обыкновенно молекулярная электропроводность непрерывно воз- растаетъ. Параллельно съ этимъ происходитъ измѣненіе функціи перво- начально неюногенно связанныхъ радикаловъ, которые подъ влія- ніемъ гидратаціи становятся іонами. Работать съ такими веще- ствами необходимо поэтому по возможности быстро, пользоваться только свѣже - приготовленными растворами, при опредѣленіи молекулярной электропроводности принимать въ разсчетъ только начальныя величины ея и т. д. Иначе легко впасть въ серьез- ныя заблужденія. Недостаточное соблюденіе этихъ предосторожностей и слиш- комъ формальная оцѣнка непосредственныхъ результатовъ опыта, привела Петерсена *) при изслѣдованіи ряда малоустойчи- выхъ кобальтіаковъ къ неправильнымъ выводамъ, какъ на это было указано В е р н е р о м ъ и Герти. Укажемъ, напр., что Пе- терсенъ вывелъ изъ своихъ измѣреній (электропроводности и кріоскопическихъ), что кроцео-соли [Со(МО2)2(ЫН3)4] X, а равно и изоомерныя съ ними флаво-соли распадаются на 4 юна (по Вер- неру только на 2), что вюлео-соли этилендіамина [Со . 2ЕпС12] распадаются на 4 юна (по Вернеру на 2) и т. д. Всѣ эти выводы совершенно не согласуются съ химическимъ отношеніемъ названныхъ солей, между тѣмъ какъ это послѣднее находится въ полномъ соотвѣтствіи съ результатами теоріи Вер- нера Весьма интересный, хотя и менѣе общій въ примѣненіи, нежели два предыдущіе, методъ для опредѣленія координаціоннаго строе- нія былъ указанъ проф. Н. С. Ку рна ко в ымъ * 2) въ теченіе х) Хеіізсйг іиг апог§ Сйепне 19, 133. ХеіізсИг іиг рИузік Сйепие 22, 410» 2) Журн Р. Ф X 0 29, 706 (1897).
39 его выдающихся изслѣдованій надъ комплексными соединеніями. Показателемъ строенія служитъ здѣсь цвѣтъ солей, обра- зованныхъ окрашенными іонами 1). Пояснимъ это на давно извѣстномъ примѣрѣ. Хлоридъ 2-го основанія Рейзе [Р1(ПН3)4] С12 даетъ двойное соединеніе съ хлорной мѣдью, т. наз. соль Мил лона, которая соотвѣтствуетъ координаціонной формулѣ [Рі(МН3)4][СиС14). Соединеніе это почти безцвѣтно, соотвѣтственно природѣ сво- ихъ компонентовъ: 2-му основанію Рейзе и неустойчивой кислоты Н2[СиС14]. Но если поступить обратно: заставить сначала хлор- ную мѣдь соединиться съ амміакомъ, а затѣмъ полученный темно- синій растворъ осадить хлороллатинитомъ калія; [Си(ПН3)4]С12 -I- К2[РО4] = [Си(ГШ3)4][РіС14] 4-2КС1. /и * то образуется изомеръ соли Мтгя-л-одга т. наз. соль Б-у-к-т-о н а [Си(ПН3)4][РіСІ4] темно-фіолетоваго цвѣта. Различіе въ окраскѣ обоихъ изомеровъ т. обр. прямо указываетъ, какъ распредѣлены между Си и Р1 амміакъ и галоидъ. Вообще при образованіи сложныхъ комплексовъ (съ нѣсколь- кими комплексными іонами) наблюдается приблизительная адди- тивность цвѣтовъ компонентовъ. Въ качествѣ дальнѣйшихъ при- мѣровъ укажемъ, что рядъ хлоро-кобальтитовъ состава [Рі4а]СоСІ4, гдѣ а = ЫН3, Ру, Еп и т. п. обладаютъ синимъ цвѣтомъ, отвѣ- чающимъ іону СоС14. Наоборотъ соотв. хлороплатиниты налр» соединеніе [Со(ПН3)е]РіС14—желтовато-краснаго цвѣта. Путь, указанный Н. С. Ку р наковымъ, представляетъ особый интересъ въ томъ отношеніи, что онъ касается одного изъ свойствъ, которое можетъ быть изучено на комплексныхъ сое- диненіяхъ въ твердомъ состояніи. Мы уже видѣпи, что въ растворѣ многіе комплексы быстро измѣняются; многіе прак- *) Строеніе всѣхъ соединеній мы здѣсь переводимъ на языкъ координа- ціонной теоріи.
40 тически не растворимы въ извѣстныхъ растворителяхъ. Чрезвы- чайно важно поэтому введеніе такихъ физическихъ методовъ из- слѣдованія, которые бы позволяли опредѣлить строеніе такихъ соединеній, не подвергая ихъ какимъ-либо дальнѣйшимъ воздѣй- ствіямъ. Быть можетъ въ этомъ отношеніи немаловажную услугу окажетъ изученіе магнитныхъ свойствъ. Попытки въ этомъ направленіи уже сдѣланы, особенно въ послѣднее времяПаска- л е м ъ *), начавшимъ изученіе этого вопроса и при томъ не только по отношенію къ комплекснымъ, но и къ органическимъ соединеніямъ. V. Ученіе о координаціонныхъ сферахъ и взгляды Іёргенсена. Только что изложенные нами методы для опредѣленія коорди- націоннаго строенія комплексныхъ соединеній позволяютъ дать наглядную иллюстрацію ученія Вернера о взаимномъ соот- ношеніи между первой и второй координаціонной сферой, а также лучше уяснить себѣ смыслъ ученія о координаціонномъ числѣ. Эти соотношенія лучше всего можно представить себѣ съ по- мощью діаграммы (фиг. 1), которая даетъ намъ ходъ измѣненія молекулярной электропроводности комплекса (развед. 1000 лит- ровъ, і —25°) при равномѣрномъ и постепенномъ измѣненіи его состава (постепенной потерѣ амміака). Возьмемъ рядъ амміачныхъ соединеній (амміакатовъ) четы- рехатомной платины, отвѣчающихъ общей формулѣ Р1С14 . пЫН3 и представимъ себѣ, что значеніе п измѣняятся отъ нуля до 6: (неизвѣстно) Р1(КН3)3-| С13 С1 (ИН3)2 С14 РІ^^3ІК С16 РіС16 к2 *) Рядъ статей Паскаля помѣщенъ въ Аппаіез сіе сѣіппе еі сіе рѣузі- дие и въ Виііеііп сіе Іа зосіеіё сіптіс^ие за 1908—1910 гг.
41 Фиг. 1. Координаціонное число для платины въ этихъ соединеніяхъ = 6. Мы видимъ, что каждому соединенію этого ряда отвѣчаетъ моле- кулярная электропроводность, по величинѣ соотвѣтствующая числу іоновъ, образующихся изъ даннаго соединенія. Но изъ этой діаграммы вытекаетъ еще другое, весьма инте- ресное слѣдствіе, находящейся въ полномъ согласіи со взглядами Вернера. По мѣрѣ того, какъ хлоридъ [Р16МН3]С14, постепенно теряя амміакъ, переходитъ въ каліевую соль кислоты Н2РіС16, происхо- дитъ поразительное измѣненіе въ свойствахъ получающихся при этомъ промежуточныхъ соединеній. Число атомовъ хлора, спо- собныхъ къ іонизаціи, и слѣдовательно находящихся во второй сферѣ, постепенно падаетъ параллельно съ паденіемъ электро- проводности. Замѣчательно, что при этомъ всѣ 6 координаціон- ныхъ мѣстъ остаются занятыми: на мѣсто каждаго уходящаго амміака становится хлоръ, въ полномъ соотвѣтствіи съ теоре- тическими представленіями Вернера. Когда электропровод- ность падаетъ почти до 0, мы имѣемъ соединеніе, вовсе лишен- ное способности освобождать іоны хлора: теперь всѣ атомы хлора какъ бы израсходованы; они стали на мѣсто отщепившихся мо- лекулъ амміака. Спрашивается, что же должно наступить дальше, когда удалится еще одна молекула Г4Н3? Координаціонное мѣсто
42 не можетъ оставаться пустымъ, и на самомъ дѣлѣ мы ви- димъ, что отщепленіе амміака сопровождается вступленіемъ въ комплексную молекулу новой частицы КСІ (или НС1,НаС1 и т. п.). При этомъ хлоръ становится на мѣсто ушедшаго амміака, а ме- таллъ (или водородъ) — во внѣшнюю сферу. Получается ужъ не соль комплекснаго основанія, а соль комплексной кислоты Н[РШНаС15]. Параллельно съ этимъ вновь возрастаетъ электро- проводность до величины, близкой къ 100. Совершенно подобнымъ же образомъ потеря послѣдней моле- кулы амміака приводитъ къ образованію соли [РіС1ь]К2, т.-е. хлороплатината калія. На второй діаграммѣ (фиг. 2) представлены аналогичныя со- отношенія между членами ряда Р1С12 . пМН3. Соединенія эти принадлежатъ къ числу ненасыщенныхъ въ координаціонномъ отношеніи. Тѣмъ не менѣе и здѣсь для всего ряда строго выдержано одно и тоже координаціонное число 4. Въ этомъ ряду по мѣрѣ послѣдовательнаго выдѣленія молекулъ амміака соединеніемъ [Рі(ЫН3)4]С12 наблюдается постепенная потеря хлоромъ способ- ности къ іонизаціи, а затѣмъ подобно тому какъ въ только что разобранномъ ряду производныхъ четырехатомной платины, про- исходитъ уже присоединеніе молекулы НС1 или МеСІ, причемъ галоидъ становится во внутреннюю сферу на мѣсто уходящаго амміака. Фиг. 2. Для ближайшей оцѣнки той части теоріи Вернера, кото- рая трактуетъ о координаціонныхъ сферахъ, въ дальнѣйшемъ
43 полезно будетъ сопоставить воззрѣнія на этотъ предметъ Цю- рихскаго профессора съ теоретическими взглядами I е р г е н- с е н а. Мы остановимся здѣсь на нѣсколькихъ конкретныхъ примѣ- рахъ, тѣхъ самыхъ, на которыхъ исторически сложились взгляды обоихъ ученыхъ и обсужденіе которыхъ послужило почвой для оживленной полемики между ними, полемики весьма плодотвор- ной, по обилію фактическаго матеріала, къ разработкѣ котораго она послужила существеннымъ стимуломъ. По существу тѣ же самыя отношенія, которыя представляетъ рядъ платиніаковъ общей формулы Р(С14пНН3, мы имѣемъ въ ряду кабальтіаковъ Со(НН3)п Х3, какъ непосредственно видно изъ слѣдующаго сопоставленія и изъ діаграммы молекулярныхъ электропроводностей (фиг. 3). По А. Вернеру. По Іёргенсену. 1. [Со6НН3]Х3 Лутео-соли .НН3Х Со^НН3 — ННО — НН3 — НН3 — X \нн3х 2. [Со.5НН3.НО2]Х2 НО2 Ксанто-соли Со —НН3 — НН3 —НН3 — ПН3Х \НН3Х 3. [Со4НН,(НО2),]Х Кроцео-соли. НО, Со^-НН3 — нн3 — нн3 — НН3Х \НО, 4. [СоЗНН3(НО2)3] Три-амин.-кобальти- нитритъ. .НО, Со^—НН3 — НН3 — НН3 — ПО, \ПО, .НО9 5. [Со2НН3(МО2)4]Ме Со/нн-_мн?_ МОг Соль Эрдмана \н09 .НО., Со—НН3 — НН3 — НО, — К
44 Фиг. 3, Со(МНа)в]С13 [Со(КНа)ь]С1» [^°етсі [Со(КО93)з] [Со(КОі)«]К 1Со(Х^38)5]Кв [Со(КО«)й]К^ Параллельно съ координаціонными формулами Вернера при- ведены формулы тѣхъ же соединеній, какъ они вытекаютъ изъ взглядовъ Бломстранда, развитыхъ въ примѣненіи къ дан- ному случаю Іёргенсеномъ. Какъ уже было упомянуто выше, Іёргенсенъ допускаетъ, что молекулы амміака способны соединяться другъ съ другомъ подобно остаткамъ СН2 въ органическихъ соединеніяхъ, а раз- личіе между кислотными остатками, способными и неспособными къ іонизаціи, видитъ въ томъ, что первые связаны съ азотомъ амміака, какъ въ соляхъ аммонія Г4Н4С1, а вторые связаны не- посредственно съ кобальтомъ. Изъ сопоставленія формулъ, данныхъ Іёргенсеномъ для первыхъ трехъ (наиболѣе богатыхъ Г4Н3) кобальтіаковъ съ со- отвѣтственными формулами Вернера, ясно, что измѣненія, происходящія при постепенномъ отщепленіи первыхъ трехъ молекулъ Г4Н3 изъ лутео-соли (съ замѣной уходящаго аніона X остаткомъ азотистой кислоты МО2) одинаково хорошо объясня- ются обѣими теоріями. Но если бы мы послѣдовательно стали развивать дальше точку зрѣнія Іёргенсена, то пришли бы для соединенія 4 къ формулѣ, указывающей на наличность іони- заціи, и только при полномъ удаленіи всего амміака полу- чили бы формулу, отвѣчающую соединенію не проводящему тока. Такой выводъ однако совершенно противорѣчитъ дѣйстви- тельности.
45 Вернеръ, показавъ, что соединеніе, обозначенное цифрой 4, тринитро-триамминкобальтіакъ почти не проводитъ тока. Кромѣ того изъ сопоставленія свойствъ этого соединенія со свойствами солей кроцео-ряда [Со(МО2)2(№Н3)4]Х, легко придти *) къ заклю- ченію, что всѣ три Г4О2 группы соединенія Со(МО2)з(ЫН3)3 не- посредственно связаны съ атомомъ кобальта, а потому формула строенія этого тѣла, защищаемая Іёргенсеномъ не можетъ быть принята. Путемъ обмѣннаго разложенія три-нитро соединенія [Со(ЫН3)3 (ЫО2)3] съ минеральными кислотами Іёргенсену удалось по- лучить рядъ тѣлъ, которымъ онъ придаетъ строеніе /М°2 . Со^-ЫНз — МН3 — МН3Х, гдѣ X = С1, Вг, -А- Н,ЗО4. \МО2 По Вернеру всѣ эти соединенія отвѣчаютъ общей формулѣ [Со(ЫН3)з(МО2)2Х]. Дѣйствительно: во первыхъ легко можно дока- зать, что взаимодѣйствіе между тринитро-соединеніемъ и мине- ральными кислотами не принадлежитъ къ числу простыхъ іон- ныхъ реакцій. Во вторыхъ, хотя остатокъ X, особенно хлоръ, въ соединеніи [Со(МН3)з(ЫО2)2С1] и реагируетъ легко съ ляписомъ, однако Вернеру удалось показать путемъ измѣренія электро- проводности, что дѣло объясняется весьма быстрой гидратаціей хлорида. Даже при 0° электропроводность, въ началѣ имѣющая сравнительно незначительную величину, быстро возрастаетъ съ теченіемъ времени. Столь неодинаковое поведеніе хлорида и нитрита одного и того же ряда Со(МО2)2Х(ПН3)2 находитъ себѣ простое объясненіе, если мы сравнимъ прочность связи, удерживающей остатокъ Г4О2 и атомъ хлора, когда оба находятся въ непосредственной связи !) При продолжительномъ взаимодѣйствіи кроцео-солей съ довольно крѣп- кой соляной кислоты на холоду, одна группа >Ю2 замѣщается хлоромъ: по- лучаются соли ряда [СоКО2С1(КН3)4]Х. Не подлежитъ сомнѣнію, что это не есть іонная реакція въ обычномъ смыслѣ этого слова, что признаетъ и самъ Іергенсенъ. При тѣхъ же самыхъ условіяхъ соляная кислота за- мѣняетъ хлоромъ одну нитрогруппу въ соединеніяхъ [Со(МО2)3(?Ш3)3], съ образованіемъ хлор-динитро-три-амминокобальтіака [Со(М02)2С1(?Ш3)3]. По- этому слѣдуетъ признать, что и эта послѣдняя ЬЮ2 группа связана неіоно- геннымъ образомъ, т. е. непосредственно съ атомомъ кобальта.
46 съ атомомъ кобальта. Рядъ фактовъ съ несомнѣнностью доказы- ваетъ, что и въ такихъ случаяхъ, когда наличность подобнаго рода связи признаетъ самъ Іёргенсенъ (ср. напр. пурпурео-и ксанто-соли и мн. др.), связь, которой удерживается ЫО2 группа несравненно прочнѣе связи, удерживающей атомъ хлора. Вмѣсто того, чтобы принять такое объясненіе, Іёрген сенъ скорѣе готовъ былъ тринитро-соединенію приписать особую, со- вершенно искуственную формулу _______ ЛО2 с°^ ЫН3 —МН3 — НН3 - ІЧО2 и поставить его особнякомъ отъ другихъ солей того же ряда. Противъ такого предположенія говоритъ между прочимъ то обстоятельство, что нитриты комплексныхъ кобальтіаковъ по своимъ реакціямъ и по величинѣ электропроводности, вообще говоря, ведутъ себя совершенно нормально. Такъ напр. электро- проводность лутео нитрита [Со6МН3](МО2)з и соотвѣтствую- щаго нитрата почти одинаковы. Изслѣдованная въ нашей ла- бораторіи электропроводность нитрита ряда [Со(ЫН3)2П2Н2]Х также оказалась нормальной. Наоборотъ въ соединеніяхъ [СоЫН3МО2В2Н21 , [СоН2ОЫ0202Н2] и т. п., для которыхъ теорія Вернера даетъ формулы, отвѣчающія типу неэлектролитовъ, электропроводность ничтожная. , Такимъ образомъ нѣтъ никакого основанія для нитрита ряда Со(ЫН3)3(ЫО2)2Х, принимать какое либо особое строеніе, опредѣ- ляющее его аномальныя свойства. Такъ какъ съ точки зрѣнія, на которой стоитъ Іёргенсенъ и въ другихъ случаяхъ, невозможно объяснить существованіе ме- талло-амміачныхъ соединеній типа Ме(ХН3)3Х3, не проводящихъ тока, то Копенгагенскій ученый одно время вообще отрицалъ существованіе такого рода неэлектролитовъ. Но въ настоящее время, какъ мы уже видѣли, существованіе ихъ доказано внѣ всякаго сомнѣнія въ цѣломъ рядѣ случаевъ (см. выше). Интересно отмѣтить, что этому пункту самъ Іёргенсенъ придавалъ весьма существенное значеніе, считалъ его карди- нальнымъ пунктомъ для рѣшенія судьбы теоріи Вернера. Ег
47 (Ѵ/егпег), пишетъ онъ *), котті хи сіет 8аІх; „Іп сіег ѴегЬіпсІипд М(ГШ3)3Х3 хеіді йЬегЬаир! кеіп педаііѵез Котріех теИг сіаз Ѵег- Ьаііеп еіпез }опз“. Иаз ізі сіег сепіпаіе Рипкі іп Ѵ/егпегз 8уз1ет. Міі сіет зіеИі ипсі Іаііі сІаззеІЬе.—Въ настоящее время не подле- житъ сомнѣнію, что по этому пункту рѣшеніе безповоротно про- изнесено въ пользу теоріи В е р н е р а. Обращаясь къ соединенію 5 (т. наз. солямъ Эрдмана), мы опять видимъ, что по теоріи Іёргенсена остается совершенно непонятнымъ, почему потеря четвертой молекулы амміака не только лишаетъ третій кислотный остатокъ способности пере- ходить въ состояніе іона, но и заставляетъ присоединиться къ молекулѣ Со(НО2)3(НН3)2 частицу нитрита МеНО2, причемъ ни- трогруппа лишается іоногенныхъ свойствъ, атомъ же металла Ме фигурируетъ въ качествѣ катіона. Между тѣмъ всѣ эти вопросы вполнѣ удовлетворительно раз- рѣшаются координаціонной теоріей Вернера. Подобно тому какъ существуетъ не одинъ, а цѣлый рядъ не- электролитовъ, построенныхъ по типу Ме(НН3)3Х3, необъясни- мыхъ по теоріи Іё ргенсена, такъ исвѣстенъ цѣлый рядъ слу- чаевъ, въ которыхъ существованіе соединенія типа Ме(НН3)2Х3 является невозможнымъ; наоборотъ такія соединенія всегда при- соединяютъ молекулу НХ, КХ, ИаХ и т. п., давая соли типа [Ме(ИН3)2Х4]К съ комплекснымъ аніономъ, и катіономъ К, На, ИН4, Н и т. п. Мы еще разсмотримъ нѣсколько такихъ случаевъ, когда будемъ говорить о переходахъ между металло-амміакатами и комплексными солями. Весьма любопытнымъ моментомъ спора, возгорѣвшагося между Вернеромъ и Іёргенсеномъ, было обсужденіе вопроса о строеніи т. наз. дихросолей. Подъ этимъ именемъ извѣстенъ рядъ кобальтіаковъ состава Со(ЫН3)3Н2ОС12Х. Ранѣе всѣхъ из- вѣстная и наиболѣе другихъ изученная соль этого ряда т. наз. ди- хрохлоридъ Со(НН3)3Н2ОС13 легко получается при нагрѣваніи три- аммин-тринитро-кобальтіака Со(ЫН3)3(НО2)3 съ соляной кислотой: Со(НН3)3(НО2)з + ЗНС1 + Н2О = Со(НН3)3. Н2О . С13 Ц- ЗНГЮ2. !) 2еіізсЬг. йіг апог&. СЬетіе 7, 318 (1894).
48 При этомъ одновременно происходитъ замѣна трехъ ни- трогруппъ хлоромъ и фиксація I частицы воды. Между тѣмъ какъ Вернеръ считаетъ дихросоли дериватами комплекснаго катіона [Со(МН3)3Н2ОС12] и производитъ ихъ изъ ряда празео- солей [Со(МН3)4С12]Х черезъ замѣну одной молекулы амміака ча- стицей воды, Іергенсенъ послѣдовательно защищалъ для нихъ формулы строенія, ,Н2О —X /Н90 —X Со^ПНз—X и Со^-ИНз —ИН}Х \ПН3 —ИН3 —X ^Х признавая въ нихъ сначала всѣ три остатка X, потомъ только два, способными переходить въ состояніе іоновъ. Изслѣдованіе дихро-солей весьма сильно затруднялось тѣмъ обстоятельствомъ, что они въ высшей степени непостоянны въ водномъ растворѣ, какъ это видно уже изъ перемѣны цвѣта, который только въ теченіе первыхъ секундъ послѣ растворенія остается зеленымъ (подобно твердой соли), а затѣмъ быстро измѣняется, послѣдовательно проходя всѣ оттѣнки между синимъ, фіолетовымъ и розовымъ. Происходящая при этомъ постепенная гидратація отзывается и на величинѣ молекулярной электропроводности, которая при 25° даже при условіи возможно быстрой работы, получается значи- тельно выше нормы, для электролита, диссоціирующаго на два іона, и затѣмъ весьма быстро возрастаетъ съ теченіемъ времени напр. въ теченіе 40 минутъ съ 190,6 —до 363,5 (для разведенія 50 литровъ). Вернеру однако удалось установить, что если измѣренія вести при возможно низкой температурѣ (напр. при —]—1°), то начальная величина у- подходитъ къ нормѣ для бинарныхъ эле- ктролитовъ, напр. для разведенія V = 118,74 литра первое измѣ- реніе дало у. = 89,62 вмѣсто 77,62 дпя КС1 при томъ же разве- деніи. ВаС12—электролитъ, распадающійся на 3 іона, въ тѣхъ же условіяхъ далъ значительно болѣе высокую величину 131,8. Только что указаннымъ обстоятельствомъ объясняются резуль- таты кріоскопическихъ изслѣдованій произведенныхъ по порученію Іёргенсена Петерсеномъ. Коэффиціентъ і, полученный имъ для соли Со(Г4Н3)3. Н2О . С13 колебался между величинами
49 3,48 и 4,06. Сопоставляя эти цифры съ результатами опредѣ- ленія электропроводности, Петерсенъ и Іёргенсенъ при- ходятъ къ заключенію, что дихро-соль диссоціируетъ по крайней мѣрѣ на 4 іона (а можетъ быть даже на 5). Принимая въ раз- счетъ, что измѣренія относились не къ дихро-соли, а къ сложной смѣси продуктовъ ея гидролиза, ясно, что выводы эти совер- шенно неубѣдительны. Той же самой особенностью дихро-солей легко гидратироваться въ растворѣ, Вернеръ объясняетъ и чисто химическія свойства ихъ, приводимыя Іёргенсеномъ въ защиту своихъ формулъ. Такъ чрезвычайно быстро происходящимъ переходомъ хлора дихро- солей въ состояніе іоновъ объясняется наблюдаемая I ё р г вн- есено м ъ способность двухъ (а не одного, только какъ слѣдуетъ по Вернеру) атомовъ хлора осаждаться ляписомъ. Всѣ эти недоразумѣнія оказалось возможнымъ устранить, путемъ болѣе тщательнаго химическаго изслѣдованія дихро-солей. Именно, при достаточно быстрой работѣ въ охлажденныхъ растворахъ Вернеру удалось осуществить процессы обмѣннаго разложенія, въ которыхъ принимаетъ участіе только одинъ атомъ хлора дихро-хлорида, напр.: [Со(ЫН3)3. Н2О . С12]014- НЬЮз = [Со(ЫН3)3. Н20 . С12)ЬЮз + НС1 Самъ Іёргенсенъ почти одновременно х) съ Вернеромъ пришелъ къ тѣмъ же результатамъ. Но В е р н ер ъ пошелъ еще дальше и показалъ что при дѣй- ствіи соляной кислоты на соль Эрдмана [Со(ГЮ2)4(МН3)2]К об- разуется по уравненію [Со(НО2)4(ЫН3)2]К + 4НС1 + 2Н2О = [СоС12(МН3)2(ОН2)2]С1 + КС14-4НГЮ2 соль ряда [Со(НН3)2(Н2О)2С12]Х, совершенно аналогичнаго ряду дихро-солей. Эта соль, подобно дихросолямъ, диссоціируетъ на два іона и подобно имъ же, весьма легко, даже еще легче, из- мѣняется, гидратируется въ водномъ растворѣ. Такимъ образомъ 1! Опубликовалъ онъ свои результаты даже немногимъ раньше Вернера. 4
50 получается послѣдовательный рядъ, начинающійся съ празео-со- лей и кончающійся диаммино-диакво-солями и образующійся черезъ постепенное замѣщеніе амміака водой [Со(ЫН3)4С12]Х [Со(КН3)3Н2ОС12]Х празео соли дихро соли [Со(НН3)2(Н2О)2С12]Х диаммино диакво-дихлоро соли Взаимное отношеніе между членами этого ряда, ихъ близкая аналогія, проявляющаяся даже въ сходствѣ физическихъ свойствъ (цвѣтъ всѣхъ трехъ—зеленый), ихъ легкая измѣняемость въ вод- номъ растворѣ, постепенно возрастающая отъ празео-соли къ диакво-соли, а прежде всего число и природа іоновъ, на кото- рые они распадаются и въ видѣ которыхъ реагируютъ (до на- ступленія гидратаціи) — всѣ эти характерныя черты находятъ себѣ полное и наглядное объясненіе въ координаціонныхъ форму- лахъ и наоборотъ съ трудомъ или вовсе не объясняются съ точки зрѣнія Іергенсена х). Особая группа возраженій, которыя Іергенсенъ приводитъ противъ координаціонной теоріи, основывается на томъ обстоя- тельствѣ, что въ цѣломъ рядѣ случаевъ атомы или радикалы, по Вернеру связанные одинаковымъ образомъ съ централь- нымъ атомомъ комплексной молекулы или юна, фактически не- неодинаково легко вступаютъ въ реакцію Такъ напр , при ‘дѣйствіи азотистой кислоты на ксанто-соли [СоНО2(ЫН3)5]Х2 послѣднія теряютъ молекулу амміака, переходя въ кроцео-соли [Со(ЬЮ2))(ПН3)4]Х. При дѣйствіи же НИО2 на кроцео-соли дальнѣйшаго отщепленія ЫН3 не наступаетъ, а въ концѣ концовъ происходитъ полное разрушеніе частицы съ пере- ходомъ кобальта въ двухатомное состояніе Подобнымъ же образомъ при долговременномъ нагрѣваніи розео-пентамминовыхъ солей съ углекислымъ аммоніемъ отщеп- ляется по 1 молекулѣ воды и амміака и образуется соль карбонато- 9 Іергенсенъ долгое время вообще отрицалъ существованіе простыхъ отношеній между членами этихъ трехъ рядовъ
51 тетрамминоваго ряда [Со[НН3)4СО3]Х, которая при дальнѣйшемъ дѣйствіи углекислаго аммонія уже не измѣняется. Въ этихъ фак- тахъ Іёргенсенъ хочетъ видѣть указаніе на особую устойчи- вость цѣпи, составленной изъ 4 молекулъ амміака—ИН3—Г4Н3— МН3—ЫН3— Со. Съ другой стороны, онъ же приводитъ рядъ аргументовъ, въ пользу того взгляда, что въ соляхъ Эрдмана, напр. Г4Н4 [Со(ЬЮ2)4(Г4Н3)2] четыре ИО2 группы неравноцѣнны, т. к. всегда выдѣляются попарно, послѣднія двѣ повидимому свя- заны особенно прочно. Такъ, только двѣ МО2 группы солей Эрдмана могутъ быть замѣщены остаткомъ шавелевой кислоты С2О4 съ образованіемъ солей типа [Со(ЫН3)2(НО2)2(С2О4)]Ме. Затѣмъ при дѣйствіа амміака и азотнокислаго аммонія соль Эрдмана даетъ фпаво-нитраты: [Со(МН3)2(ГЮ2)4]ЫН4 + 2ИН3 ИН4МО3 = ИН4НО2 + [Со(МО2)2(ЫН3)4]МО3. Въ кроцео-соляхъ изъ двухъ ЫО2 группъ только одна спо- собна къ замѣщенію хлоромъ. Всѣ попытки замѣстить вторую и перейти этимъ путемъ къ празео-ряду оказались безуспѣш- ными. Точно также въ соединеніи [Со(МО2)3(НН3)3] одна МО2 группа легче другихъ замѣщается хлоромъ при дѣйствіи соля- ной кислоты съ образованіемъ хлорида Со(ЬЮ2)2С1. (МН3)3. По- добнымъ же образомъ въ соли Косса РЖН3С15К, два атома хлора обладаютъ различной степенью подвижностью по сравне- ніи съ остальными. Какъ видимъ, число фактовъ подобнаго рода довольно зна- чительно. Спрашивается, однако, дѣйствительно ли можно счи- тать, что они существенно противорѣчатъ требованіямъ коор- динаціонной теоріи. Намъ кажется, что подобное заключеніе было бы ошибочнымъ. Въ сущности мы имѣемъ здѣсь не болѣе, какъ нѣкоторое недоразумѣніе, которое легко будетъ понятно, если мы возьмемъ примѣръ изъ области органической химіи. Въ бензолѣ, какъ общеизвѣстно, всѣ шесть атомовъ водорода абсолютно равноцѣнны. На этомъ принципѣ основана вся теорія 4*
52 ароматическихъ соединеній Слѣдуетъ ли отсюда, что всѣ шесть водородныхъ атомовъ въ бензолѣ съ одинаковой легкостью под- вергаются послѣдовательному замѣщенію^ Извѣстно, что стоитъ только ввести замѣстителя X на мѣсто одного изъ 6 водородовъ, и такимъ образомъ перейти къ одно-замѣщенному С6Н5Х, чтобы при переходѣ къ замѣщенію второго, третьяго атома и т. д замѣтить существенную разницу въ степени легкости такого систематиче- скаго замѣщенія. Приведу хотя бы общеизвѣстный фактъ, что при нитрованіи бензола идетъ весьма легко введеніе первой нитро-группы, введеніе второй уже труднѣе, третьей еще труд- нѣе, а четвертая уже вообще не можетъ быть введена. Ко- нечно, никому не придетъ въ голову, исходя изъ этого, сдѣ- лать заключеніе, что отдѣльные атомы водорода въ бен- золѣ отличаются другъ отъ друга по способу связи съ атомами углерода Случаи подобнаго же вліянія можно разумѣется найти и въ химіи жирнаго ряда и притомъ для симметричныхъ производныхъ метана. Вообще въ органической химіи можно считать установлен- нымъ правиломъ, что замѣщеніе одного изъ нѣсколькихъ равно- цѣнныхъ атомовъ какимъ либо другимъ атомомъ или остаткомъ X измѣняетъ химическую природу оставшихся незамѣщенными атомовъ, а въ частности и ихъ способность къ дальнѣйшему замѣщенію Принимая во вниманіе ту несомнѣнную аналогію, которая проявляется между органическими и металло-амміачными соеди- неніями, мы должны признать, что не имѣемъ никакихъ осно- ваній для того, чтобы отрицать примѣнимость этого въ сущности вполнѣ очевиднаго принципа къ области соединеній, насъ въ на- стоящее время занимающихъ А если такъ, то всѣ только что разсмотрѣнныя возраженія Іергенсена падаютъ сами собой, какъ совершенно неубѣдительныя. х) Разница съ случаемъ производныхъ бензола будетъ конечно заклю- чаться въ томъ, что если мы имѣемъ замѣщенный метанъ СН3Х, то какіе бы замѣстители мы ни вводили на мѣсто остающихся трехъ Н, случаевъ струк- турной изомеріи мы при этомъ не получимъ, между тѣмъ какъ таковые будутъ наблюдаться въ ароматическомъ ряду при замѣщеніе Н въ С6Н0Х
53 VI. О координаціонной емкости поливалентныхъ атомовъ и атомныхъ группъ. Весьма существеннымъ пунктомъ въ полемикѣ между Вер- неромъ и Іёрг енс еномъ было также обсужденіе вопроса о координаціонной „емкости" поли-валентныхъ атомовъ и атом- ныхъ группъ. Изъ цѣлаго ряда сопоставленій Вернеръ приходитъ къ тому заключенію, что отдѣльнымъ атомомъ много-атомныхъ ъле- ментовъ слѣдуетъ приписать координаціонную емкость •= 1. При- ведемъ нѣсколько примѣровъ иллюстрирующихъ этотъ выводъ: Соединенію [ѴР6]К3 г°1 м (ЫН4)2 далѣе соотвѣтствуетъ рядъ аналоговъ 2> (КН4)2 (МН4)3, затѣмъ изъ той же группы АѴ°2і(Г4Н4)21 “ 4_ ^°31(МН4)3 “з Мо23](МН4) з- м, СЯ ^5 V 2 О р5 Изъ этихъ примѣровъ слѣдуетъ, что двухатомный кислородъ обладаетъ той же координаціонной емкостью, что и одноатомный фторъ. Для азота аналогичный выводъ дѣлаетъ вѣроятнымъ су- ществованіе ряда Оз И С15 К2. Съ совершенно иными отношеніями мы встрѣчаемся въ томъ случаѣ, когда какой либо остатокъ или молекула съ помощью двухъ р а з л и ч н ы х ъ а т о м о в ъ присоединяется къ централь- ному атому молекулы. Здѣсь, какъ показало тщательное изученіе весьма обширнаго матеріала, двувалентной частицѣ или остатку слѣдуетъ вообще говоря, приписать двойную координаціонную емкость. Такъ напримѣръ въ металло-аминовыхъ соединеніяхъ каждая молекула этилендіамина занимаетъ два координаціонныхъ мѣста, ибо при посредствѣ двухъ атомовъ азота связана съ металломъ. СН2 —ИН2Ѵ I >.Ме СН9 —гш/ ') Подъ этимъ терминомъ мы будемъ подразумѣвать число коордийа. ціонныхъ мѣстъ, отвѣчающее данному атому или группѣ.
54 Поэтому напримѣръ лутео-кобальтовымъ солямъ [Со(Г4Н3)6]Х3 отвѣчаетъ рядъ аналогичныхъ производныхъ этилендіамина [Со. ЗЕп]Х3. Точно также два координаціонныхъ мѣста зани- маютъ напр. остатки щавелевой и угольной кислоты С2О4 и СО3 въ соляхъ тетрамминоваго ряда, какъ видно изъ слѣдующихъ формулъ: ГШ3 ИН3\ /О —СО Со | ин3 / : \о —со МНз ин3 иНз . ; /о\ Со СО ИН3 ' \О/ ын3 катіонъ оксалатотетрамми- катіонъ карбонато-тетрам- новыхъ солей. миновыхъ солей. Отсюда однако вовсе не слѣдуетъ, чтобы остатки С2О4 и СОа и т. п., всегда занимали два координаціонныхъ мѣста. Вполнѣ мыслимы и возможны такіе случаи, гдѣ эти остатки съ помощью только одного кислороднаго атома связаны съ центральнымъ атомомъ.Существованіе такихъ случаевъ,предусматриѳаемыхъкоор- динаціонной теоріей, было упущено изъ вида Іёрге нсеномъ, когда онъ выставлялъ въ качествѣ рѣшительнаго аргумента про- тивъ воззрѣній Вернера существованіе такихъ соединеній какъ [Со(НН3)5СО3]Х, [Со(ЬІН3)5С2О4]Х, [Со(ЫН3)3(Н2О). С1. (С2О4)] и {Со(МН3)2(МО2)2}с2О4. Разберемъ сначала первые два случая, очевидно вполнѣ анало- гичные между собой. Здѣсь дѣло идетъ о соляхъ пентамминоваго ряда [Со(МН3)5У]Х2. Если оба кислотныхъ остатка X и У одно- атомы, то оба остатка X переходятъ въ состояніе іоновъ какъ напримѣръ двѣ 1ЧО3 группы въ соли [Со(ПН3)5С1](ПО3)2. Пред- ставимъ себѣ однако что на мѣстѣ остатка У и одного изъ X находится одинъ д в у в а л е н т н ы й кислотный остатокъ СО3 или С2О4. Какъ выразится строеніе такого соединенія съ точки зрѣ- нія координаціонной теоріи? Очевидно двуатомный остатокъ, ска- жемъ СО3, только однимъ атомомъ кислорода можетъ быть свя- занъ съ Со непосредственно, т. к. свободно только одно ко- ординаціонное мѣсто. Какъ же будетъ связанъ другой атомъ кислорода группы СО3? Отвѣтъ ясенъ: также какъ былъ связанъ остатокъ X, на мѣсто котораго онъ вступилъ, т.-е. посредственно
55 со всѣмъ катіономъ, какъ цѣлымъ, а не съ атомомъ Со непо- средственно, иначе говоря онъ будетъ какъ бы находиться во второй координаціонной сферѣ. Существенное различіе между способомъ связи этого кисло- роднаго атома и остатка X будетъ то, что этотъ послѣдній мо- жетъ отдѣлиться въ качествѣ аніона, между тѣмъ какъ кисло- родный атомъ лишенъ этой возможности, будучи роковымъ об- разомъ связанъ съ остальными атомами группы СО3. Мысль, вы- раженную здѣсь, можно передать слѣдующей формулой !): —СІ нн3<7:^о-со- МН3-~-Со— -"Н.^ Само собой разумѣется, что совершенно такимъ же об- разомъ можно представить себѣ строеніе комплексовъ ряда [Со(НН3)5С2О4]Х. И здѣсь остатокъ С2О4 занимаетъ одно коорди- націонное мѣсто, т. к. во внутренней сферѣ можетъ быть только 1 разъ связанъ съ атомомъ кобальта. Аналогичный случай представляетъ и соединеніе [Со(МН3)3. СІ . (С2О4)Н2О]. Въ этомъ послѣднемъ 3 молекулы ИН3, 1 мол. Н2О и атомъ хлора занимаютъ уже 5 координаціонныхъ мѣстъ. Если бы вмѣсто С2О4 стояло напр. два атома хлора, то получился бы электролитъ [Со(МН3)3. Н2О. С12]С1, который и извѣстенъ. Присутствіе двувалентнаго остатка С2О4 дѣлаетъ это невозможнымъ; тѣмъ не менѣе этотъ послѣдній занимаетъ только 1 координаціонное мѣсто, какъ видно изъ слѣдующей схемы: ЫН3 Ы.,О\ ' /СІ Со—О —СО —СО — ИН3/ і \ ин3 Перейдемъ теперь къ соединенію {Со(МНз)2(ЬЮ2)2}2С2О4. О Вернеръ даетъ въ своихъ АизсЬаипи&еп изд, 1909 г. стр. 57 нѣ- сколько иную формулировку соединеній этого типа, но мысль, выражаемая нмъ при этомъ та же, что и въ вышеприведенной формулѣ
56 Здѣсь вопросъ рѣшается еще проще. Если принять въ раз- счетъ все то, что будетъ сказано ниже о циклическихъ группи- ровкахъ въ комплексныхъ соединеніяхъ и о внутреннихъ ком- плексныхъ соляхъ, то строеніе этого вещества, которое, по крайне малой растворимости и по отсутствію способности къ солевымъ реакціямъ слѣдуетъ отнести къ типу не электролитовъ, станетъ легко. Тогда становится понятнымъ, что мы имѣемъ здѣсь дѣло со сложной частицей дикобальтіаковаго неэлектролита, частица ко- тораго построена по тому же общему плану, по которому, со- гласно послѣднимъ изслѣдованіямъ Вернера (см. ниже), по- строены частицы оловыхъ поликобальтіаковъ, а именно: (ИО,)2 “ (ГЮ2)2 ^,Со— О — с — С — О — Со<^ (Г«Н3)2"" \.............................'>Н3)2 Изъ этой формулы видно, что остатку С2О4 должно припи- сать здѣсь координаціонную емкость 4, такъ какъ съ каждымъ атомомъ кобальта онъ соединенъ черезъ посредство двухъ раз- личныхъ атомовъ кислорода. Мнѣ кажется, что по аналогіи съ диоксиминами, съ металлическими производными ацетилацетона и со многими другими комплексами !), мы имѣемъ право отнести данное соединеніе къ внутреннимъ комплекснымъ солямъ, подобно солямъ платозощавелевой кислоты: Г— о — С = О \ хо = с — о — >1 I 0 = 0 — 0/ \0 — 0 = 0 Мы видимъ, что существованіе соединеній, подобныхъ только что приведеннымъ, нисколько не колеблетъ основныхъ ^положе- ній теоріи Вернера, а только расширяетъ наши представленія о координаціонной емкости. Въ зависимости отъ того, черезъ по- средство сколькихъ атомовъ данная многоатомная группа соеди- нена съ центральнымъ атомомъ молекулы ея координаціонная емкость можетъ быть весьма различной. 9 См. мои статьи въ Лоигп. Тііг ргак. СЬешіе 75, 153; 76, 87.
57 Я сравнилъ бы этотъ случай (конечно тиіаііз тиіапсііБ х) съ тѣмъ расширеніемъ нашихъ представленій о способности угле- родныхъ атомовъ ко взаимному насыщенію, которое вытекаетъ изъ существованія непредѣльныхъ соединеній съ этиленными и ацетиленовыми связями. VII. Явленія изомеріи среди комплексныхъ соединеній. Многочисленные случаи изомеріи, наблюдаемые среди комп- лексныхъ соединеній, особенно трехъ металловъ: платины, ко- бальта и хрома, получаютъ вполнѣ удовлетворительное объяс- неніе и вмѣстѣ съ тѣмъ раціональную классификацію съ точки зрѣнія координаціонной теоріи Вернера. Самъ Вернеръ под- раздѣляетъ всѣ извѣстные случаи изомеріи на 8 типовъ: 1) по- лимерія, 2) координаціонная изомерія, 3) гидратная изомерія, 4) іонизаціонная метамерія, 5) солевая изомерія (Ваіхізотегіе), 6) структурная изомерія, 7) стереоизомерія и 8) изомерія, свя- занная съ различной валентностью (Ѵаіепгізотегіе). Въ общемъ слѣдуя классификаціи Вернера, мы попытаемся нѣсколько упростить ее, а вмѣстѣ съ тѣмъ остановимся ближе только на типахъ, имѣющихъ особенно важное значеніе. Мы будемъ различать слѣдующіе четыре основныхъ класса изомеріи: 1. Полимерія (соотв. 1. типу Вернера). 2. Координаціонная изомерія, или м етамерія (соотв. типамъ 2, 3 и 4 Вернера). 3. Структурная изомерія (соотв. 5, 6 и 7 типамъ Вернера) и 4. Стереизомерія. 1. П’о л и м е р і я. По теоріи Вернера, полимерія комплекс- ныхъ соединеній въ громадномъ большинствѣ случаевъ обуслов- ливается тѣмъ обстоятельствомъ, что данной простѣйшей фор- мулѣ соотвѣтствуетъ нѣсколько различныхъ соединеній съ не- одинаковымъ числомъ координаціонныхъ сферъ въ молекулѣ. Нѣсколько примѣровъ сразу зыяснятъ дѣло. *) Ясно, что понятіе о координаціонной емкости непосредственно несравнимо съ понятіемъ о валентноеги.
58 Простѣйшей формулѣ дующія соединенія. Со(МО2)3(ПН3)3 Со(МН3)3(ГЮ2)3 соотвѣтствуютъ слѣ- Простѣйшая формула; одна координацюннная сфера; не эле- ктролитъ. 2. 3. Со(Г4Н3)6 111 Со Со(МО2)6 формула; двѣ коор- сферы; циссоціи- юна. Соль лутео- з и ки- Удвоенная динаціонныхъ руетъ на два шоснованія [Со(ПН3)6](ОН) слоты Н3[Со(ПО2)6]. (МО2)Э11 Гс (МН3)2ІІ (ГШ3)4] |/°(МО2)4] Удвоенная формула; двѣ коор- динаціонныхъ сферы, диссоціи- руетъ на 2 юна (соль кислоты н Г ( 4 и основанія 1(КН3)2Со РН, существующаго какъ и разсматриваемая сложная соль въ видѣ двухъ изомерныхъ формъ кроцео и флаво !). г ПО. Ъі >Н3)5] (ИО2)4] Утроенная формула; 3 коорди- націонныхъ сферы диссоціируетъ о • / гч (ПН3)2 -ту наЗ юна (соль кисл Со' Н (^о2)4. Со(ИН3)Л Оо МО, и основанія (°Н)Х і Учетверенная форм. 4 коорд. сферы; диссоціируетъ на 4 іона. Со(ПН3)6 іи р (ПН3)Л і (Солькислоты [Оо(ПН3)о(П02)4] Н I (*Ю2)Зз и лутеооснованія [Со(МН3)6](ОН)3. С (МН3)4]3 [Со(Г4°2)б Учетверенная формула;диссо- ціируетъ на 4 юна; 4 сферы (2 изо- мерныхъ соли отвѣчающихъ кис- лотѣ [Со(ПО2)(>]Нз и двумъ изомер- нымъ основан. кроцео-и флаво). Такимъ образомъ удвоенной формулѣ отвѣчаетъ въ общемъ 4 изо- мерныхъ модификаціи
59 МО, 1п (ЫН3)5] з Со(МО2)6 Пятерная формула; 5 коорди- націонныхъ сферъ; диссоціируетъ на 5 іоновъ (соль кислоты [Со (МО2)6]Н3 и ксанто-основанія [СоГЮ2(ГШ3)5]Х2). Такимъ образомъ одной и той формулѣ отвѣчаютъ соединенія съ 5 различными кратными другъ друга молекулярными вѣсами, при- чемъ общее число такихъ реально полученныхъ изомеровъ равно 9. Всѣ эти соединенія получены путемъ простыхъ реакцій со- левого обмѣна и во многихъ случаяхъ могутъ быть вновь раз- ложены на свои компоненты, строеніе которыхъ въ свою очередь является извѣстнымъ. Поэтому и строеніе всѣхъ написанныхъ полимеровъ можетъ считаться строго установленнымъ. Изслѣдо- ванія, сдѣланныя г. Маргописом'ъ *)> въ моей лабораторіи показали на рядѣ полимерныхъ соединеній, аналогичныхъ только что приведеннымъ, что строеніе ихъ находится въ полномъ согла- сіи съ опредѣленными для нихъ величинами электропроводности. Случаи полимеріи, аналогичныя вышеуказаннымъ были от- крыты въ большомъ числѣ также среди соединеній хрома, платины, родія и т. п. Для примѣра приведу слѣдующія формулы полимерныхъ пла- тиніаковъ: Простая формула. Рі(ПН3)2С12 и Удвоенная формула. Р(4МН3 РіС14 и Изомерныя соли П е й р о н е и 2-го основанія Р е й з е Зеленая соль Мамуса (МН3)2Рі(СМ)2 и Рі(ПН3)2С14 РіС12(МНо)4 РЮ1е и 2. Координаціонная изомерія. Въ этотъ классъ можно объединить всѣ тѣ случаи изомеріи, существованіе которыхъ по теоріи Вернера объясняется н е о д и- Неопубликованное изслѣдованіе
60 маковымъ распредѣленіемъ составныхъ частей комплексной молекулы по координаціоннымъ сфе- рамъ, при одинаковомъ вѣсѣ частицы. У такихъ изомеровъ мо- лекула будетъ, очевидно, диссоціировать на іоны различнаго ха- рактера. Этотъ типъ изомеріи ближе всего подходитъ къ поня- тію метамеріи органической химіи. Въ качествѣ примѣра возьмемъ рядъ соединеній изученныхъ Пфейфферомъ. |— “ — Сг(Епі | — — Со(СН)_ и Со(Еп), - Сг(СН)е Г~ — Г п г- -1 Сг(Рп)3 Со(СИ)6 и Со(Рп)3 Сг(СН)6 __ _ 1 Сг<?,"1=] Рп Со(СН)6 _ • и ’со^Ь Рп Сг(СИ)6 Въ этихъ примѣрахъ сущность изомеріи сводится къ различ- ному распредѣленію молекулъ этилендіамина (Еп) и пропилен- діамина (Рп) съ одной стороны и остатковъ ціана съ другой между атомами кобальта и хрома. Строеніе изомеровъ и въ этомъ случаѣ, также какъ и въ разобранныхъ выше случаяхъ полимеріи точно устанавливается, какъ путемъ синтеза ихъ, такъ и путемъ анализа (разложенія на соотвѣтствующія комплексную кислоту и комплексное осно- ваніе или ихъ соли). Къ классу координаціонной изомеріи мы и относимъ и тѣ простѣйшіе случаи, гдѣ только одинъ, юнъ является комплекс- нымъ, другой же представленъ атомомъ или остаткомъ болѣе простого характера. Такіе случаи Вернеръ относитъ къ разряду іонизаціонной метамеріи. Приведемъ опять нѣсколько примѣровъ. Со^ (Еп)2 и Со^ГШз)С1 и _Сс\мн3)5]50* ><(™^Вг2 и Со^^ІСІ I (Еп)? 3 со^2?3^"іно2 2 Со 1 Вг Р1(НН3)Л си Вг> | и т. д.
61 Изомерія гидратовъ. Наконецъ къ координаціонной изомеріи слѣдуетъ причислить и тѣ весьма немногочисленные случаи, въ которыхъ удалось на- блюдать изомерію гидратовъ. Эти случаи относятся почти исклю- чительно къ солямъ хрома, а наиболѣе изученный изъ нихъ къ гидратамъ хлорнаго хрома. По изслѣдованіямъ Вернера и Губсера1) и Б ь е р- рум а 2) существуетъ три соединенія, отвѣчающія молекуляр- ной формулѣ СгС13. 6Н2О. Одно—фіолетоваго или точнѣе сѣро- вато-синяго цвѣта, два другихъ—зеленаго цвѣта. Ихъ свойства сопоставлены въ нижеслѣдующей таблицѣ. Фіолетовый гидратъ. Сг(Н2О)6р3 3 е*л еный гидратъ 2) Вернера и Губсера. Въ водн. растворѣ всѣ 3 атома хлора отдѣляются въ видѣ іо- новъ, какъ показываютъ цифры электропроводности, кріоскопиче- скія данныя и осаждаемость ля- писомъ. Въ водномъ растворѣ только единъ атомж хлора іонизированій. Гсг С1 1 Ь (Н2О)53 С12.Н2О Зеленый гидратъ3) Бьеррума. >Г(Н°О)4]С] ’н"° О^аиЛ Въ растворѣ только дна атома хлора іонизированій и реагируетъ непосредственно съ АдМО3; соеди- неніе легко и гладко переходитъ въ хлоро-бромидъ С1 (Н2О) Вг, но съ другой стороны даетъ рядъ солей съ различными кис- лотными остатками X состава X 4- 2Н2О. 1) Вегі. Вег 34, 1601. 2) Вегі. Вег 39, 1599. 3) Мы придаемъ этимъ гидратамъ имена авторовъ, ихъ изучившихъ, только для краткости и удобства обозначенія?
62 Наиболѣе серьезное затрудненіе при формулировкѣ строенія этихъ гидратовъ представляетъ рѣшеніе вопроса, какимъ обра- зомъ связаны тѣ частицы воды (одна въ случаѣ зеленаго гидрата Вернера и Губсера и двѣ въ случаѣ гидрата Берру м а), которыя остаются въ избыткѣ послѣ замѣщенія всѣхъ координа- ціонныхъ мѣстъ (см написанныя формулы) Несомнѣнно, что эти, такъ-сказать, добавочныя молекулы воды очень слабо связаны, ибо легко удаляются при осторожномъ по- догрѣваніи, безъ измѣненія характера даннаго гид- рата Это обстоятельство дѣлаетъ вполнѣ законнымъ прило- женіе къ данному случаю теоріи Вернера, ибо можетъ счи- таться доказаннымъ существованіе гидратовъ Сг (Н2О)Ь С13 Сг С12 и Сг (Н2°Ясі О!-» въ соотвѣтствіи съ требованіемъ координаціонной теоріи. Обсуждая вопросъ о способѣ связи „добавочной" воды, Вер- неръ отвергаетъ возможность связи ея съ „экстрарадикальнымъ" галоидомъ на слѣдующихъ основаніяхъ 1) какъ было указано въ предыдущей таблицѣ, удалось получить рядъ солей состава Гп сц [ (Н9б)4 Слѣдовательно добавочная вода не можетъ быть связана съ аніономъ, а принадлежитъ катіону, 2) число добавочныхъ ча- стицъ воды соотвѣтствуетъ не числу іоновъ хлора, а числу ато- мовъ хлора, стоящихъ при хромѣ. 3) Удалось получить гидратъ бромистаго хрома аналогичный гидрату Бьеррума и того же Сг (Н2О^ Для этого гидрата получена весьма характерная трудно рас- творимая соль съ комплексной кислотой Эрдмана. Въ этой соли Х4-2Н2О, отвѣчающихъ гидрату Бьеррума. Вг-ф-2Н2О состава СггнВ™ -^-2Н2О (Н2О)4 Со №)2 (№?)4 точно также присутствуютъ двѣ добавочныхъ молекулы воды Всѣ эти соображенія заставляютъ Вернера склониться въ пользу того допущенія, что добавочная вода гидратируетъ атомы
63 галоида, находящіеся въ 1-ой сферѣ. Тогда получатся такія фор- мулы изомерныхъ гидратовъ: Сг(Н2О)6 С13 Сг(Н2О)5 С1. Н20 С12 ГгШ СИ Н20 р, Сг(Н2О)4 С1 _ н,0 С1 3. Структурная изомерія. Случаевъ изомеріи неорганическихъ соединеній, приближаю- щихся по своему характеру къ структурной изомеріи въ томъ смыслѣ, въ какомъ этотъ терминъ обычно употребляется въ органической химіи, извѣстно немного. Для комплексныхъ соеди- неній особенное значеніе имѣетъ тотъ видъ структурной изо- меріи, которому Вернеръ придалъ названіе „солевой". Извѣстно, что существуетъ одна азотистая и одна родани- стоводородная кислота. Каждой изъ этихъ кислотъ отвѣчаетъ только одинъ рядъ солей. Между тѣмъ въ органическихъ произ- водныхъ, въ роданистыхъ эфирахъ и горчичныхъ маслахъ, въ нитросоединеніяхъ и азотистыхъ эфирахъ проявляется изомерія. Радикалы М02 и 8СМ пріобрѣтаютъ различное строеніе. На этомъ основаніи въ случаѣ свободныхъ кислотъ и ихъ простѣйшихъ солей мы имѣемъ право говорить о вѣроятности таутомері и. Весьма поучительно въ отношеніи къ проводимой нами ана- логіи между комплексными соединеніями и соединеніями органи- ческими, что какъ разъ среди комплексныхъ кобальтіаковъ Вер- неру и его ученикамъ удалось найти такіе случаи, гдѣ различ- ное строеніе двухъ упомянутыхъ кислотныхъ остатковъ сказы- вается въ появленіи своеобразной изомеріи. Вернеръ нашелъ весьма остроумный методъ, позволяющій рѣшить, какое строеніе имѣетъ въ каждомъ данномъ случаѣ ро- данистая или нитро-группа. Если группа 8СМ функціонируетъ въ качествѣ изороданистой, т. е. связана съ металломъ черезъ азотъ, то при окисленіи (въ растворѣ) хлоромъ, сгораютъ только С и 8, азотъ же остается въ связи съ кобальтомъ въ видѣ ам- міака; наоборотъ, еспи та же группа дѣйствуетъ какъ родановая, т. е. связана съ Со черезъ посредство сѣры, то при окисленіи хлоромъ она отгораетъ сполна и замѣщается атомомъ галоида.
—~ 64 Такъ* МСЗ/Со(ННз)4 даетъ при дѣй- ствіи хлора М°-\со(МН3)4 X X Изомерная же соль. Г МО \ 1 ^сн>0(МНз)*]х даетъ ?І2АСо(МН3)Л Х2 Въ этихъ реакціяхъ хлоръ можетъ быть замѣщенъ бромомъ, безъ существеннаго измѣненія результатовъ. Подобно роданистой группѣ и МО2 группа можетъ быть источ- никомъ изомеріи, въ зависимости отъ того, имѣетъ ли она харак- теръ нитро-группы — или нитрито-группы О—М — О—. Въ первомъ случаѣ она прочно связана съ кобальтомъ, во второмъ, наоборотъ, легко отщепляется въ видѣ НМО2 при дѣй- ствіи минеральныхъ кислотъ на холоду. Бъ качествѣ примѣра подобнаго рода изомеріи приведемъ слѣдующую пару солей: 0___м___о //Со(Еп)2 X Легко разлагается кислотами Трудно разлагается кислотами Нитрито соли уже по своему кирпично-красному цвѣту отли- чаются отъ желто-бурыхъ нитро-солей; при храненіи даже въ твердомъ состояніи они сами собой изомеризуются въ эти по- слѣднія. Прибавимъ, что одинъ случай подобнаго рода изомеріи былъ извѣстенъ уже давно. Именно Іёргенсенъ на ряду съ давно извѣстными желтобурыми ксанто солями [Со(МН3)5МО2]Х2 получилъ изомерный рядъ изоксанто солей. Они обладаютъ всѣми признаками нитрито соединеній, кирпично- краснымъ цвѣтомъ, способностью легко уже при храненіи изо- меризоваться въ ксанто-соли и наконецъ въ отличіе отъ этихъ послѣднихъ легко подвергаться дѣйствію кислотъ. Причина ихъ изомеріи съ ксанто-солями поэтому не можетъ подлежать сомнѣнію.
65 4 Стереоизомерія. Особенный интересъ представляютъ тѣ случаи изомеріи среди комплексныхъ соединеній, которымъ Вернеръ даетъ остро- умное объясненіе на почвѣ стереохимическихъ (пространствен- ныхъ) представленій. Случаи изомеріи этого рода особенно часты среди амміачныхъ соединеній Рі, Со и Сг, а также среди нѣкоторыхъ сѣрнистыхъ соединеній платины Такъ платиновоамміачныя соединенія состава Рі2МН3Х2 (гдѣ X—кислотный остатокъ) извѣстны въ двухъ изомерныхъ фор- махъ, отличающихся другъ отъ друга по цвѣту, растворимости и другимъ свойствамъ. Если дѣйствовать опредѣленнымъ количествомъ амміака при низкой температурѣ на соль К2Р(С14, то получается такъ назы- ваемая соль Пейронэ Р12ПН3С12. Съ другой стороны, дѣйствуя соляной кислотой при нагрѣ- ваніи на упомянутое выше комплексное соединеніе [Р14МН8]С12, получимъ соединеніе того же состава, какъ и предыдущее, Р(2ІЧН3С12, но съ другими свойствами. Это такъ называемая, соль 2 основанія Рейзе. Вернеру удалось показать, что оба изомера почти не про- водятъ тока, хлоръ въ обоихъ соединеніяхъ крѣпко связанъ. При нагрѣваніи съ амміакомъ обѣ соли переходятъ въ соединеніе [Рі 4ІЧН3]С12. Такимъ образомъ этимъ двумъ изомернымъ со- лямъ приходится приписать одно и то же строеніе, одну и ту же координаціонную формулу [Рі 2МН3С12]. Приведемъ еще одинъ случай подобнаго же рода изомеріи изъ ряда кобальтіаковъ. Существуетъ по два тѣла состава [Со4МН3(МО2)2]С1, [Со4МН3(МО2)2] Вг и т. д. или, вообще го- воря, два ряда солей [Со4ІЧН3(МО2)2ІХ, (гдѣ X — кислотный остатокъ). Эти соли соотвѣтствуютъ двумъ различнымъ изомер- нымъ катіонамъ [Со4МН3(МО2)2І—и отличаются другъ отъ друга 5
66 по цвѣту, растворимости, числу молекулъ кристаллизаціонной воды и проч. Одинъ рядъ носитъ названіе кроцео-солей, доугой—флаво-солей. Ближайшее изслѣдованіе и здѣсь не даетъ намъ основаній предполагать, чтобы между солями того и другого ряда существовало какое-либо структурно-хи- мическое различіе. Чтобы объяснить существованіе подобнаго рода изомеріи, Вернеръ предположилъ, что атомы и группы, окружающіе цен- тральный атомъ молекулы, и находящіеся въ 1 сферѣ, распола- гаются по вершинамъ октаэдра (въ простѣйшемъ случаѣ пра- вильнаго), въ центрѣ котораго находится центральный атомъ. Когда данное соединеніе относится къ „шестерному" типу (коорд. число = 6), то всѣ шесть вершинъ заняты, мы имѣемъ насыщен- ную въ координаціонномъ отношеніи молекулу. Но нерѣдко координаціонное число даннаго соединенія рав- няется 4; тогда двѣ противолежащія вершины остаются неза- нятыми, а всѣ остальныя группы располагаются въ одной плоскости. Эти отношенія изображены на прилагаемыхъ схемахъ, изъ которыхъ непосредственно вытекаетъ, какимъ образомъ могутъ быть объяснены наблюдаемые случаи изомеріи. Изомерія между солями кроцео и флаво-ряда объясняется неодинаковымъ простран- ственнымъ расположеніемъ нитрогруппъ МО2 и молекулъ амміака, изомерія соли Пейронэ и соли 2 основанія Рейзе —- неодинако- вымъ расположеніемъ хлора и МН3 вокругъ центральнаго атома платины.
67 Положеніе занимаемое нитрогруппами въ кроцео-соляхъ (на противулежащихъ вершинахъ октаэдра), носитъ названіе ігапз или 1,6 (если соотвѣтствующимъ образомъ пронумеровать вер- шины октаэдра); положеніе тѣхъ же замѣстителей въ флаво- соляхъ будетъ называться сіз, или 1,2 (или что все то же 2,3 или 3,4 и т. д. вообще положеніе смежное). Всѣ 6 вершинъ октаэдра принимаются равноцѣнными по замѣщенію. Подобно тому какъ въ двухъ только что разсмотрѣнныхъ при- мѣрахъ, стереизомерія, вообще говоря, проявляется прежде всего въ неодинаковыхъ химическихъ свойствахъ представителей изо- мерныхъ рядовъ. Различными оказываются и условія образованія изомеровъ и способность ихъ вступать въ ту или другую реакцію и характеръ получаемыхъ при этомъ продуктовъ. Если дѣло идетъ объ іонныхъ реакціяхъ, то могутъ получаться соли, кристаллизую- щіяся съ различными числами молекулъ воды; если дѣло идетъ о реакціяхъ болѣе глубокаго характера напр., о замѣщеніи галоида нитрогруппой, или остаткомъ 5СИ во внутренней сферѣ, то полу- чающіеся продукты еще существеннѣе различаются между собой. 5*
68 Съ другой стороны физическія свойства изомеровъ вообще говоря, также различны, такъ напр., цвѣтъ, кристаллическая форма, растворимость и т. п. Послѣ этихъ общихъ замѣчаній, разсмотримъ на конкретномъ примѣрѣ, въ какой степени стереохимическія представленія Вер- нера, согласуются съ фактами, и проведемъ въ этомъ отноше- ніи параллель между теоріями Вернера и Іергенсена. Возьмемъ рядъ комплексныхъ кобальтіаковъ Со.пПН3.Х3 и начнемъ съ лутео солей, [Со(НН3)6]Х3. Изъ октаэдрической схемы Вернера, въ полномъ согласіи съ дѣйствительностью, непосредственно вытекаетъ, что въ этомъ случаѣ не можетъ быть изомеріи, точно также какъ и для пур- пуреосолей [Со(МН3)5С1]Х2. Между тѣмъ, по Іергенсену, мы имѣемъ для этихъ соединеній формулы: /ПН3—ГШ3— ГШ3—МН3—СІ Со—МН3—СІ \ІЯН3—СІ /НН3--ПН3—ГШ3—ИН3- СІ Со—МН3—СІ \С1 лутео-хлоридъ. пурпурео-хлоридъ. позволяющія для каждаго вещества предвидѣть по нѣскольку случаевъ изомеріи, напр. Для лутеосоли: /(НН3)3С1 Со—(ИН3)2С1 \МН3—СІ /(КН3)2С1 Со—(МН3),СІ М^СІ /(МН)3—СІ Со—(ЫН)з-СІ \С1 /(Г<Н3)6С1 Со—МН,—СІ о \С1 /(НН3)6-С1 Со—СІ \С1 Для пурпурео-соли. /(ИН3)3-С1 Со—МН3—СІ \МН3—СІ /(ГШ3)2-С1 Со—(ЫН3)2—СІ \МН3—СІ /(ИН3)3-С1 Со—(МН3)9—СІ \С1 /(МН3)5-С1 Со—СІ \С1
69 Очевидно, данныя опыта находятся въ противорѣчіи съ требованіями теоріи. Іёргенсенъ выходитъ изъ затрудненія, допуская, что во всѣхъ кобальтіакахъ ряда Со . пГ4Н3 . Х3 остается неизмѣнная цѣпь изъ 4 молекулъ амміака. . Допущеніе это, въ достаточной степени произвольное, соз- даетъ однако новое затрудненіе при формулировкѣ изомеріи для солей тетрамминоваго ряда Со . 4Г4Н3 . Х3. Мы видѣли, что теорія Вернера предвидитъ здѣсь воз- можность появленія двухъ стереизомерныхъ формъ: сіз и ігапз. Наоборотъ, принимая только что указанное дополнительное пред- положеніе Іёргенсена, мы придемъ къ заключенію что въ данномъ случаѣ /ИЧН3 — ИН3 — Г4На — ИН3 — С1 Со—С1 \СІ изомеріи быть не должно. Между тѣмъ, какъ мы уже видѣли, несомнѣнно существо- ваніе двухъ изомерныхъ рядовъ солей, отвѣчающихъ составу Со(НН3)4(НО2)2Х. Іёргенсенъ пытался объяснить эту изомерію неодинаковымъ строен/емъ нитрогруппы: @ въ одномъ слу- чаѣ и О = И—О— въ другомъ, но это объясненіе оказалось несо- стоятельнымъ. Вернеръ показалъ (см. выше), что въ случаѣ различнаго строенія №О2 группы, таковое можетъ быть установлено экспери- ментальнымъ путёмъ. Съ другой стороны, среди кобальтіаковъ, въ которыхъ амміакъ замѣщенъ этилендіаминомъ, ему удалось констатировать существованіе двухъ изомерныхъ рядовъ состава (Еп = этилендіаминъ), Изомерія эта, по своему характеру, вполнѣ соотвѣтствовала изомеріи кроцео-и флаво-солей, а между тѣмъ о неодинаковомъ строеніи Г4О2 группъ здѣсь не могло быть и рѣчи: во первыхъ
70 потому, что для обоихъ изомерныхъ рядовъ могла быть установ- лена легкая отщепляемость ЕЮ3 группы кислотами (см. выше), а этимъ въ свою очередь опредѣляется ея строеніе, какъ нитрито- группы О = И— О —Со. Во вторыхъ Вернеру удалось приго- товить еще третій рядъ солей того же состава [Со(МО2)2(Еп)2] X, причемъ связь между МО2 группой и кобальтомъ, въ противо- положность только что упомянутымъ нитрито-соединеніямъ, от- личалась большою прочностью. Такимъ образомъ мы очевидно имѣемъ здѣсь дѣло съ нитро-группами, и слѣдовательно строеніе солей третьяго ряда должно выражаться такой формулой О2И\ О2М/ Со(Еп)2 А потому мы должны признать, что изомерія кобаль- тіаковъ тетрамминоваго ряда [Со4а(ПО2)2] X несо- мнѣнно существуетъ, независимо того или дру- гого строенія остатка азотистой кислоты. Если дпя объясненія изомеріи кроцео-и флаво-солей I ё р г е н- сенъ прибѣгалъ къ допущенію неодинаковаго строенія въ нихъ ГЮ2 группы, то наличность изомеріи среди нѣкоторыхъ этилен- діаминовыхъ производныхъ кобальта заставила его прибѣгнуть къ другимъ, не менѣе произвольнымъ гипотезамъ, чтобы спасти свою теорію. Самъ I ё р г е н с е н ъ показалъ что СоС13 даетъ два изо- мерныхъ ряда солей, соединяясь съ 2 молекулами этилендіамина. По Вернеру ихъ строеніе отвѣчаетъ координаціонной фор- мулѣ [Со2ЕпС12] X (Еп = этилендіамину) причемъ, этилендіа- минъ, какъ двухатомное основаніе занимаетъ два координаціон- ныхъ мѣста. Соли одного ряда окрашены въ зеленый цвѣтъ и называются п р а з е о-с о л я м и; соли другого ряда, получающіяся изъ солей перваго путемъ нагрѣванія ихъ съ водой, фіолетоваго цвѣта, отчего и получили названіе в і о л е о-с о л е й. По Вернеру мы и здѣсь имѣемъ дѣло со стереизомеріей 1). !) Въ прилагаемыхъ схемахъ Еп Ер обозначаетъ положеніе обѣихъ амид-
71 Іергенсенъ сначала пытался объяснить появленіе въ данномъ случаѣ изомеріи неодинаковымъ характеромъ единицъ сродства атома кобальта. Впослѣдствіи онъ однако отказался отъ этой мало правдоподобной гипотезы и сталъ искать причины изо- меріи празео и віолео солей въ химической природѣ этилендіа- мина, придавая имъ такое строеніе С1\ 01/ Со — ЫН2 — МН2 — ИН2 — ЫН, — X сн2 —сн2 сн2—сн. СН2----------сн2 2!^Со — ИН2 — МН> — ИН2 — МН> — X С1 I I СН2----------сн2 При этомъ Іергенсенъ настаивалъ на томъ обстоятель- ствѣ, что изомерія празео и віолео солей встрѣчается только у производныхъ этилендіамина и не существуетъ для соотвѣтствую- щихъ амміачныхъ соединеній (въ дихлоро-тетрамминовомъ ряду) [Со . С12. (МН3)4] X, для которыхъ еще два года тому назадъ были извѣстны представители одного только празе о-ряда (зеленаго цвѣта). Недавно, однако, Вернеру удалось приготовить также соли другого віолеоряда, окрашенныя, какъ и въ случаѣ соотвѣт- ствующаго деривата этилендіамина въ фіолетовый цвѣтъ *). ныхъ группъ, принадлежащихъ одной моля кулѣ этилендіамина, Е2. Е2—тоже для КН2 группъ другой молекулы діамина. Катіонъ празео-соли. Катіонъ вюлео-соли. Вег. 40, 4817 (1907 г.).
72 Вмѣстѣ съ тѣмъ объяснилась к причина столь долгаго и упорнаго неполученія солей віолеоряда не смотря на множество сдѣланныхъ въ этомъ направленіи попытокъ. Дѣло въ томъ, что въ присутствіи соляной кислоты, віолеосоли съ необычайной лег- костью переходятъ въ болѣе устойчивыя ?соли празео ряда 1). Кромѣ того въ водномъ растворѣ, віолео-соли весьма быстро переходятъ въ хлоро-акво соли: С1[Со(ІЧН3)4 Сіо] -Н Н2О = [Со(КН3)4 . Н2О . С1]С12і Такимъ образомъ, неп равильность точки зрѣнія Іёргенсена была окончательно установлена, а вмѣстѣ съ тѣмъ и доказано преимущество стереохимическаго объясненія Вернера. Страннымъ образомъ, указаніе на отсутствіе изомеріи у солей ряда [СоС12(НН3)4] X мы встрѣчаемъ въ только что появившейся книгѣ Стюарта, посвященной обзору новѣйшихъ успѣховъ не- органической химіи. Въ VII главѣ этой книги содержится весьма рѣзкая, но въ то же время и мало обыкновенная критика теоріи Вернера. Авторъ по большей части ограничивается воспроиз- эяденіемъ старыхъ возраженій Іёргенсена, упуская изъ виду, что со времени появленія послѣдней критической статьи Іёр- генсена 2) прошпо около 10 лѣтъ и что за этотъ періодъ времени добыто множество новыхъ опытныхъ данныхъ какъ са- мимъ Вернеромъ, такъ и другими изслѣдователями, и что вслѣдствіе этого многія возраженія Іёргенсена устарѣли и потеряли свою силу 3). Одно изъ дальнѣйшихъ возраженій Іёргенсена противъ стереохимической части теоріи Вернера заключалось въ томъ, что согласно октаэдрической схемѣ, можно было бы ожидать го- раздо больше изомеровъ, нежели фактически получено. Совершенно непонятно, почему Іергенсенъ и нѣкоторые другіе авторы считали, что легкость взаимнаго перехода между празео и віолео- солями, существующая для этилендіаминовыхъ производныхъ, непремѣнно должна повторяться для амміачныхъ. 2) 2еіІ8скг. іиг апог^. Сѣешіе 19, 109 (1899 г.). 3) Если мы на нѣкоторыхъ изъ этихъ возраженій останавливаемся въ настоящемъ очеркѣ, то дѣлаемъ это главнымъ образомъ для того, чтобы опи- раясь на нихъ, нагляднѣе представить эволюцію теоріи Вернера за по- слѣдніе годы и ея современное состояніе.
73 Такъ напримѣръ, для рядовъ: [Со.А4Х2]Т, [СоХ4А2]Е, гдѣ а = амміаку или амину, X и У = кислотному остатку, а К = ме- таллу, слѣдуетъ ожидать по 2 изомера, точно также для [Со . А4 (Н2О)2]Х3; для рядовъ [Со А3 . Но О . С12|Х, [Со А3 (Г4О2)2 СІ]—по три изомера и т. д. Не подлежитъ сомнѣнію, что всѣ эти случаи изомеріи теоре- тически возможны, но необходимо принять во вниманіе, съ ка- кими трудностями сопряжено ихъ отысканіе. Мы имѣемъ здѣсь дѣло съ соединеніями довольно сложнаго состава, притомъ за- частую малоустойчивыми, легко переходящими другъ въ друга. Тѣмъ не менѣе слѣдуетъ отмѣтить, что съ теченіемъ вре- мени область разногласія между требованіями теоріи Вернера и фактами все болѣе и болѣе съуживается. Еще недавно совсѣмъ не было извѣстно изомерныхъ кобаль- тіаковъ типа: [СоЕп2(НН3)2]Х3 или [СоА4(Н2О)2]Х3. Невольно возникала мысль, что изомерія связана съ присут- ствіемъ въ молекулѣ [СоА4Х3]Х двухъ кислотныхъ остат- ковъ X. Недавно однако Вернеру 1) удалось получить два стере- изомерныхъ ряда, отвѣчающихъ составу [Со2Г4Н3.2Еп]Х3 (гдѣ Еп = этилендіамину и слѣд. соотвѣтствуетъ 2а) и генетети- чески связанныхъ съ представителями двухъ различныхъ стереи- зомерныхъ рядовъ дироданато—и динитро-солей [Со(ЗСМ)2.2Еп]Х и [Со(НО2)з. 2Еп]Х. На этомъ основаніи Вернеръ придаетъ изомернымъ катіонамъ [Со2Г4Н3.2Еп] такое стереостроеніе' *) Ре§І8СІіШ АёоИ ЪіеЬеп, 8. 197
74 Вслѣдъ затѣмъ Вернеръ ]) описалъ два стереизомерныхъ ряда солей, отвѣчающихъ общей формулѣ [Со(Н2О)2.2 Еп]Х3, а Пфейффер ъ—аналогичные два ряда изомеровъ для хрома: [Сг(Н2О)2.2Еп]Х3. Въ заключеніе слѣдуетъ замѣтить, что большинство случаевъ изомеріи, извѣстныхъ для кобальтіаковъ, оказались существующими для соотвѣтствующихъ соединеній хрома Во многихъ случаяхъ (напр., празео-соли этилендіамина [Сг 2Еп С12]Х и здѣсь зеленаго, стереизомерныя—вюлео-соли—фіолетоваго цвѣта), аналогія идетъ весьма далеко и простирается не только на химическія, но и на физическія свойства изомерныхъ соединеній. Такимъ образомъ изученіе хроміаковъ дало новую опору для стереохимической точки зрѣнія Вернера. VIII. Опредѣленіе конфигураціи стереизомерныхъ комплексовъ. Весьма интересно, что основной методъ опредѣленія стерео- химической конфигураціи въ ряду изомерныхъ кобальтіаковъ и хроміаковъ тождественъ съ методомъ, примѣняемымъ для той же цѣли въ органической химіи. Извѣстно, что образованіе внутреннихъ ангидридовъ у дву- основныхъ кислотъ легко происходитъ только при сіб положеніи карбоксиловъ (типъ малеиновой кислоты) и что вообще сіб по- ложеніе группъ, принимающихъ участіе въ замыканіи кольца облегчаетъ образованіе этого послѣдняго Мы увидимъ ниже, что въ цѣломъ рядѣ комплексныхъ сое- диненій, особенно, если принять теорію Вернера, приходится признать замыканіе цикловъ въ моментъ ихъ образованія Если отъ такого циклическаго соединенія, содержащаго дву- атомный радикалъ, путемъ какой либо простой реакціи перейти къ соединенію ациклическому съ двумя одноатомными остатками, напр. /О\ /СІ —Со СО —Со \о/ \С1 Карбонато-соединеніе Дихлоро-соединеніе. Вегі. Вег 40, 262.
75 то можно считать вѣроятнымъ, что эти остатки станутъ въ сів положеніе другъ къ другу. Изъ прилагаемой схемы непосредственно видно, путемъ ка- кихъ превращеній устанавливается филіація въ тетраммино- кобальтіаковомъ ряду. Ясно, что флаво и віолео-соли, связанныя съ одной стороны съ карбонато—рядомъ, съ другой — съ октаммин-діолдикобальто- вымъ рядомъ, должны отвѣчать сіб или 1,2 Конфигураціи, между тѣмъ какъ связанные между собой соли кроцео- и празео ряда могутъ имѣть только конфигурацію ігапз или 1,6. и ято ТРтп;і ХШ.У.У -Xп6 л п ку.і .ѴЛВЪ’Й рядъ. Ло^Со (ЛН3)41 X №’\/ с 1 МО>/Со (^нч)4 X Флаво-соли 1,2 динитро-тетрамминовый рядъ. Кроцео-соли 1,6 динитро тетрамминовый рядъ. НЫОг | ныо2 §}^>Со (МН3)4 (МН2)4 Віолео-соли. 1,2 дихлоро тетрамминовый рядъ. Празео соли 1,6 дихлоро-'гетрамминовый рядъ. НС1 \//он\\/ (МН3)4 Со Со (ИНз), \он/ Октаммин-диол-дикобальтіаковый рядъ
76 Простота вышеизложенныхъ соотношеній какъ бы нѣсколько нарушается тѣмъ обстоятельствомъ, что при дѣйствіи соляной кислоты на флаво-соли: [(Т4Н3)4Со(НО2)2]С1 -р 2НС1 = [(МН3)4СоС12]С1 4- 2НИО2 получаются соли не віолео-, а празео-, ряда. Но реакція эта идетъ энергично, при сравнительно высокой температурѣ, сло- вомъ при условіяхъ, при которыхъ віолео-соль, если бы она и образовалась, крайне неустойчива. Кромѣ того реакція идетъ не сразу, а протекаетъ въ двѣ стадіи. Въ качествѣ промежуточныхъ продуктовъ получаются тетраммин-пурпурео и тетраммин-розео-соли [Со(Г4Н3)4Н2О . С1]С12 и [Со(Г4Н3)4(Н2О)2]С13, что еще далѣе осложняетъ дѣло, а потому и трудно бы было ожидать, чтобы при такихъ условіяхъ образо- вались неустойчивыя віолео-сопи. Пользуясь совершенно аналогичными пріемами, ученикъ, и по- слѣдователь Вернера, Пфейфферъ установилъ конфигурацію въ ряду этилендіаминовыхъ соединеній хрома. При этомъ въ качествѣ опорнаго пункта онъ пользовался солями оксалато- диэтилендіаминоваго ряда [СгС2О4.2Еп]Х. Комплексный катіонъ [Сг . С2О4.2Еп] очевидно долженъ имѣть циклическое строеніе т. к. содержитъ группировку /О—СО —Сг I \0— СО а потому непосредственно происходящія изъ этого ряда соли [СгХэ. 2Еп]Х' должны содержать оба остатка X въ положеніи сіз (1,2), а ихъ изомерамъ должна слѣдовательно отвѣчать конфи- гурація ігапз (1,6). Слѣдующее сопоставленіе резюмируетъ главнѣйшіе резуль- таты изслѣдованій Пфейффера:
Сія рядъ (1, 2). 'Еп /О — СО" Сг | .Еп \О —СО] Оксалато-рядъ оранж. цвѣта. НВг 'Еп Вг' Сг Еп Вг_ Цис-дибромо ’ сол и віолео-ряда; фіолетов. цвѣта. іЕп си Цис-дихлоро-солп віолео-ряда; фіолетов цвѣта. Сг Еп ОН.2_ з Цис діакво-соли красно-оранж. цвѣтъ. /Еп 5СГГ Сг X Еп 5СМ. Цис дироданато-соли красно-оранж. цвѣта. Еп ОН ’ Сг Еп ОН2. Цис-гидроксо-акво-соли красн. цвѣта. [Сг(8СМ)в] К3 Гекса-роданато'соли фіолет. Цвѣта.
Тгапв рядъ (1, 6). ’Еп Вг ’ Сг . Вг Еп_ Трансдибромо-соли празео-рядъ: зеленаго цвѣта. Еп Н.О] Сг НоО Еп _ Транс діакво-соли оранжево бураго цвѣта. Транс-гидроксо-акво-соли тѣлеснаго цвѣта. Еп СІ СІ Ег^ Т ранс-д ихлоро-сол и оранжево-желт. цвѣта. ' Еп ЗСТГ Сг 5СИ Еп _ X Трансдироданато-соли оранжево-желт. цвѣта Сг(8СМ)6 К3 Гексароданато-соли фіолет. цвѣта.
78 IX. Изомерія въ ряду комплексныхъ соединеній платины. Воззрѣнія П. Класона. Какъ мы уже видѣли, въ ряду амміачныхъ соединеній плати- ны явленія изомеріи извѣстны еще со времени изслѣдованій Рейзе и Пейронэ, т. е. съ тридцатыхъ и сороковыхъ годовъ прошлаго столѣтія. Между тѣмъ какъ изомерію соединеній типа [Р1(МН8)2Х2] Вернеръ объясняетъ неодинаковымъ плоскостнымъ расположе- ніемъ радикаловъ X въ случаѣ соединеній типа [РЦЫНз^Х^] съ координаціоннымъ числомъ 6 онъ прибѣгаетъ къ помощи октаэдрической схемы. С18 конфиграція. Тгапз конфиграція. Въ этихъ соединеніяхъ амміакъ можетъ быть замѣненъ ами- нами (метиламиномъ, этиламиномъ, пиридиномъ и т. д.) органи- ческими сульфидами селенидами Р2 Зе и фосфинами Р3 Р: Типъ изомеріи при этомъ остается безъ существенныхъ пе- ремѣнъ. Изомерія сохраняется и въ томъ случаѣ, когда напр. къ
79 амміачному соединенію типа [Р1(ЫН3)2Х?] присоединяется какой либо аминъ напр. СН3МНо по уравненію [Рі(ЫН3)2Х2] 4- 2СН3ЫН2 = [Р1(ЫН3)2. (ЫН2СН?)2] Х2. Изъ двухъ изомерныхъ модификацій неіонизированнаго соеди- ненія [Рі(МН3)>С12] получаются двѣ изомерныя же модификаціи соли [РІ(ПН3)2(СН3Г4Н2)2]Х2. На основаніи слѣдующихъ превращеній платиніаковъ, отвѣ- чающихъ двухатомной платинѣ, изученныхъ Клеве^иіёрген- сеномъ -), Вернеръ устанавливаетъ опредѣленныя конфи- гураціи для своихъ стереоизомеровъ. Одна изъ двухъ изомерныхъ формъ соединенія [Рі(ПН3)2С12], т наз. соль Пейроне, присоединяетъ 2 молекулы пиридина (Ру) по уравненію [Р1(ННп)2С12] 4- 2 Ру = [Р1(ЫН,)2.2Ру]С12... (1). То же с а м о е соединеніе, назовемъ его а, получается, если присоединять аммікъ къ пиридиновому комплексу [Р12РуС12], который по способу образованія (изъ Ру и КгРіС14) и по свой- ствамъ относится къ тому же ряду, что и соль Пейроне [Рі2РуС12] 4- 2ЫН3 = [Рі2Ру(ЬЖ3)2]С12 . (2) (1) = (2) = а. Если теперь исходить изъ другого и з о м е р а [Р1(ПН3)2С12], носящаго названіе хлорида второго основанія Рейзе, то анало- гичная реакція—присоединеніе пиридина, приводитъ къ дру- гому, изомерному съ а, соединенію того же состава: [Рі2Ру (МН3)2]С12 Назовемъ его То же соединеніе р образуется при дѣйствіи амміака на модификацію соединенія [Рі 2Ру.С12], отвѣчающую второму основанію Рейзе (получается черезъ отнятіе пиридина отъ спли [Р14Ру]С12). Сіеѵе Оп аштошасаі ріаішит Ьазез 1872. а) Іог&епзеп, Яоигп ѣіг ргакі. Сііепие, К Г 33, 489 (1886 г ).
80 Далѣе соединеніе а при нагрѣваніи или при дѣйствіи НСІ выдѣляетъ элементы ЫН3 и Ру по уравненію: [Рі2Ру . (ЫН3)2]С12 = Ру 4- ЫН3 4- [НРу . ЫН3С12] причемъ получается смѣшанное соединеніе, содержащее одновре- менно Г4Н3 и Ру въ своемъ составѣ. Иначе протекаетъ та же реакція съ |3 соединеніемъ. 2[Рі . 2Ру . (КН3)2] = 2Ру + 2ЫН3 + [Рі[ПН3)2С12] 4- [Р1Ру2С12] т. е. образуется смѣсь двухъ комплексовъ амміачнаго и пири- диннаго. Легко показать, что описанныя превращенія вполнѣ гармо- нируютъ со слѣдующими формулами соединеній [Рі(ЫН3)2С12]. ГШ3\ р,/С1 ЫН3/ \С1 Соль Пейроне КН3 X / СІ СІ / \ГШ3 Соль II основанія Рейзе и съ аналогичными формулами соотвѣтствующихъ пиридиновыхъ комплексовъ. Предположимъ, что эти формулы вѣрны и посмотримъ, какъ въ такомъ случаѣ выразятся процессы послѣдовательнаго при- соединенія молекулъ Ру и ЫН3. Дѣлая самое естественное предположеніе, что СІ и (соотв. Ру) просто мѣняются мѣстами мы получимъ для первой стадіи реакціи: Идентичные продукты = а
81 ЫН3 СІ гЫНі Рі 4- 2Ру '= СІ ЫН3 I ру Ру ’ С12 (с) Ру сі г Ру Рі -I- 2ЫН( = СІ Ру ЬЫН;, Рі СІ, Ру (<і) Идентичные продукты = ,3 Изъ этихъ схемъ непосредственно вытекаетъ въ полномъ согласіи съ опытными данными 1) что а—Ь=а, 2) что с=сі=р и 3) что а и р должны быть различны между собой Перейдемъ къ разсмотрѣнію процесса отщепленія МН3 и Ру Отщепленіе молекулъ А, амміака и аминовъ изъ соединеній типа [РіА4]Х2 есть общій способъ полученія соединеніи типа солей II основанія Рейзе, для которыхъ мы приняли конфигура- цію ігапз А X РІ Х^ А Понятно что и отщепленіе амина отъ нашихъ смѣшанныхъ соединеній должно вести къ образованію тѣлъ съ той же кон фигураціей, т е происходить такъ сказать наперекрестъ Но стоитъ только взглянуть на схемы соединеній а и р гЫН3 Рі Ру СІ, Ру и ЫН3 въ только Чтобы ясно увидѣть, что отщепленіе чтъ указанномъ порядкѣ изъ а соединенія роковымъ образомъ поведетъ къ образованію смѣшаннаго соединенія [РіЫН3РуС1з], между тѣмъ какъ изъ р соединенія можетъ получиться только 6
82 смѣсь двухъ продуктовъ [РіРу2С12] и [Рі(МН3)эС12], при- чемъ объ относительныхъ количествахъ, въ которыхъ они должны образоваться, конечно, нельзя сказать ничего опредѣленнаго. Т. обр. сдѣланное нами предположеніе относительно конфи- гураціи изомерныхъ соединеній [Рі(МН3)2С12] и ихъ пиридино выхъ аналоговъ вполнѣ подтверждается фактами 1). Легко также Стереохимическая конфигурація соотвѣтствующихъ соединеній четы- рехатомной цлатины [РіА2С14] опредѣляется изъ предыдущаго сама собой т. к. эти послѣднія получаются въ видѣ двухъ изомерныхъ модификацій, каждая изъ соотвѣтствующей модификаціи соединенія типа [Р<А2С)2] при дѣйствіи на эти послѣднія хлора. Такимъ образомъ Соединенію сіз ЫН, 6 будетъ соотвѣтство- вать соединеніе' ИН3 Соединенію же ігапв: ын3 СІ СІ ІЧН СІ
83 видѣть, что обратное предположеніе привело бы къ противо- рѣчіямъ. Посмотримъ теперь какимъ образомъ тѣ же соединенія форму- лируются по теоріи Бломстранд а-Іё ргенсена. Для изомеровъ Рі(ПН3)2С1о приходится выбирать между двумя формулами: /ТЧН3—СІ Рі \ын3—СІ /СІ и Рі \ЫН3.ЫН3.С1 II Но уже по одному тому что, какъ эти оба соединенія, такъ и получающіяся изъ нихъ соединенія четырехатомной платины, которымъ отвѣчали бы схемы: С1\ /ЫН3—СІ РІ СІ/ \ГШ3—СІ III С1\ /Сі и Рі 01/ \ЫН3—МН3— 01 IV принадлежатъ къ числу неэлектролитовъ, едва ли можно согласиться съ тѣмъ чтобы написанныя формулы могли выра- жать строеніе этихъ соединеній *). Въ высшей степени характерно, что сначала Іёргенсенъ, на основаніи выше приведенныхъ превращеній обоихъ соединеній I и II и ихъ аналоговъ, придавалъ (слѣдуя за Клеве) соли Пейроне формулу II, а соли второго основанія Рейзе формулу I. Для соединеній РіС14(МН3)2 и Рі МН3)2С12 мыслимы еще формулы С1\ /С1 = МН3 Рі СІ/ \’С1=*ГН3 А (I) /С1~ЫН3 \С1 = ЯН3 В (И) Такъ какъ 2 атома хлора перваго соединенія легко могутъ быть уда- лены съ образованіемъ соединенія II, то принятіе формулы А для I дѣлаетъ весьма вѣроятными строеніе В для II. Такое предположеніе, однако не допустимо, какъ справедливо указываетъ Вернеръ. Дѣло въ томъ, что въ соединеніи II оба атома могутъ быть замѣ- щены гидроксильной группой, а также различными кислотными остатками X съ образованіемъ тѣлъ ряда Рі(ЫН3)2Х2, что весьма мало вѣроятно, потому, что требуетъ во-первыхъ, внѣдренія остатка X между платиной и амміаковъ и во вторыхъ, допущенія, что всевозможные остатки X въ томъ числѣ и 6*
84 Впослѣдствіи *) онъ на основаніи тѣхъ же фактовъ находилъ возмож- нымъ придти къ діаметрально противоположному заключенію. Обѣ только что изложенныя точки зрѣнія на причину изомеріи платиновыхъ комплексовъ за послѣднее время встрѣтила довольно рѣзкую критику со стороны шведскаго химика П.Класо на2), кото- рый вмѣстѣ съ тѣмъ взамѣнъ ихъ предлагаетъ свою собственную теорію, которую мы разберемъ немного ниже. Противъ стереохимической теоріи Вернера Класомъ выдвигаетъ рядъ фактовъ, по его мнѣнію доказывающихъ, что въ изомерныхъ соединеніяхъ [Рі(ПН3)2С12] и т. п. атомы хлора не могутъ быть связаны одинаковымъ образомъ въ структурно-хи- мическомъ смыслѣ, какъ того требуютъ схемы Вернера. Главные аргументы, приводимые Классномъ въ подкрѣп- леніе своего взгляда, основованы на изученіи взаимодѣйствія пла- тиново-амміачныхъ соединеній съ меркаптанами. Какъ извѣстно, меркаптаны Е5Н образуютъ съ металлами меркаптиды КВ Ме, отличающіеся весьма неодинаковой степенью прочности. Меркап- тиды щелочныхъ и щелочноземельныхъ металловъ легко подвер- гидроксилы, способны проявлять подобно хлору, атомность _ 3, необходимую для того, чтобы занять соотвѣтствующее мѣсто въ молекулѣ Еще менѣе вѣроятнымъ является строеніе тѣлъ ряда [Рі(Г4Н3)4]Х2, ло- гически вытекающее изъ предыдущаго, а именно: Ш3-Х = КН3 —ЫН3—X = Ш3 или мн3=р1-х = ын3 ьша — н ~ х= ын3 Обѣ формулы, очевидно, совершенно ие отвѣчаютъ тому несомнѣнному факту, что въ соединеніяхъ ряда [Рі(МН3'4]Х2 имѣется весьма стойкій ком- плексный іонъ [Рі(КН3)4]. Допущеніе, что такой іонъ образуется изъ отдѣль- ныхъ фрагментовъ, ранѣе разъединенныхъ, въ тотъ самый моментъ когда напр. соединеніе вступаетъ въ реакцію обмѣннаго разложенія, самымъ оче- виднымъ образомъ противорѣчатъ принципамъ, которые лежатъ въ основѣ примѣненія началъ структурной теоріи къ любой области химическихъ соединеній. Не трудно видѣть, что только что приведенный взглядъ на строеніе платиніаковъ находится въ непосредственной связи съ той формулировкой НаЫ — СІ — Н которую недавно С а і п предложилъ для аммонійныхъ солей и которая под- верглась вполнѣ основательной критикѣ со стороны Г а н ш а. Вег, 41, 3532 4189; 42, 394. ХеіізсЬг. іііг апог^. СЬет. 25. 353. 3) Вегі. Вег. 28, 1477. 37, 134 Зоигп. Ійг ргакі. СЬетіе Ы, Р. 67. 1.
85 гаются гидролизу и нацѣло разлагаются кислотами. Меркаптиды большинства тяжелыхъ металловъ довольно прочны, трудно рас- творимы въ водѣ, и кислотами разлагаются лишь отчасти (оче- видно въ зависимости отъ величины произведенія растворимости меркаптида и концентраціи водородныхъ іоновъ въ растворѣ), давая съ ними равновѣсныя системы. Наконецъ меркаптиды нѣкоторыхъ металловъ, особенно платины, палладія и золота отли- чаются весьма большой степенью прочности (соотв. малой вели- чинѣ произведенія растворимости), такъ что кислоты на нихъ практически почти не дѣйствуютъ. Эти свойства меркап- тидовъ, отвѣчающихъ указаннымъ тремъ типамъ можно изобра- зить, по К л а с о н у, слѣдующими схемами: I Ме5К4-НС1 МС14-Р8Н . II Ме 8Р + НС1 МС1 Р8Н III Ме 8Е 4- НС1 Ч-----МС1 -р Е8Н Примѣненіе описанной реакціи къ платиново-амміачнымъ сое- диненіямъ дало между прочимъ такіе результаты. Соединенію [Рі(ЫН3)4] С12 отвѣчаетъ меркаптидъ, весьма мало постоянный, подходящій къ I типу, что и соотвѣтствуетъ сильно основному характеру гидрата [Рі(ЫН3)4](ОН)2. Что касается до изомеровъ [Рі(ЫН3)2 С12], то одинъ изъ нихъ— соль Пейроне (сіз изомеръ по Вернеру) даетъ мономеркаптидъ Рі(МН3)2С1 . ЗС2Н5 хотя и легко теряющій амміакъ, но не выдѣ- ляющій съ НС1, даже слѣдовъ меркаптана, между тѣмъ какъ другой, т. е. соль II основанія Рейзе даетъ меркаптидъ средней степени устойчивости, при дѣйствіи НС1 разлагающійся съ вы- дѣленіемъ меркаптана. Класонъ полагаетъ что такое отношеніе изомеровъ несовмѣ- стимо со стереохимическими схемами Вернера Г4Н3 СІ СІ У НН3 / Рі / Рі / МН3 СІ ИН, ' СІ I II
86 и считаетъ что въ I соединеніи атомъ хлора, замѣщаемый остат- комъ ЗЕ долженъ стоять при платинѣ, а вовторомъ при амміакѣ. Едва ли можно однако считать такой способъ аргументаціи достаточно убѣдительнымъ. Самъ К л а с о н ъ признаетъ, что сте- пень прочности меркаптида МеЗЕ находится въ зависимости отъ электрохимическаго характера металла М или остатка его за- мѣняющаго. Чѣмъ остатокъ электроположительнѣе, тѣмъ менѣе проченъ меркаптидъ. Но электроположительная природа какой либо атомной группы или молекулы, какъ извѣстно, въ значи- тельной степени понижается въ зависимости отъ приближенія другъ къ другу какихъ либо отрицательныхъ атомовъ или группъ. Извѣстно какъ сильно вліяетъ накопленіе гапоидовъ при томъ ж е углеродномъ атомѣ, при которомъ стоитъ карбоксилъ на константу диссоціаціи кислоты. Здѣсь мы имѣемъ дѣло съ близостью такъ сказать структурнохимической. Но и близость въ стереохимическом ъ смыслѣ слова, которая въ данномъ случаѣ насъ прежде всего интересуетъ, оказывается вліяніе того Же характера. Приведемъ только въ качествѣ примѣра константы диссоціаціи кислотъ фумаровой и малеиновой. Съ точки зрѣнія теоріи В е р н е р а, нѣтъ поэтому ничего уди- вительнаго въ томъ, что при сіз положеніи галоидовъ усили- вается отрицательный характеръ комплекса, а вмѣстѣ съ нимъ и стойкость меркаптида. Одно изъ наиболѣе сильныхъ возраже- ній Класона въ значительной степени теряетъ такимъ обра- зомъ свою убѣдительную силу. Прежде чѣмъ перейти къ разбору другихъ возраженій швед- скаго химика, посмотримъ, какимъ образомъ онъ самъ объ- ясняетъ соотношенія между изомерными платиніаками. Центральнымъ пунктомъ въ теоретическихъ взглядахъ Кла- о н а является допущеніе двоякаго способа связи амміака съ пла- тиной; именно кромѣ обычной связи РІ — ЫН3 — X онъ предпо- лагаетъ существованіе еще другой—ангидридной: Рі=ЫН3 (на подобіе связи напр. кислорода въ карбональной группѣ Ц. К л а с о н ъ слѣдующимъ образомъ формулируетъ строеніе воз- можныхъ изомеровъ типа [РіАоСІ,]: Аналогичные взгляды, правда, только мимоходомъ, высказываетъ также Эйлеръ (Вег 37, 3394).
87 А = А = Рі — С1 — СІ — АС1 -СІ А-С1 — А — СІ I II ІИ Въ первомъ соединеніи платина была бы шестиатомной во второмъ четырехъ и въ третьемъ двухатомной. Изъ нихъ II по Класону соотвѣтствуетъ хлориду II основа- нія Рейзе (ігапз—по Вернеру), III—соли Пейроне, а I по- видимому не способно къ существованію. Послѣднее обстоятель- ство Класонъ склоненъ приписывать таутомеріи. Вообще К л а с о н ъ представляетъ себѣ дѣло такимъ образомъ, что наиболѣе устойчивый способъ связи амміака съ платиной будетъ соотвѣтствовать типу Рі — ЫН3 — X, наименѣе же устой- чивый „ангидридному** типу Рі = ЫН3. Поэтому существуетъ тенденція къ переходу отъ I формы къ ПІ формѣ (соли 2-го основанія Рейзе). Въ одномъ случаѣ однако Класонъ принимаетъ существованіе Какъ уже было упомянуто, РіС12 даетъ соединенія съ сульфи- дами (Бломстрандъ ]) причемъ также какъ и для аммі- ачныхъ соединеній формулѣ Р(С12 . (РоЗ)2 отвѣчаетъ по два изо- мера, отношенія между которыми вполнѣ напоминаютъ таковыя же между изомерами Рі(ЫН3)2 С12. Въ одномъ только случаѣ для тѣла состава Р1С12 . 2(СН3)28 былъ внѣ всякаго сомнѣнія полу- ченъ еще третій изомеръ, совершенно нерастворимый въ водѣ, и другихъ растворителяхъ, неустойчивый и весьма легко пере- ходящій въ двѣ друтія изомерныя модификаціи * 2). Природа этого третьяго т. наз. у изомера, за его нерастворимостью и неустойчи- востью, до послѣдняго времени оставалось совершенно неуста- новленной; тѣмъ не менѣе Класонъ считаетъ возможнымъ при- писать ему строеніе (СН3)95^ /'СІ ІРІ (СН3)28// \С1 Возможность дать, раціональное объясненіе этому своеобраз- С. АѴ. В 1 о ги 8 1 г а п а, Лоигп, іи г ргакі. СЬегиіе, К Р. 38, 345, 497 (1888). 2) При извѣстныхъ условіяхъ въ одну только а модификапію (Класонъ).
88 ному случаю изомеріи онъ приводитъ въ качествѣ аргумента въ пользу своихъ воззрѣній. Съ другой стороны, Э н е б у с к е, впер- вые получившій упомянутый изомеръ въ лабораторіи Б л о м- странда, предположительно придаетъ ему такое строеніе: /3(СН3)9 . СІ СІ . Рі . 8(СН3)2.8(СН3)2 . СІ Рі \3(СН3)2 . СІ СІ . Рі . 5(СН3)2 . 5(СН3)2. СІ считая его за двойное соединеніе 2 мол. а и 1 мол. р модифи- каціи (сіе и ігапз по Вернеру). Въ самое послѣднее время мнѣ удалось показать неосно- вательность обоихъ только что приведенныхъ взглядовъ на при- роду у изомера. Было константировано, что при взбалтываніи этого послѣдняго съ хлоридомъ І-го основанія Рейзе [Рі(ЫН3)4] С12 происходитъ образованіе зеленой соли Магнуса, протекающее по уравненію (РІ . 4(СН3)25] РіС14 4- [Рі(ЫН3)4]2 С12 = [Рі(ЬШ3)4]РіС14 + [Рі . 4(СН3)25]С12 (Соединеніе [Рі . 4(СН3)>5] С12 отчасти разлагается на [Рі . 2(СН3)>8 . СІи на метилсульфидъ). Вмѣстѣ съ тѣмъ оказалось, что двѣ другія модификаціи (а и р), отвѣчающія составу РіС12 - 2(СН3)2Б нисколько не измѣняются отъ дѣйствія солей І~го основанія Рейзе. Отсюда непосредственно слѣдуетъ, что у изомеръ является аналогомъ соли Магнуса, т. е. хлоро-платинитомъ основанія (Рі . 4(СН3)25](ОН)> [Рі . 4МН3] РіС14 [Рі . 4(СН3)2Б] РіС14 Зеленая соль Магнуса * ИЗОМРРЪ Дс7лЛЬфРИдЛаТ°'ЛИМеТИЛЬ’ Съ возможностью такого предположенія считались еще Эне- буске и Бломстрандъ, но они, также какъ позднѣе Кла- сонъ, отвергли его на томъ основаніи, что при взаимодѣйствіи
89 {Рі . 4(СН3)28]С12 съ К2РіС13 только отчасти получается красный > изомеръ. Вмѣстѣ съ ними образуется также (даже въ большемъ количествѣ) изомеры а и (3. Такой аргументъ представляется однако для насъ мало убѣ- дительнымъ. Дѣло въ томъ, что соединеніе [Рі . 4(СН3)23] Сі2 весьма мало устойчиво. Въ водномъ растворѣ, оно находится въ равновѣсіи съ продуктами своей диссоціаціи [РІ. 4(СН3),8]С12 [Рі2(СН3)8 . СИ] +2(СН3),8. а потому и дѣйствіе хлоро-платинита будетъ только отчасти вести къ образованію 7 изомера. Мнѣ удалось показать, совмѣстно со студ. Вс. Субботинымъ, что ди-этил-этилендисульфидъ С2Н, — 8 — СН 2 — СН 2 — 8 — С.Н, образующій съ солями платины болѣе устойчивые комплексы, нежели (СН3)28, также даетъ красную модификацію, нераство- римую въ обычныхъ растворителяхъ. Эта модификація, подобно соотвѣтствующему производному метилсульфида, даетъ съ солью І-го основанія Рейзе зеленую соль Магнуса. Притомъ однако, соотвѣтственно большей прочности комплекса С12 растворъ этого послѣдняго практически нацѣло реагируетъ съ К2РіС14, образуя красную модификацію: РіС14
90 Этими опытами очевидно совершенно устраняется возможность приписать 7 изомеру метил-сульфиднаго комплекса то строеніе, которое ему придавалъ Класонъ, а потому существованіе этого изомера и не можетъ служить въ качествѣ аргумента противъ теоріи Вернера и въ защиту взглядовъ Класона. Наиболѣе удовлетворительнымъ образомъ по теоріи К л а с о н а объясняется отношеніе хлорида 2-го основанія Рейзе и изомер- ныхъ платиніаковъ Р1(МН3)2С12 къ меркаптанамъ. Три типа, воз- можныхъ при этомъ превращеній, могутъ быть представлены слѣдующимъ образомъ: а~ Рі/а-С! Ч-2РЗН а \а . 01 1 а~ Рі/асо 4-2НСІ а = \аоК 1 а = Р1(/а С14-ЙЗН \О1 -> а-РІ<ж+Н01 РІ 4- РЗН \аС1 1 4-НС1 Нельзя не признать, что объясненіе, которое даетъ Кла- сонъ неодинаковому отношенію изомерныхъ платиніаковъ къ меркаптанамъ, представляется болѣе простымъ и нагляднымъ, нежели то, къ которымъ приводятъ теоріи другихъ авторовъ. Перейдемъ теперь къ разсмотрѣнію дальнѣйшихъ мотивовъ, которые приводитъ Класонъ въ защиту своей точки зрѣнія и противъ теоріи Вернера, Если изомеры ряда РІ а, С12 (гдѣ а по прежнему = молекулѣ 1ЧН3, амина, сульфида, фосфина и т. п.) отвѣчаютъ схемамъ а=Рі /а—СІ \С1 и а—СІ а—СІ I II То слѣдуетъ думать, согласно К л а с о н у, что хлоръ во II со- единеніи будетъ болѣе склоненъ къ іонизаціи. Этотъ выводъ почти невозможно провѣрить на амміачныхъ и аминовыхъ про- изводныхъ, т. к. они весьма трудно растворимы и кромѣ того
91 легко подвергаются гидролизу. Но для соединеній хлористой пла- тины съ сульфидами эти затрудненія отчасти устраняются ибо соединенія эти растворимы въ спиртахъ. Изслѣдованія Класона, подтвержденныя въ нашей лабора- торіи г. Мальчевскимъ, показали, что напр, изъ двухъ изо- мерныхъ хлоридовъ РЮ12.2(С2Н5)о8 тотъ, который получается непосредственно изъ К2РіС14 и сульфида (а модификація) и слѣд. долженъ отвѣчать несимметрической формулѣ I (Сіз по Вернеру): __рі/СІ -р.^/а СІ а — г і к хх і х і * л । \С1 \а—СІ I II обладаетъ меньшей электропроводностью въ этиловомъ (Класонъ) и въ метиловомъ (Мальчевскій) спиртахъ и кромѣ того не ре- агируетъ на холоду съ АдЫО3. Другой изомеръ, образующійся изъ перваго черезъ присоеди- неніе 2 мол. сульфида, съ послѣдующимъ отщепленіемъ ихъ, и потому отвѣчающій типу II (Ігапз по Вернеру) обладаетъ боль- шей электропроводностью и легко (повидимому по типу іонныхъ реакцій) реагируетъ съ ляписомъ. Хотя эти отношенія до извѣстной степени и объясняются формулами К л а с о н а, однако слѣдуетъ имѣть въ виду: 1) Что и соединеніе, отвѣчающее схемѣ I должно бы было реагировать въ растворѣ, какъ содержащее одинъ атомъ хлора въ іоногенномъ состояніи. 2) Что съ другой стороны большая способность хлора къ реакціямъ солевого обмѣна въ соединеніи типа II, отвѣчающемъ ігапз конфигураціи Вернера, *23\р|/С1 С1/г . 8Е2 могла бы найти и другое объясненіе. Если ігапз положеніе галоидовъ повышаетъ основныя свойства молекулы, то можно ожидать что въ зависимости отъ этого увеличиться и тенденція хлора къ іонизаціи путемъ постепеннаго перехода его во внѣшнюю сферу. Дѣйствительно электропроводность обоихъ изомеровъ въ спиртовыхъ растворахъ не остается постоянной, а непрерывно
92 возрастаетъ съ теченіемъ времени, что указываетъ на посте- пенно прогрессирующій процессъ іонизаціи. При этомъ въ вод- ныхъ растворахъ можно говорить о процессѣ гидратаціи, въ спиртовыхъ --- объ образованіи алкогольныхъ „сольватовъ" и т. д. 3) Что электропроводность обоихъ изомеровъ РіСІДЗЕ,)^ хотя и выражается неодинаковыми величинами, но эти послѣднія вообще настолько незначительны, что подходятъ подъ Вернеровскій типъ неэлектролитовъ. Наоборотъ, какъ показали опыты, сдѣланныя въ нашей лабораторіи г. Мальчевскимъ и др. прибавленіе избытка сульфида къ раствору этихъ соединеній въ метило- вомъ алкоголѣ сразу и рѣзко увеличиваетъ ихъ электропровод- ность, какъ этого и слѣдуетъ ожидать по теоріи Вернера. Третій аргументъ, на который опирается Класонъвъ своихъ выводахъ, сводится къ тому, что меркаптиды платиніаковъ, со- держащихъ амміакъ въ „ ангидридномъ “ состояніи, легче его те- ряютъ. нежели тѣ, которые содержатъ его въ въ видѣ группы Рі—ЫН3—СІ. Мнѣ кажется однако что и степень легкости, съ которой про- исходитъ отщепленіе амміака съ такимъ же правомъ можетъ объясняться неодинаковымъ пространственнымъ расположеніемъ его молекулъ. Въ стереохиміи углерода нетрудно подыскать при- мѣры, оправдывающіе такое заключеніе, а потому я думаю, что и зтотъ доводъ Класона не говоритъ необходимымъ образомъ противъ теоріи Вернера, хотя нельзя не признать, что только что указанныя отношенія удовлетворительно объ- ясняются и съ точки зрѣнія Класоновской теоріи, если только разъ на всегда принять гипотезу, что „ангидридная" звязь напр. въ ЫН3=Рі менѣе устойчива, нежели связь въ РШН3.С1. Посмотримъ теперь, въ какой степени теорія Класон а спо- собна объяснять свойства и превращенія соединеній типа Ріа^іо» которымъ онъ придаетъ строеніе. а=Р+/ а—СІ а= \а—СІ Взаимодѣйствіе хлоридовъ Пейроне и 2-го основанія Рейзе съ пиридиномъ и соотвѣтствующихъ пиридиновыхъ комплек-
93 совъ, съ амміакомъ по Класону выразится слѣдующими урав неніями: а^р<сіС| + 2р?=- р',; Р<ру-С|сі Ру = РіХ Ру С1 + 2 а = Ру — Рі Х Ру „С1 \С1 1 а = \а—СІ Соединенія идентичныя — 7. Р<а-а -р 2 р’“ р’» Р1<а-а I3' } п'-'р?2а-- 2’= а; Р<рра (4’ ? Идентичность соединеній (1) и (2) = а повидимому не вызы- ваетъ сомнѣнія, но для того, чтобы признать идентичными также соединенія (3) и (4)=р, Класону приходится ввести дополни- тельную гипотезу, согласно которой мы имѣемъ здѣсь дѣло съ явленіемъ таутомеріи, т. е. что группировка а = Рі -СІ въ сущности какъ бы равноцѣнна группировкѣ РІ—а—СІ. Мнѣ кажется, что такое предположеніе въ значительной сте- , пени колеблетъ все теоретическое построеніе Класона. Если только обѣ ангидридныхъ связи а ~ Рі равноцѣнны (а иное трудно себѣ представить) и если съ другой стороны, также равно- цѣнны обѣ группировки Рі—а—СІ, то остается совершенно не- понятнымъ, почему не идентичны между собой соединенія: А - р,/а—СІ Ру = р,/а—СІ Ру=Р1\Ру—СІ и Ру=Р\а—СІ т. е. тѣ соединенія, которыя мы обозначили символами а и 3 и которыя на основаніи опытовъ Іёргенсена завѣдомо разли- чаются между собою. Въ пользу своего мнѣнія что формуламъ а^р./Ру—СІ РуЧѵрх/а—СІ а// \Ру—СІ и Ру// \а—СІ соотвѣтствуютъ двѣ таутомерныя модификаціи, Класонъ при- водитъ еще два мотива. По его опытамъ, если потеря элементовъ а и Ру веществомъ, отвѣчающимъ только что приведеннымъ таутомернымъ форму-
94 ламъ, совершается путемъ нагрѣванія его въ твердомъ состояніи, РУ то около 75 /0 вещества распадается на амміакъ и РІ о и только около 25ѴО его на пиридинъ и Р1^а $!, между тѣмъ какъ при дѣйствіи НС1 отщепленіе идетъ приблизительно въ равной мѣрѣ по обоимъ направленіямъ. Отсюда, по мнѣнію Класона, слѣдуетъ, что въ растворѣ оба таутомера присутствуютъ въ одинаковомъ количествѣ, тогда какъ въ твердомъ состояніи преобладаетъ отвѣчающій строенію: Мнѣ кажется однако, гораздо естественнѣе объя- снить это различіе большей упругостью амміака по пиридиномъ. Несомнѣнно значительно большую убѣдительную дуетъ признать за фактами, которые были добыты - номъ1 *), отчасти совмѣстно съ Ва нзе л ин омъ ?), при изученіи превращеній нѣкоторыхъ соединеній главнымъ образомъ типа И основанія Рейзе и солей К о с с ы. сравненію силу слѣ- К л а с о- Еще Кагуръ и Галь показали что тѣло РіС12.2(С2Н5)3Р существуетъ въ двухъ изомерныхъ модификаціяхъ легко и трудно растворимой, и хотя обѣ онѣ до сихъ поръ весьма мало изу- чены, однако на основаніи способа ихъ образованія, можно ду- мать, что легко растворимое тѣло или я модификація отвѣчаетъ соли Пейроне (сіз), а трудно растворимая ^модификація—соли 2-го основанія Рейзе (ігапз) или по Класону 3): Е - СІ СІ Легко растворимая т модификація по- лучается дѣйствіемъ К3Р на К2РІСІ4 — СІ \РК3 — СІ Трудно растворимая модификація по- лучается отнятіемъ К3Р отъРЦК3Р)4С1; Класонъ и Ванзелинъ нашли, что при дѣйствіи ам- міака на 3 модификацію образуется крайне непостоянное тѣло, быть можетъ состава РІ(МН3)2(РКз)оСІ2. Въ немъ было опредѣлено только содержанія амміака, и то лишь по потерѣ вѣса при нагрѣваніи, при чемъ получилось до- і) Вегі. Вег. 37, 1349. а) «Гонги. ійг ргакѣ СНепие М. 67, 41. К~С2Н5.
95 вольно значительное отклоненіе отъ величины, требующейся по теоріи. Соединеніе это оказалось растворимымъ въ водѣ, но въ растворѣ быстро разлагалось, давая осадокъ и теряя амміакъ. Растворъ не осаждался хлороплатинитомъ калія. Изъ этихъ, какъ видимъ, весьма шаткихъ данныхъ Кл ас о н ъ выводитъ заключеніе, что присоединеніе амміака, къ р изомеру РІ(РР3)2С12 даетъ тѣло строенія а/;/ГІ\РР3 СІ Дѣйствуя съ другой стороны триэтил-фосфиномъ на хлоридъ 2-го основанія Рейзе, Класонъ и Ванзе л инъ получили немного болѣе постоянное тѣло, свѣжеприготовленный растворъ котораго давалъ съ К2РЮ14 осадокъ, по составу представляющій какъ бы аналогъ соли Магнуса ([РІ4Г4 Н3] РѣСІ^) именно (Р3Р)2Р1(аС1).2Р1:С1.2 или по Вернеру [(Р3Р)2Р1а2]Р1:С14. Отсюда Класонъ заключаетъ, что при дѣйствіи фосфина на соли 2-го основанія Рейзе получается другая модификація сое- диненія Р1а2(РРз)2СІ2, которой онъ придаетъ строеніе. КзР/7 \а —СІ При этомъ онъ предполагаетъ, что въ данномъ случаѣ (вслѣд- ствіе неодинаковой природы молекулъ связанныхъ съ РіС12) обѣ таутомерныхъ формы, хотя и крайне мало устойчивы, но все же способны къ самостоятельному существованію. Если бы существованіе только что упомянутой изомеріи было сколько нибудь твердо установлено и въ то же время изучена химическая природа обѣихъ изомерныхъ модификацій, то ко- нечно мы имѣли бы дѣло, съ весьма цѣннымъ аргументомъ въ пользу теоріи Класона, а отчасти и противъ теоріи Вернера; (а равно Бломстранда-Іёргенсена, какъ на то указы- ваетъ въ своей работѣ и Класонъ). Но наблюденія, описанныя Классномъ и Ванзели- номъ, какъ мнѣ кажется, слишкомъ шатки, свойства и отчасти даже самое существованіе изомеровъ слишкомъ плохо уста- новлены, чтобы можно было отсюда дѣлать какіе-либо опредѣленные выводы.
96 Извѣстно, что молекулы амміака, также какъ и воды, хлори- стаго водорода и т. п., кромѣ тѣхъ весьма устойчивыхъ и ха- рактерныхъ соединеній, которыя онѣ образуютъ съ солями пла- тины, трехатомныхъ кобальта, хрома и т. п., могутъ также обра- зовать крайне неустойчивыя соединенія съ производными тѣхъ же самыхъ металловъ 1). (Соединенія многихъ кобальтіаковъ съ кристаллизаціонной водой, аномальныя кислыя соли, напр. празео- солей и пр., продукты присоединенія амміака къ нѣкоторымъ комплекснымъ соединеніямъ (Петерсъ) П и мн. др.). Чтобы имѣть право такія неустойчивыя соединенія ставить въ параллель съ настоящими платиніаками, кобальтіаками и т. п, мы должны имѣть серьезныя основанія, установленныя опытнымъ путемъ. Между тѣмъ какъ разъ Класонъ и Ванзелинъ не приводятъ основаній, которыя бы позволили сопоставить изомерію соединеній Рі(Е3Р).2 а2 С12 съ изомеріей дру- гихъ соединій типа Рі. а'> а"2 Х2. Намъ кажется, въ особенности, что самое существованіе соединенія, которому К. и В. придаютъ строеніе аЧР+ХК3Р—СІ ъ// \К3Р—СІ подлежитъ сомнѣнію, а тѣмъ болѣе приписываемая ему фоумула. Нельзя не указать также, что по Кл. и В., какъ это соединеніе, такъ и его изомеръ, съ фениловымъ меркаптаномъ СЬН5ЗН даютъ одинъ и тотъ же меркаптидъ, которому приписывается строеніе ох / НдР — ЗК / й х гч р (въ обоихъ случаяхъ съ потерей амміака). Объ- ясненіе этого факта противорѣчитъ формуламъ Класона и не можетъ быть понято безъ новыхъ дополнительныхъ гипотезъ. Не отрицая поэтому интереса наблюденій Класона и Ванзелина, я думаю однако, что они врядъ-ли могутъ имѣть сколько-нибудь рѣшающее значеніе. г) Вегі. Вег. 41, И75, 42, 482о. По опытамъ Петерса сухая Р(СІ2 фикси- руетъ 5 молекулъ амміака (газообр.), изъ которыхъ одна выдѣляется въ пу- стотѣ, а 4 остальныя—при раствореніи въ водѣ. Очевидно полученный про- дуктъ присоединенія не имѣетъ ничего общаго съ извѣстными платиново- амміачными соединеніями (солями Рейзе, Гіейроне и т. и.).
97 Годъ спустя послѣ опубликованія только что разобранной ра- боты, появилось изслѣдованіе Класона, въ которомъ приво- дятся новые аргументы въ пользу защищаемой имъ теоріи. При дѣйствіи пиридина на соединеніе Рі(С2Н5)28 . С12 Кла- сонъ получилъ смѣсь различныхъ продуктовъ, изъ которыхъ имъ выдѣлено растворимое въ хлороформѣ и алкоголѣ соединеніе съ т. пл. 97°, отвѣчающее составу РіРу. 8(С2Н5)2. С12. При нагрѣваніи оно переходитъ въ очень трудно раствори- мый изомеръ желтаго цвѣта съ т. пл. 160°. Послѣднее тѣпо авторъ получилъ еще и другимъ путемъ: дѣйствіемъ этил-сульфида на соль типа Коссы: КРіСІ3Ру. Наконецъ при обработкѣ изо- мера съ т. пл. 160° послѣдовательно ляписомъ (для перевода въ нитратъ), а затѣмъ хлористымъ аммоніемъ, Класонъ полу- чилъ блѣдно-желтое (почти безцвѣтное) соединеніе того же состава РіРу . 3(С2Н5)2СІ2 съ т. пл. 165°. Въ этомъ соединеніи Класонъ хочетъ видѣть третій изомеръ тѣла вышеуказаннаго состава. Смѣсь обѣихъ изомерныхъ формъ съ т. пл. 97° и 160° по- лучается при дѣйствіи пиридина на изомерныя формы а и р: Рі . 2(С2Н5)28 . С1.2. Класонъ выражаетъ эти превращенія слѣдующимъ образомъ; Р1 /(С2Н5)28 - СІ \С1 /5(С2Н5)2СІ \5(С2Нв)2С1 Р V рѵ__/(С2Н5)28 СІ \(СІ т. пл. 97° нагрѣваніе до 100° (С2н5)2з = СІ т. пл. 160° АдМО. ИН4.С1 К\р./РуС1 С1/ГІ\СІ /Ру.СІ \8(С2Н5)2.С1 т. пл. 165°. 7
93 Приступая къ критическому разбору этихъ послѣднихъ опы- товъ Класона, нельзя прежде всего не отмѣтить, что экспе- риментальное изслѣдованіе приведенныхъ трехъ соединеній, считаемыхъ авторомъ за структурные изомеры, является крайне неполнымъ. Во первыхъ нельзя считать исключенной возмож- ность полимеріи (координаціонная полимерія Вернера) напр. Р1С1з 2 Р13(С2Н.5)25 и> т> П’ Во вторыхъ не вполнѣ убѣдительнымъ представляется мнѣ самое доказательство самостоятельнаго существованія изомера съ т. пл. 165°. Нѣсколько болѣе блѣдный цвѣтъ, нежели для изомера съ т. пл. 160° и разница на 5° въ точкѣ плавленія могли бы зависѣть отъ болѣе тщательной очистки, т. к. веще- ство съ т. пл. 165° получило путемъ переведенія черезъ нит- ратъ съ послѣдовательной кристаллизаціей х). Но если бы даже всѣ три соединенія, отвѣчающія формулѣ Р1(С2Н5)28 . РуС12, описанныя Классномъ, дѣйствительно пред- ставляли химическіе индивидуумы и притомъ мономеры, то и тогда примѣненіе къ ихъ формулировкѣ теоретическихъ воззрѣ- ній Класона не соободно отъ противорѣчій. Дѣло въ томъ, что согласно этимъ воззрѣніямъ, „ангидридная4* связь азота амміака и аминовъ, сѣры сульфидовъ и т. п. является ме- нѣе устойчивой, нежели группировка атомовъ РІ—МН3— СІ и РІ — 8(С2Н5)2 — СІ, обстоятельство на которомъ Класонъ по- стоянно настаиваетъ между тѣмъ въ вышеупомянутомъ случаѣ переходы совершаются и въ томъ и въ другомъ направленіи. Въ одной изъ своихъ послѣднихъ работъ Іёргенсенъ 2) приводитъ интересный фактъ, который также не получаетъ ра- ціональнаго объясненія по теоріи К л а с о н а, а потому я считаю полезнымъ на немъ остановиться. 9 Какъ легко въ этихъ случаяхъ впасть въ ошибку видно, напр изъ того, что самъ К л а с о н ъ раньше, считавшій, что соединеніе Рі(НН3)3(С2Н5)2-$ Си существуетъ въ двухъ изомерныхъ модификаціяхъ, впослѣдствіе призналъ, что былъ введенъ въ заблужденіе. Ібг^епзеп. ХеіІясИг. Піг апог^ап. СИет. 48, 374.
99 — Въ одномъ случаѣ, для соединенія полученнаго Кефедомъ (КоеГоесІ) РЦ \сі2 которое, судя по своему происхожденію (изъ диметиламина и К^РіС^) и по нѣкоторымъ химическимъ реакціямъ, должно бы было считать аналогомъ соли Пейроне, I ё р г е н с е н у удалось наблю- дать нижеслѣдующее своеобразное отношеніе. Если на только что упомянутое соединеніе подѣйствовать амміакомъ, а съ другой стороны, на соль Пейроне—диметилами- номъ, то получатся два изомерныхъ тѣла состава Рі. 2МНз2СНз\мн. Іергенсенъ изображаетъ этотъ переходъ слѣдующимъ обра- зомъ. /МНзСІ \МН3С1 Соль Пейроне. РІ \СНз\мн.сі Соединеніе Кефеда. і — 2 СНзХч?Ш 1 СН3/ ИН3 -- СНз\мн.С1 / СНз/ Рі \мн3 — СНзХцн.сі >Н-МНз-С1 \СНз\мн__ мн3.С1 Соединеніе А. Соединеніе В. Различіе между соединеніями А и В (въ этомъ обозначеніи мы слѣдуемъ Іёргенсену) сводится главнымъ образомъ къ неодинаковому характеру ихъ хлороплатинитовъ (красныя иглы для В, коричнево-красныя тонкія иглы для А. Хлороплатинитъ В содержитъ 1 мол. воды и легче раство- 7*
100 римъ въ водѣ. Хлороплатинитъ А кристаллизируется безъ воды и нѣсколько труднѣе растворимъ). Слѣдуетъ правда замѣтить, что эта изомерія отличается ми- молетнымъ характеромъ. Какъ сами растворы хлорида А, такъ и его хлороплатинитъ переходитъ (и притомъ необратимымъ пу- темъ) въ В. Самъ Іёргенсенъ не придаетъ этому случаю рѣшающаго значенія, хотя и считаетъ его нѣкоторымъ доказательствомъ подкрѣпляющимъ его собственную теорію. Если однако эти наблюденія Іёргенсена подтвердятся, то въ нихъ мы будемъ имѣть аргументъ противъ теоріи К ласона, и притомъ едва ли легко устранимый. Дѣло въ томъ, что по теоріи этого химика, вышеприведенные переходы отвѣчали бы слѣдую- щимъ схемамъ: мн3=Рі'; р.Нз •С1 Соль Пейроне. /МНз.СІ Рі Аналогъ соли Пейроне. МН3^ . СІ СНо\ /СНз СН^Н// \НМ\СН3~СІ Другими словами, должны бы получиться совершенно иден- тичныя соединенія. Съ только что упомянутой изомеріей хлороплатинитовъ А и В, невольно напрашивается на сопоставленіе другой случай изомеріи. описанный Іёргенсеномъ въ той же самой книжкѣ 2еіізсИгИі Ніг апогдапізсИе СИетіе 9- Я имѣю въ виду изомерію давно извѣстной зеленой соли Магнуса, съ описанной Іёргенсе- номъ солью того же состава (и также представляющаго комби- + + — — націю іонсвъ Рі.4ЫН3 и РіС14), но только иного (розоваго) цвѣта, неустойчивой и легко изомеризующейся въ обыкновенную зеленую соль. 3) 48, 441. (1906 г.).
101 Эта своеобразная изомерія, подобно изомеріи диметиламино- выхъ соединеній А и В, еще ждетъ своего объясненія. Нельзя не признать что изомерія платиновыхъ соединеній триэтилфосфина, соединеній Рі(С2Н3)23 . Ру . С12, а также два случая изомеріи, описанные Іёргенс ен омъ, если бы они под- твердились, представлялись бы несовмѣстимыми также и съ той формулировкой, которая до сихъ поръ придавалась платиновымъ комплексамъ по теоріи Вернера. Согласно этой послѣдней, соединеніе Рі(ІЧН3)2 2(С2Н3)3Р . С12, равно какъ и соль Магнуса, возможны только въ одной, соединеніе Рі(С2Н5).2В . Ру . С12—только въ двухъ стереизомерныхъ модификаціяхъ. Точно также, при дѣйствіи диметиламина на соль Пейроне и амміака на диметиламиновое соединеніе типа соли Пейроне слѣдуетъ ожидать образованія одного и того же соединенія: Рі МН3 <1 СІ, Возможно конечно, что при свѣтѣ этихъ новыхъ фактовъ, потребовалось бы нѣсколько расширить стереохимическія пред- ставленія Вернера въ той части ихъ, которая касается плос- костной формы съ координаціоннымъ числомъ 4. Замѣтимъ, что если плоскостную схему превратить въ пространственную, то есть основаніе ожидать появленія оптической изомеріи для соединеній типа ’АГ .-'АЛ а Рі Х2, А1''- ч XI Рі _а2,- \ а4_ а2 Хо и пр., Подобно тому какъ это имѣетъ мѣсто для соединеній углерода, кремнія, олова, сѣры и селена. *) И. И. О ст р о м ы с л е н с к і й недавно сообщилъ мнѣ, что занять въ настоящее время какъ разъ провѣркой этой возможности, исходя изъ осо- быхъ развиваемыхъ ими представленій относительно природы изомеріи пла- тиновыхъ комплексовъ. Эти представленія находятся въ тѣсной связи съ теоріей строенія вещества Н. А. Морозова.
102 Слѣдуетъ однако замѣтить, что 1) самые факты, на которые опираются подобныя предположенія, пока еще не обоснованы съ достаточной степенью убѣдительности и что 2) Если бы эти факты оказались вѣрными, то ни одна изъ существующихъ теорій не представила бы намъ возможности объяснить ихъ, не впадая въ противорѣчія. Такъ представленія Іергенсена не объ- ясняютъ фактовъ, добытыхъ Классномъ, между тѣмъ какъ теорія послѣдняго химика не даетъ удовлетворительнаго объ- ясненія наблюденіямъ Іергенсена. Есть еще одна область фактовъ, которая можетъ бросить свѣтъ на взаимное отношеніе между тремя различными взгля- дами на структуру платиновыхъ комплексовъ. Эти факты отно- сятся къ соединеніямъ циклическаго строенія. Свойства нѣкоторыхъ этилендіаминовыхъ соединеній платины не вяжутся съ представленіями Класона, между тѣмъ какъ они получаютъ вполнѣ удовлетворительное объясненіе по теоріи Вернера. Съ РіХ_> этилендіаминъ (Еп) образуетъ соединенія двухъ основныхъ типовъ* [РіЕпХ2] и [Рі . 2Еп]Х2. Первый типъ отвѣчаетъ соединеніямъ [Рі(МН3)2С12], т. е. со- лямъ Пейроне и 2-го основанія Рейзе, второй типъ—солямъ 1-го основанія Рейзе [Рі(МН3)4]С12, Въ отличіе отъ амміачныхъ соединеній, однако, для этилендіа- миновыхъ соединеній платины, неизвѣстно сл у чае въ изо- меріи. Притомъ соединеніе [РіЕпС12], по изслѣдованію Іерген- сена !), должно обладать тѣмъ же строеніемъ, что и соль Пейроне. Такой выводъ вытекаетъ I) изъ способовъ образованія этого соединенія К2РіС14 -ф- Еп = РіЕпС13 -ф- 2КС1 и 2) Изъ слѣ- дующихъ опытныхъ данныхъ, соединеніе РіЕпСП легко фикси- руетъ 2 молекулы амміака, переходя въ смѣшанное соединнніе (РіЕп(КН3)2]С12. То же самое соединеніе получается при дѣйствіи этилендіамина на соль Пейроне, между тѣмъ какъ соль 2-го основанія Рейзе, въ тѣхъ же условіяхъ лишается своего амміака и переходитъ въ [Рі2Еп]С12 *) .Іоигн. іиг ргакі Скетіе К. Г. 39, 1, 41, 429
103 Эти факты прекрасно объясняются по теоріи Вернера, какъ непосредственно видно изъ слѣдующихъ координаціонныхъ схемъ. III (Соль Пейроне). ЫН3 МН2 Изъ этихъ схемъ очевидно: 1) что для соединенія I, какъ циклическаго, возможна только одна стерео-конфигурація, и именно конфигурація сіз. аналогичная соли Пейроне, 2) что изъ соединенія 1 и амміака, равно, какъ изъ соли Пейроне (III) и
104 этилендіамина, легко можно представить себѣ образованіе соеди- неній II и IV, которыя должны быть идентичны Наконецъ, легко видѣть 3) что изъ этилендіамина и хлорида 2-го основанія Рейзе невозможно представить себѣ путемъ сколько-нибудь простой реакціи образованіе соединенія II = IV. Если по отношенію къ этимъ превращеніямъ, координаціон ная теорія находится въ полномъ согласіи съ фактами, то того же вовсе нельзя сказать о теоріи Класона, а равно и о теоріи Бломстранда-Іергенсена. Если соединеніе [РіЕпС12] является аналогомъ соли Пейроне, то по Класону ему слѣдовало бы приписать строеніе ИН, СН,/ \ РІ—СІ. СН9\ / МНо I СІ Остается совершенно непонятной невозможность изомерной формы, отвѣчающей соли II основанія Рейзе 1), а именно СІ — ЫН> / \сж Рі | \ /СН. сі—мн2 Если при этомъ исключить, какъ малоустойчивый, третій нзомеръ строенія:
105 Далѣе невозможно объяснить, почему изъ двухъ изомеровъ МНз = Ріу/р.Нз С1 Соль Пейроне. _ /НН3 —СІ \МН3 — СІ Соль ІІ-го основанія Рейзе. Именно соль Пейроне, а не соль ІІ-го основанія Рейзе спо- собна фиксировать этилендіаминъ и переходить въ соединеніе РіЕп(ПН3)2С12, между тѣмъ какъ по Кпасону, сдѣдовало бы ожидать какъ разъ обратнаго. Къ сказанному прибавимъ, что какъ показалъ Іёргенсенъ, изъ соединенія [Рі.2Еп]С12, которому, по Класону, слѣдуетъ придать строеніе: /СІ /ИН. мн.\ сн2 Ч / сн Рі или СН. // \ сн2 \т> ын./ \С1 ни дѣйствіемъ НС1, ни нагрѣваніемъ не удалось получить тѣла [РіЕпС12]. Координаціонныя формулы Вернера вполнѣ удовлетвори- тельно объясняютъ эти отношенія. Наоборотъ, если принять под- черкиваемую Классномъ большую прочность связи Рі — ЫН3С1 ('соотв. Рі— ЫН.^СІ) по сравненію Рі = ИН3 (соотв. Рі = ЫН2—), то причина, по которой невозможно отщепленіе этилендіамина изъ [Рі.2Еп]С12 остается неясной. Подобно этилендіамину ведетъ себя пропилендіаминъ, а равно и другіе 1, 2 диамины. Наконецъ по опытамъ студ. Вс. Субботина и моимъ, по- видимому, одинъ только изомеръ отвѣчаетъ также тѣлу ,С.Н5 5\ С1\ / хсн. Рі ' С/ \ сн. С.Н3 и его аналогамъ.
106 Правда, въ самое послѣднее время Рамбергу *) удалось получить платиновое соединеніе этил - тіогликолевой кислоты С2Н5-—3—СН2 — СООН въ двухъ изомерныхъ модификаціяхъ, отвѣчающихъ одной и той же мопекулярной формулѣ, причемъ одно изъ этихъ соединеній съ т. пл. 204°—205°, окрашенное въ канареечно-желтый цвѣтъ, образуется при дѣйствіи ультрафіо- летовыхъ лучей на безцвѣтный изомеръ съ т. пл. 189 — 190° получающійся обыкновеннымъ путемъ (изъ тіокислоты и КзРЮІ^). Этимъ соединеніямъ приходится приписать циклическое строе- ніе. Легко однако видѣть, что и здѣсь изомерія ихъ находитъ себѣ (благодаря несимметрическому строенію) вполнѣ правдо- подобное объясненіе, съ точки зрѣнія теоріи Вернера, какъ это видно изъ слѣдующихъ схемъ: С,Н5 С.ЭН5 СН9 —3\ /5- СНо I і со — о/ \О — СО СоН5 I СН9 — з\ /о —со И I Рі I СО — О/ \3 — сн, ін5 Въ связи съ этимъ обстоятельствомъ я хотѣлъ бы обратить вниманіе на одинъ случай, замѣченный мною и ближе изу- ченный въ моей лабораторіи г. студ. Тищенко и Б. П. Афа- насьевымъ, но до сихъ поръ еще не опубликованный. Диоксиминъ никкеля, отвѣчающій диоксиму СН3 — С:ЫОН — СН : ЬЮН, получается изъ своихъ, составляю- щихъ сначала всегда въ видѣ тонкихъ иголъ вишнево- краснаго цвѣта, которыя затѣмъ весьма легко переходятъ въ болѣе крупные таблицевидные кристаллы о р а н ж е в а г о цвѣта. Послѣдніе при нѣкоторыхъ условіяхъ напр. при перекристалли- заціи изъ горячаго хлороформа отчасти способны вновь пере- ходитъ въ вишневокрасную модификацію. Изученіе свойствъ этихъ двухъ соединеній заставляетъ меня думать, что мы и въ данномъ случаѣ имѣемъ дѣло съ проявле- ]) Ь. КатЬег^, 2еіІ8с1іг. іііг апог^. СИетіе 50, 440- Вегі. Вег. 43, 580.
107 ніемъ изомеріи, подобнымъ тому, которое было описано Рам- б е р г о м ъ: СН3—С = МО \ /МО = С-СН3 [ ЬН і Н— С = МОН/ \МОН=С— н СН3—с МОН \ /МОН = С - сн3 I Ыі I Н—С = МО / \МО = С — н Очевидно, что и въ этомъ случаѣ мы не имѣемъ никакого противорѣчія со стереохимическими представленіями Вернера. Также не противорѣчитъ координаціонной теоріи и весьма интересный случай изомеріи, недавно описанный Леемъ и Винклеромъ (Вег 42, 3894). Названнымъ авторамъ удалось получить гликоколевое производное трехатом- нагокобальта. въ двухъ изомерныхъ модификаціяхъ, отличающихся другъ отъ друга по растворимости, цвѣту (фіолетов. и красн.) спектру поглощенія и другимъ свойствомъ. Авторы сами даютъ этому случаю вполнѣ удовпетворительное объясненіе, счи- тая обѣ модификаціи за стереизомеры и оставаясь на почвѣ теоріи Вернера. Подводя итоги всего сказаннаго о структурной изомеріи пла- тиніаковъ, я полагаю, что Классномъ не было приведено вполнѣ убѣдительныхъ аргументовъ въ защиту развиваемаго имъ взгляда на природу и строеніе этихъ соединеній и ихъ ана- логовъ и въ тоже время противъ теоріи Вернера. Какъ на положительныя стороны теоріи Класона можно указать на то, что она 1) не покидаетъ почвы классичесскаго ученія о валентности и вообще принциповъ теоріи строенія 2) не вводитъ мало правдоподобной гипотезы относительно цѣпеобраз- наго сочетанія молекулъ амміака въ металическихъ амміакатахъ 3) даетъ удовлетворительное объясненіе для многихъ свойствъ
108 и превращеній платиніаковъ, а въ частности объясняетъ усло- вія взаимодѣйствія ихъ съ меркаптанами. Но этимъ положительнымъ сторонамъ теоріи Класона нельзя не противопоставить ряда отрицательныхъ. 1) Не вводя представленія о дополнительныхъ или побочныхъ связяхъ, Класонъ въ широкихъ предѣлахъ варьируетъ основную валентность платины, и притомъ въ такихъ соединеніяхъ, какъ изомеры Ріа>С12. 2) вводитъ гипотезу о таутомерныхъ перемѣщеніяхъ молекулъ амміака, аминовъ и т. п. въ платиніакахъ и широко пользуется ей для объясненія существованія или несуществованія изомеровъ и пр. 3) Не даетъ вполнѣ удовлетворительнаго объясненія для про- цесса присоединенія амміака и аминовъ къ платиніакамъ типа Ріа2С12 вообще, а въ частности не объясняетъ свойствъ и реак- цій этилендіаминоваго соединенія РіЕп СІ, и его аналоговъ,а равно и случаевъ изомеріи, въ послѣднее время описанныхъ I ё р г е н- сеномъ. 4) Но едва ли не самымъ главнымъ недостаткомъ этой теоріи, какъ впрочемъ и многихъ другихъ теорій, выдвинутыхъ различ- ными авторами по вопросу о строеніи неорганическихъ соеди- неній, является отсутствіе общей, широкой точки зрѣнія. Теорія основана на рядѣ предположеній, дѣлаемыхъ только асі Ьос и касающихся лишь той весьма узко очерченной области фак- товъ, среди которыхъ врщаются экспериментальныя изслѣдованія автора. Класонъ не только не сдѣлалъ попытки распространить свою точку зрѣнія на другія комплексныя соединенія Со, Сг и иныхъ металловъ, но даже не затронулъ платиново-амміачныхъ соеди- неній высшихъ типовъ (производныхъ РіХ4), циклическихъ и пр. Между тѣмъ, въ примѣненіи къ этимъ соединеніямъ взгляды Класона повидимому потребуютъ новыхъ вспомогательныхъ гипотезъ болѣе или менѣе случайнаго характера *)• 1) Только для примѣра укажу на слѣдующее. Если попытаться форму- лировать лутео кобальтовыя соли Со(МНд)еХ3 по теоріи Класона, то повиди- мому придется признать кобальтъ девятиатомнымъ /\Н3С1 К7Н3~Со КН3-С1 кн3# \нн3сі
109 — Въ виду всего сказаннаго, признавая несомнѣнный интересъ того направленія, въ которомъ ведетъ свои экспериментальныя изслѣдованія Класонъ, а равно научную цѣнность отдѣльныхъ положеній его теоріи (особенно представленія объ „ангидридной“ связи атомовъ 8, М и пр. съ Рі, приближающагося къ гипотезамъ Арреніуса, Шпигеля и Эйлера), я полагаю, что теорія эта далеко не можетъ имѣть того значенія для классификаціи комплекс- ныхъ соединеній, дпя установленія между ними общихъ соотно- шеній, какое нынѣ получила координаціонная теорія Вернера, и которое въ прежнее время, хотя и не въ такой степени, имѣла теорія Бломстранд а —I ёргенсена. Я полагаю, съ другой стороны, изъ предыдущаго изложенія также въ достаточной мѣрѣ ясно, что теорія Бломстранда— Іёргенсена для формулировки платиново-амміачныхъ и близ- кихъ къ нимъ соединеній столь же мало пригодна, какъ и для формулировки кобальтіаковъ, хроміаковъ и т. п. Остается теорія Вернера. Намъ кажется, что большинство отношеній, касающихся изомеріи платиновыхъ соединеній, съ по- мощью ея пока-что получаетъ удовлетворительное объясненіе. Будущее должно показать, подтвердятся ли или наоборотъ будутъ опровергнуты исключенія, нынѣ отчасти нарушающія эту гармонію. Во всякомъ случаѣ, не слѣдуетъ скрывать отъ себя, что въ группѣ платиновыхъ комплексовъ далеко не все еще ясно и что многіе вопросы здѣсь ждутъ своего разрѣшенія. X. Координаціонная теорія и циклическія группировки. Мы уже видѣли, что формулировка нѣкоторыхъ комплексныхъ соединеній, согласно теоріи Вернера, требуетъ признанія для нихъ циклическаго строенія. Замыканіе цикловъ при обра- зованіи комплекса должно происходить всякій разъ, когда какая либо группа занимаетъ два координаціонныхъ мѣста при одномъ и томъ же центральномъ атомѣ, т, е. черезъ посредство двухъ различныхъ атомовъ два раза соеди- няется съ этимъ послѣднимъ. Такъ образованіе цикловъ происхо-
110 дитъ при участіи этилендіамина, остатковъ щавелевой, угольной, сѣрнистой кислоты и т. д. СН2 — ЕШ2\ СО — О\ /О\ | Ме | Ме СО Ме СН2 —ЕШ2/ СО —О/ \0/ Изслѣдованія, сдѣланныя главнымъ образомъ въ нашей лабо- раторіи показали, что подобно тому какъ это имѣетъ мѣсто для органическихъ соединеній, для соединеній комплексныхъ, обра- зованіе цикла, при прочихъ равныхъ условіяхъ, повы- шаетъ степень устойчивости соединенія, и въ особен- ности въ томъ случаѣ, когда дѣло идетъ о п я т и и отчасти ше- стичленныхъ. циклахъ. Такъ, особенно стойкіе комплексы образуются при участіи 1,2 діаминовъ, щавелевой кислоты, 1,2 дисульфидовъ и т. д. При этомъ въ образованіи цикла могутъ принимать участіе какъ главныя, такъ и побочныя единицы сродства. Для примѣра остановимся на соединеніяхъ, образуемыхъ ди- сульфидами общей формулы В —8 — (СН2)п — 8— Н. съ солями тяжелыхъ металловъ. Съ солями нѣкоторыхъ металловъ, напр. платины и палладія, легко реагируютъ и даютъ весьма стойкіе комплексы не только дисульфиды, но и моносульфиды типа К28. Соли другихъ металловъ, напр. Мі, Си, менѣе склонны со- четаться съ сульфидами. Моносульфиды вообще не даютъ съ ними стойкихъ соединеній. Изслѣдованіе дисульфидовъ показало -), что комплексы образуются здѣсь только при опредѣленномъ зна- ченіи п, т. е. числа СН2 группъ, раздѣляющихъ атомы сѣры, а именно въ томъ случаѣ, когда п = 2. По теоріи Вернера, строеніе получающихся при этомъ ком- плексовъ приходится формулировать такимъ образомъ, что атомы Л. А. Чугаевъ: Изслѣдованія въобласти комплексныхъ соединеній. Москва. 1906. Дойнъ Тйг рг СЪет. К. Е. 75, 153; 76, 88. Вегі Вег. 39, 3190; 40, 181, 1973. 2) Е. ТзсЪи^аеН, Вегі. Вег. 41, 2222.
111 сѣры дисульфида съ помощью дополнительныхъ сродствъ связы- ваются съ атомомъ металла. Но въ такомъ случаѣ какъ разъ окажется, что стойкіе комп- лексы будутъ образовываться при условіи замыканія пятичленнаго кольца. Укажемъ напр., что роданистый никкель даетъ соединенія состава Ыі(8СЫ)2.2 С2Н4К289, окрашенныя въ прекрасный би- рюзовый цвѣтъ, со слѣдующими дисульфидами, въ которыхъ п = 2 СН3 — 8 — СН2 — СН2 — 8 — СН С2Н3— 8 — СН2 — СН2 — 8 — С2Н С3Н7 — 8 — СН2 — СН2 - 8 — С3Н7 С5Н31 — 8 — СН. — СН> — 8 — СЭНП С6НО — СН_, — 5 — СН, — СН, — 5 — СН, С6Н,. Наоборотъ дисульфиды: С,Н5 — 8 — 8 — С,Н> С2Н„ — 8 — СН2 — 8 — С,Н„ п = 0. п — 1. С ,Н0 — 8 — СН, — СН, — СН, — 8 — С,Н, И = 3 С2Н0 — 8 — СН, — СН2 — СН, — СН, — СН2 — 8 — С,Н, М = 5 при тѣхъ же условіяхъ, вовсе не реагируютъ съ Мі(8СМ),
112 бы мѣсто замыканіе шести и Е СН9\ / СНо 3 СН, Мі I ' СН, 5 \СН2/ \ Е аминовъ общей формулы ТШ2 — чвыя комплексныя соединенія съ Въ этихъ случаяхъ имѣло восьмичленнаго цикловъ Е СН2 — 3 । I СН2 Ыі СН2 —3 к Точно также изъ числа ді — (СН2)п— МН2 весьма устойчі солями РІ, Рд, Ыі, Со, Сг даетъ этилендіаминъ (п = 2), менѣе устойчивыя —триметилендіаминъ (п=3). Тетра и пентаметилен- діаминъ съ солями Г4і, Со и Сг или вовсе не даютъ соединеній или таковыя отличаются крайней степенью непрочности. Весьма интересный и своеобразный типъ комплексныхъ сое- диненій, на устойчивость которыхъ вліяніе особаго рода. цикли- ческихъ группировокъ сказывается особенно рельефно, мы имѣемъ въ т наз внутреннихъ комплексныхъ соляхъ, какъ ихъ предложилъ называть Лей Это комплексы, образованные атомами металла и остаткомъ какого либо амфотернаго органическаго соединенія, напр амино- кислоты. Такія соединенія нерѣдко отличаются весьма большой степенью устойчивости, іонныя реакціи въ нихъ не обнаружи ваются, ко многимъ даже энергично дѣйствующимъ реагентамъ они относятся индифферентно. И здѣсь однимъ изъ условій, опре- дѣляющихъ устойчивость, является наличность пяти и отчасти шести членнаго цикла. Изъ аминокислотъ поэтому наиболѣе устойчивые комп- лексы даютъ а, затѣмъ 0 кислоты, у кислоты не способны къ комплексообразованію. Въ этихъ соединеніяхъ кислотная группа амфотерной моле- кулы замѣщаетъ кислотный остатокъ металлической соли и сое- 1) Хейзсііг іиг ЕІекігосЬеппе 10, 854. Вгит ипб Рогпага, Аііі Кеаіе Ас. д. ѣіпсеі [5] 13, И, 26
113 диняется съ атомомъ металла при помощи главной связи, основ- ная же группа играетъ роль амміака въ металло-амміачныхъ комплексахъ и соединяется съ металломъ при помощи побочныхъ сродствъ напр: ИН2 ИН, СН2 "Си СН2 - СО - О О — СО - Мѣдная соль гликоколя. Своеобразный типъ внутреннихъ комплексныхъ солей пред- ставляютъ т. наз. ді оксимины—металлическія производныя а діоксимовъ !). Кх-С-------с-к„ ыон ыон До сихъ поръ получены діоксимины исключительно съ ме- таллами VIII группы періодической системы, а именно съ н и к- келемъ, кобальтомъ, палладіемъ, платиной, ро- діемъ, иридіемъ, мѣдью и золотомъ. Строеніе никкелеваго соединенія диметипгліоксима (реактивъ на никкепь) можетъ быть изображено напр. такой формулой: 'СН3— С = ЫО \ / ИО = С — СН3 і и* ; ІСН, — С = ЫОН • \НЫО = С — сн. Соединеніе это, такъ же какъ его гомологи, отличается не- обыкновенной прочностью и аномальной окраской. Подобно аналогичнымъ соединеніямъ платины и палладія, оно улетучивается безъ разложенія. Въ строеніи его особенно интереснымъ является то обстоя- тельство, что одинъ и тотъ же оксимидный остатокъ въ комплексной молекулѣ играетъ роль основной и кислот- ной группы. 9 Л. А. Ч у г а е в ъ: Изслѣдованія въ области комплексныхь соединеній. Далѣе ХеіЬсЬг. іиг апог§. СЬеппе 46, 144. Вегі. Вег, 39, 2692, 3382; 40, 3498; 41, 1678, 2219, 2226. 8
114 Дальнѣйшее изслѣдованіе диоксиминовъ обнаружило существо- ваніе еще слѣдующихъ соотношеній стереохимическаго характера. Оказалось, что въ тѣхъ случаяхъ, въ которыхъ а діоксимы Е-— С : ИОН — С : МОН — В существуютъ въ нѣсколькихъ стере- изомерныхъ формахъ, которымъ, по теоріи Ганша и Вернера, отвѣчаютъ слѣдующія конфигураціи; В — С---------------С - Е I I! И — ОН ОН — м В—С -----С — В I — он ОН — М зуп апіі В — С---------С — В ОН— И ОН —и атрЬі только одна, именно зуп конфигурація, способна къ образованію комплексныхъ соединеній. Эти отношенія, очевидно, напоминаютъ условія образованія ангидридовъ у двухосновныхъ органическихъ кислотъ типа фу- маровой и малеиновой. Аналогичныя соотношенія между стереохимической конфигу- раціей и комплексообразованіемъ были констатированы также для моноксимовъ, ароматическихъ дикетоновъ. СеН5 - С-------- || И — он сйн5-с ОН — и С — С6н7) о 6 5 Моноксимъ бензила, зуп кон- фигурація даетъ комплексы съ Со, Рсі, и т. ц. Моноксимъ безила, апіі конфигура- ція не способна къ образованію комплексовъ. и для оксимовъ фенил-пиридил-кетона. Зуп конфигурація образуетъ характ. комплексы съ Р1. Рсі. Си. Апіі—конфигурація не образуетъ комплексовъ.
115 Всѣ эти стереохимическія соотношенія находятся въ тѣсной связи съ той конструкціей комплексныхъ молекулъ, которая дается координаціонной теоріи Вернера, а потому они и могутъ служить однимъ изъ существенныхъ аргументовъ въ пользу этой послѣдней. XI. Строеніе многоядерныхъ металло-амміачныхъ соединеній Однимъ изъ крупныхъ успѣховъ, достигнутыхъ при участіи координаціонной теоріи, слѣдуетъ считать примѣненіе ея къ выясненію строенія и къ систематикѣ сложнѣйшихъ представи- телей металло-амміачныхъ соединеній, сдѣланное въ самое по- слѣднее время Вернеромъ и его учениками *)• Къ числу соединеній этого рода прежде всего слѣдуетъ от- нести т. наз. многоядерные кобальтіаки, соединенія весьма сложнаго состава, содержащія по нѣскольку атомовъ ко- бальта въ молекулѣ. Многіе изъ числа этихъ кобальтіаковъ мо- гутъ быть разсматриваемы какъ сложныя основныя соли. Въ по- слѣднее время Вернеру удалось при помощи координаціонной теоріи найти связующую нить между разрозненными фактами, касающимися какъ этихъ соединеній, такъ и многихъ другихъ, близко къ нимъ стоящихъ. Оказалось, что многоядерные комплексы построены по нѣко- торому общему принципу и благодаря этому могутъ быть объе- динены въ естественную группу. Притомъ строеніе этихъ соеди- неній во многихъ случаяхъ можетъ быть доказано съ помощью методовъ того же порядка, какъ тѣ, которые служатъ для опре- дѣленія конституціи органическихъ соединеній. Простѣйшіе изъ многоядерныхъ кобальтіаковъ содержатъ по два атома кобальта въ молекулѣ. Строеніе ихъ легко можетъ быть выражено координаціонными формулами, если принять, что атомы кобальта, играющіе роль центральныхъ, связаны между собой въ одно цѣлое съ помощью опредѣленныхъ атомовъ или і) См особенно А Мегпег Вегі Вег 40, 2103, 4426, 4434, 4605. 4834, 4817. Ср также болѣе раннія работы того же автора въ «ХеіізсИг. Іиг апог&. СИетіе» 16, 409 и 21, 96, а также „Кеиеге Апвсѣаиип^еп*. Стр. 185 и слѣд, гдѣ приведена остальная (болѣе старая) литература. 8*
116 атомныхъ группъ, каковыми могутъ быть: гидроксилъ (ОН), ами- догруппа ЫН2, кислородъ О или О2, нитрогруппа МО2, сульфато- группа 5О4 и т. п. Число такихъ группъ, изъ которыхъ каждая образуетъ какъ бы связующее звено (ВгйскепЬіпбипд) между атомами кобальта, можетъ мѣняться между 1 и 6. При этомъ каждая формула, конструированная на основаніи вышеизложеннаго принципа, должна удовлетворять двумъ требо- ваніямъ: сохраненію неизмѣнной валентности и неизмѣннаго координаціоннаго числа (въ данномъ случаѣ 6). Однимъ изъ простѣйшихъ примѣровъ двуядерныхъ кобальтіа- ковъ можетъ служить рядъ де каммин ъ-а м и н о-д и кобаль- товыхъ солей, которымъ Вернеръ даетъ такое строеніе: [(МН3)5Со - ИН2 - Со(НН3)5]Х5 Здѣсь два атома кобальта связаны амидной группой и обра- зуютъ одну сложную координаціонную сферу, одинъ комплексный іонъ. Общая атомность такого іона = 6 — 1=5(1 единица сродства затрачивается на насыщеніе МН2 группы). Вмѣстѣ съ тѣмъ каж- дый атомъ кобальта сохраняетъ свое координаціонное число 6. Въ октаммин-діол-дикобальтовомъ ряду (МН^Со/^у.Со^Н^ Х-І атомы кобальта связаны двумя гидроксилами, что и отражается (по сравненію съ предыдущимъ рядомъ) 1) на пониженіи числа остатковъ X, въ силу необходимости удовлетворить требованіямъ валентности (введеніе одноатомной группы ОН) и 2) на пониже- ніи числа молекулъ амміака съ 10 на 8 въ силу необходимости сохранить координаціонное число 6. Одинъ изъ двухъ гидроксиловъ можетъ быть замѣщенъ амид- ной группой: тогда получится октаммин-р. амино-дико- бальтовый рядъ (нн3)4со^°2о'усо(мн3)41х4 того же координаціоннаго типа, что и предыдущій.
117 Кромѣ того молекулы амміака могутъ быть замѣщены по- парно молекулами этилендіамина (2 МН3 = Еп), опять таки съ сохраненіемъ прежняго типа. Вполнѣ укладываются въ ту же систему и дикобальтіаки съ тремя связующими звеньями, какъ это видно изъ слѣдующихъ формулъ безъ дальнѣйшихъ объясненій: ОН (МН3)3Со ОН Со(НН313 ОН з Гексамммнъ-тріол-дикобальтовый рядъ. ИН2 (ЛН3)3СО ОН ОН Со(НН3)3 Х3 Гексаммин-р- амино-діол-дикобальтовый рядъ. В е р н е р!у удалось пооучить многоядерныя соединенія, отвѣ- чающія и еще болѣе сложному составу, напр. содержащія 4 атома кобальта въ молекулѣ. Т аковы додекаммин-гексол-тетракобальтовый рядъ: [Со(ОН)е{Со(НН3)4}3]Х1і и соотвѣтствующій рядъ, отвѣчающій этиленді амину вмѣсто амміака. [Со(ОН)6(СоЕп2)3]Х6 Въ этихъ соединеніяхъ одинъ атомъ кобальта связывается съ каждымъ изъ трехъ другихъ черезъ посредство двухъ гидрок- силовъ, общее число которыхъ т. обр. достигаетъ шести- Повидимому принципъ, на основаніи котораго конструиро- ваны всѣ эти многоядерные комплексы, является весьма общимъ. По крайней мѣрѣ Вернеру удалось формулировать аналогич- нымъ образомъ рядъ соединеній хрома, платины и другихъ металловъ. « Мы приведемъ для иллюстраціи нѣсколько примѣровъ изъ множества случаевъ, разобранныхъ Вернеромъ: (НН3)зРі^}5н2/РІ(ННі)з Диіод-гексаммин р- діамино-диплатиновый рядь (Клеве).
118 [(ГШ3)5Сг — ОН Сг(ЫН3)0]Х„ Декаммин-оксодихромовый рядъ (рэдохромовыя соли Іергенсона). [(ЫНд)0Сг — О — Сг(ЛН3)5] Х4 Декаммин-оксодихромовый рядъ Іергенсенъ; Многія изъ соединеній, которыя можно разсматривать, какъ многоядерные комплексы, встрѣчаются въ природѣ, образуя раз- личные минералы. Сюда относится цѣлый рядъ основныхъ и двойныхъ солеи, разобранныхъ Вернеромъ въ одномъ изъ его послѣднихъ ме- муаровъ. Приведемъ опять лишь нѣсколько примѣровъ Си^Си), ЗО4 Сі/^Си), 1 (ЛО3)2 брохантитъ гергардитъ апатиты /Сив(РО1)2^СиЕ2, ^Си3(РО4)2^3СиС12 {РЬ3(ѴО4)2}3РЬС12 и т п Далеко не для всѣхъ приведенныхъ примѣровъ строеніе соотвѣтствующихъ соединеніи могло быть доказано Однако, какъ уже было упомянуто, такія доказательства были даны Вер- неромъ въ цѣломъ рядѣ случаевъ При этомъ слѣдуетъ отличать два типа реакцій Съ помощью реакцій солевого обмѣна (іонныхъ) опредѣляется составъ ко- ординаціонныхъ сферъ Для выясненія болѣе деталь- наго строенія внутренней сферы служатъ уже реакціи иного характера, напоминающія такія превращенія неіонизированныхъ органическихъ соединеній, какъ напр замѣщеніе галоида на гидроксилъ и обратно, процессъ этерификаціи и т п Одной изъ типичныхъ реакціи второго рода, нашедшихъ при- мѣненіе для этой цѣли, является дѣйствіе на многоядерные ком- плексы минеральныхъ кислотъ, напр НС1 Вернеръ показалъ, что при этомъ гидроксильная группа, связанная съ металлами (во внутренней сферѣ) соединяется съ
119 водородами кислоты и даетъ воду, которая остается въ связи съ металломъ, т. е. получается акво-соль. Реакція эта была сначала прослѣжена на болѣе простыхъ случаяхъ (на одноядерныхъ комплексахъ), причемъ оказалось, что остатокъ X кислоты НХ переходитъ во внѣшнюю сферу по схемѣ. Ме—ОН] 4-НХ = Ме -- ОН2] X. Когда дѣло идетъ о многоядерномъ комплексѣ, то кислотный остатокъ X просто становится на мѣсто гидроксила. Сложный радикалъ при этомъ расщепляется на простѣйшіе комплексы, природа которыхъ и даетъ указанія относительно структуры исход- наго вещества. Въ качествѣ примѣра примѣненія этого метода можно при- вести здѣсь ту самую реакцію, съ помощью которой Ве онеру удалось получить віолеокобальтовыя соли [Со(НН3)4С12]Х: (ЫНз^Содн Со (МН3)4 С14Н-2НС1= (ИН3)4СоС12 С14 Со(НН3)4(Н2О)о) сі3. Въ этомъ случаѣ октаммин-діоловый кобапьтіакъ расщепляется на два одноядерныхъ кобальтіака: на вышеупомянутую віолео- соль, и на хлоридъ диаквотетраммино кобальтоваго ряда. Аналогичное расщепленіе претерпѣваетъ подъ вліяніемъ со- ляной кислоты соотвѣтственное производное этилендіамина [ОН Еп2Со он СоЕп2]Х4, съ образованіемъ віолео соли идиакво-соли СоЕп2(Н2О)2 ^Х3. СоЕп2С12 Не менѣе наглядно доказывается строеніе сопей гексаммин- тріол-дикобальтоваго ряда при помощи слѣдующей реакціи: ОН (НН3)3СоОН Со(НН3)3 ОН ЗНС1 = Со(ІЧН3)5С13 4- Со(МН3),(Н,О)3 СІ
120 XII Значеніе координаціонной теоріи Вернера для систематики главнѣйшихъ соединеній высшаго порядна. Мы видѣли, что координаціонная теорія объединяетъ и освѣ- щаетъ слѣдующія стороны дѣла, выясняющіяся при изученіи комплексныхъ соединеній 1 Существованіе опредѣленныхъ типовъ и доминирующее значеніе числа 6 2 . Соотношеніе между природой даннаго комплекса и способ- ностью радикаловъ, входящихъ въ его составъ, къ іонизаціи и къ реакціямъ солевого обмѣна. 3 Существованіе различныхъ видовъ изомеріи среди ком- плексныхъ соединеній. Въ связи съ этимъ, координаціонная теорія даетъ возмож- ность громадное множество комплексныхъ соединеній располо- жить въ стройную систему, по своей законченности до извѣстной степени напоминающую систему органическихъ соеди- неній Въ этомъ несомнѣнно заключается большая заслуга Вернера. Всю совокупность химическихъ соединеній онъ раздѣляетъ на два крупныхъ отдѣла на соединенія перваго порядка и на соединенія высшаго порядка. Къ первымъ принадлежатъ простѣйшія соединенія, во первыхъ бинарныя напр. НС1, Н2О, К], ]С13, ]Е5, 8ЕЬ, СО2, СН4, 5О3, Р3О5 ит. д , затѣмъ соединенія, образованныя тремя элементами, но построенныя по тому же типу, что и бинарныя, напр. О = С = 8, /Е Вг \ ~ / СІ м иг_Е ОЧм /Р Вг/С\С1 Ма 0 Н’ 0 —Е О/-М \Р и т. п Эти тройныя соединенія уже составляютъ какъ бы переходъ къ соединеніямъ высшаго порядка Къ числу этихъ послѣднихъ Вернеръ относитъ все громадное большинство извѣстныхъ химическихъ соединеній, построенныхъ болѣе чѣмъ изъ двухъ
121 элементовъ. Къ классификаціи этихъ соединеній онъ и присту- паетъ, пользуясь содѣйствіемъ координаціонной теоріи, т. е. при- мѣняя тѣ принципы и пріемы, сущность которыхъ уже была вы- яснена въ предъидущемъ изложеніи. Мы не можемъ, конечно, здѣсь слѣдовать за Вернеромъ, излагая итоги той колоссальной работы, которую ему пришлось продѣлать при просмотрѣ и систематизаціи огромнаго числа соеди- неній высшаго порядка. Мы ограничимся здѣсь только указаніемъ на важнѣйшіе изъ достигнутыхъ имъ въ этомъ направленіи результатовъ. Вернеръ послѣдовательно примѣняетъ принципы коорди- націонной теоріи къ формулировкѣ и классификаціи двойныхъ галоидныхъ солей и ихъ аналоговъ двойныхъ ці анистыхъ и роданистыхъ соединеній, соединеній высшаго порядка, образованныхъ окислами и сульфидами, къ числу ко- торыхъ относятся и гидраты, далѣе соединеній, образованныхъ нитридами, фосфидами, карбидами и пр. Мы уже видѣпи, что наиболѣе удачные результаты были по- лучены въ примѣненіи координаціонной теоріи къ обширной группѣ металло-амміачныхъ соединеній, особенно Рі, Со и Сг, отчасти также КЬ, Си и ІЧі. Но и за предѣлами этой области теорія Вернера несомнѣнно сдѣлала свое дѣло, хотя и съ различнымъ успѣхомъ, въ зависимости отъ характера тѣхъ сое- диненій, съ которыми въ каждомъ данномъ случаѣ приходилось встрѣчаться. Мы остановимся здѣсь прежде всего на нѣкоторыхъ резуль- татахъ, полученныхъ Вернеромъ относительно двухъ клас- совъ соединеній высшаго порядка: комплексныхъ солей и гидратовъ, и притомъ слѣдуя тому самому пути, который са- мому Вернеру далъ возможность до извѣстной степени ра- зобраться въ этихъ двухъ крупныхъ классахъ соединеній. Этотъ путь заключается прежде всего въ отысканіи связи и аналогіи между гидратами и комплексными солями съ одной стороны гид- ратами и металло-амміачными соединеніями—съ другой. Послѣд- нія, какъ лучше другихъ изученныя въ смыслѣ строенія, служатъ при этомъ какъ бы опорнымъ пунктомъ.
122 XIII. Комплексныя соли и амміакаты Подъ именемъ комплексныхъ солей, въ тѣсномъ смыслѣ этого слова, разумѣются двойныя соли, способныя, благодаря своему постоянству,диссоціироватьсъ образованіемъ комплексныхъ іоновъ, не свойственныхъ ихъ компонентамъ. Желтая и красная соль, К4[РеСу6] и К3[РеСу6] могутъ слу- жить типичными примѣрами комплексныхъ солей. Однимъ изъ важнѣйшихъ результатовъ, къ которымъ привела теорія Вернера, въ смыслѣ классификаціи комплексныхъ соеди- неній, и является установленіе взаимоотношеній между металло- амміачными соединеніями и комплексными солями. Это взаимо- отношеніе съ ясностью вытекаетъ уже изъ постепеннаго пере- хода отъ типичнаго амміаката [Рі(ЫН3)г.]С14 къ типичной комп- лексной соли [РЮ16]К2, которыми мы иллюстрировали основныя положенія координаціонной теоріи. Рядъ кобальтіаковъ, начинающійсяотълутеосолей [Со(МН3)6]С13 и замыкающійся сопямй типа [Со(ПО2)6]Ме3 представляетъ другой примѣръ совершенно аналогичнаго характера. Въ качествѣ третьяго примѣра приведемъ рядъ кобальтіа- ковъ, производныхъ диметилгліоксима СНз-С------ I Г4ОН ---С — СН3 || или для сокращенія ИН2, ІЧОН изученныхъ въ нашей лабораторіи: Вещество. Молекулярная электропровод ность Разведеніе въ литрахъ. Со(ЪІН3)2В2Н2 СІ 97,4 1000 2Н'2 0,50 2000 ІЧО.Э—. и С І4О.2°—’ К 93,4 1000 О Терминъ ..амміакатъ" впервые предложенъ проф. В. В. Курило- вымъ. см. его соч. „Къ ученію объ амміакатахъ". Екатеринославъ. 1905.
123 Въ значительной степени благодаря этимъ сближеніямъ, яви- лась возможность съ одной стороны расширить самое понятіе о комплексныхъ соляхъ, а съ другой поставить на болѣе прочную почву ихъ формулировку, согласно координаціонной теоріи. Не входя въ подробности, я ограничусь приведеніемъ нѣсколь- кихъ типичныхъ примѣровъ, иллюстрирующихъ строеніе ком- плексныхъ солей, принадлежащихъ къ различнымъ группамъ. Галоидныя соли СІ і СІ—Аи СІ СІ К Е । Е— В - Е — СІ (ИН4)2 Этимъ формуламъ можно противуположить предложенныя Бломстрандомъ и до сихъ поръ защищаемыя нѣкоторыми химиками: С1\ /С1=С1 —К С1Х \С1=С1 —к В — Е—Е — К и т. д. Формулы Бломстранда однако не отвѣчаютъ дѣйстви- тельному характеру галоидныхъ солей, какъ это особенно ясно слѣдуетъ изъ превращеній платиново-хлористоводородной кислоты [РіС16]Н2 и ея производныхъ. Изслѣдованія Кольрауша, Г и т- торфа и Сальковскаго, а особенно М і о л а т и ]) показали, А. ІѴегпег Кекеге А и 8 с й а и и п &е п, стр. 37 и слѣі
124 что можно приготовить рядъ соединеній, представляющихъ послѣ- довательныя стадіи гидролиза кислоты Н2РіС16. Г“ "~1 СІ с;>нс1-и г:, сі— и СІ СІ СІ СІ ОН н ОН н н н он - ]н он^н Всѣ эти соединенія представляютъ изъ себя двухосновныя кислоты, дающія характерныя соли, напр. [РіС14(ОН)2] Ад3 и пр. и во всѣхъ своихъ свойствахъ показывающія между собой пол- ную аналогію При дѣйствіи избытка хлористаго водорода всѣ онѣ переходятъ въ [РіС16]Н2 Изъ всего этого слѣдуетъ, что между ними должны суще- ствовать весьма простыя структурныя отношенія и что слѣдова- тельно атомы хлора и гидроксильныя группы должны быть оди- наковымъ образомъ связаны съ платиной !), что и находятъ себѣ выраженіе въ вышеприведенныхъ координаціонныхъ фому- лахъ, но не въ формулахъ Бломстранда Аналогичныя данныя были получены БелуччииПаравано для кислотъ Н2[РЬС16] и Н2[ЗпС16] Прежде чѣмъ покончить съ двойными галоидными солями остановимся еще на одномъ поучительномъ случаѣ, какъ бы стоя- щемъ въ противорѣчіи съ теоріей Вернера Существуетъ рядъ комплексовъ слѣдующаго состава 8ЬС17Мд 9Н9О, ЗЬСЦЕе 8Н,О, 8ЬС17(Н СИіп)2.Н2О. і) То обстоятельство, что двѣ ОН группы (или одна ОН и одинъ СІ или два хлора) связаны съ Рі дополнительными средствами, отражается на томъ что тотько два атома водорода переходятъ во внѣшнюю сферу
125 Повидимому въ нихъ съ атомомъ сурьмы связано болѣе 6 атомовъ галоида. Вейнладъ и Шмидтъ х), показали однако, что во всѣхъ этихъ соединеніяхъ, (если ихъ изслѣдовать въ свѣ- жихъ растворахъ, подкисленныхъ НМО3), только 6 атомовъ хлора непосредственно не осаждаются ляписомъ. Слѣдовательно, во внутренней сферѣ содержится радикалъ 8ЬС16, остальной же хлоръ относится къ внѣшней сферѣ: СІ С1\ | СІ — 8Ь — СІ 01/ | СІ Мд — СІ Ш 9Н2О С1\ і 01 —8Ь СІ/ | С1 8Н2О Ціанистыя и роданистыя соли: ~СМ\ ш . СМ—' СМ—Ее.СМ— .СМ/ . СМ— _ К3 'СМ\ III . СМ—’ СМ—Со. СМ— .см/ .СМ—_ ’8СМ\ ПІ.8СМ — 8СМ - -Сг.ЗСМ— _8СМ/ . 8СМ— _ . 8СМ 8СМ/ * 8СМ Изъ этихъ немногихъ примѣровъ видно, что двойныя ціани- стыя и роданистыя соли различныхъ металловъ, при помощи теоріи Вернера могутъ быть также формулированы на осно- ваніи одного общаго принципа. Несостоятельность прежнихъ попытокъ выразить строеніе двойныхъ ціанистыхъ солей напр., х) /еііясЬг. ійг апог&\ СЬетіе. 44, 41. Эти изслѣдованія интересны по- тому, что представляютъ весьма хорошій примѣръ того, какимъ образомъ могутъ иногда объясняться случаи кажущагося несогласія координаціонной теоріи съ фактами. Не слѣдуетъ забывать, что въ двойныхъ сурьмяныхъ со- ляхъ Вейнл а и д а и Шмидта только потому удалось найти источникъ противорѣчія, что соли эти отличаются сравнительно большой прочностью.
126 красной и желтой соли, вытекаетъ изъ опытовъ Фрейнда ]) и Бамбергера* 2), какъ на то и было указано Верне- ромъ 3 4 * *). Особенно интересно, что координаціонная теорія безъ осо- баго затрудненія позволяетъ формулировать такія комплексныя соли смѣшаннаго типа, какъ соли нитро-пруссидной ки- слоты и ея производныхъ, которыя были подробно изучены К. Гофманомъ . СМ — ’СМ\ . СМ— СМ— Ре. СМ — ІСМ/ .МО СМ\ Ре СМ/ . СМ— . СМ— . МО. - СМ\ Ре СМ/ . СМ- .СМ— . СМ— . А5О3Н2 —-* Ма4 Комплексныя соли кислородныхъ кислотъ. Въ качествѣ примѣровъ мы приведемъ производныя только двухъ кислотъ. а) Щавелевой: — О — С=О О = С — О—' 1 /И \ I О = С — О7 Х О — 0 = 0 _ /— о— 0=0 ѵ I ' о=с—о и Ь) Сѣрнистой: ЗОз р(. — 5О3 50, 5О3 ^а6 і) Вегі. Вег 21, 935. 2) Вегі. Вег 26, 480. 3) \Ѵ е г п е г Аап, д. Сйетіе. 322. 4) Ср. по поводу формулировки этого и послѣдующихъ соединеній Зоигп. іпг ргакі. СЬегпіе, К. Г. 75, 1553; 76, 88, а также въ настоящемъ очеркѣ глава X координаціонная теорія и циклическія группировки.
127 Для двухатомной платины извѣстенъ рядъ [Рі(8О3)3]Ме4, а для трехатомныхъ металловъ Со, КИ. еіс. соединенія []г(8О3)3]Ме3 и т. п. Весьма возможно, что строеніе ихъ можетъ быть выражено слѣдующимъ образомъ: если принять во вниманіе существованіе двухъ таутометныхъ формъ сѣрнистой кислоты: #0 Н —5=0 \0Н 5 = 0 и ОН Съ такой формулировкой вязалось бы и то обстоятельство, что для упомянутыхъ трехатомныхъ металловъ почти всегда встрѣчаются формы съ координаціоннымъ числомъ 6. Какъ уже было указано, между устойчивыми комплексными солями и двойными солями, распадающимися при раствореніи въ водѣ на свои составляющія (квасцы, карналлитъ и т. п.). су- ществуетъ рядъ переходныхъ формъ. Вернеръ показалъ, что въ общемъ, его теорія примѣнима ко всѣмъ сюда относящимся случаямъ. Разумѣется однако координаціонное строеніе мало- устойчивыхъ двойныхъ солей не можетъ быть доказано экспе- риментально обычными способами. XIV. Гидраты и амміакаты. Одной изъ самыхъ трудныхъ, и вмѣстѣ съ тѣмъ заманчи- выхъ областей приложенія теоріи Вернера является область гидратовъ. Громаднымъ затрудненіемъ при классификаціи этихъ
128 послѣднихъ является почти полная невозможность эксперимен- тальнымъ путемъ опредѣлить природу тѣхъ іоновъ, на которые они распадаются при электролитической диссоціаціи, иначе го- воря выяснить способъ распредѣленія молекулъ воды между ко- ординаціонными сферами. Съ одной стороны, гидраты мѣняютъ свой составъ при ра- створеніи въ водѣ, съ другой они въ громадномъ большинствѣ случаевъ слишкомъ непрочны) для того, чтобы сохранить свой составъ въ неводныхъ растворителяхъ напр. въ алкоголяхъ, въ ацетонѣ и проч. Чаще всего приходится поэтому идти ощупью, писать коорди- націонныя формулы, болѣе или менѣе гадательныя, и лишь въ очень немногихъ случаяхъ удается попучить прочно обоснован- ные результаты. Весьма замѣчательнымъ примѣромъ въ этомъ отношеніи являются стойкіе гидраты хромовыхъ солей, относи- тельно которыхъ я сошлюсь на то, что было уже сказано по по- воду явленій гидратной изомеріи. Кромѣ существованія такихъ стойкихъ гидратовъ, есть еще по крайней мѣрѣ два обстоятельства, указывающихъ на возмож- ность примѣнить къ гидратамъ начала координаціонной теоріи. Во первыхъ, среди гидратовъ, также какъ и среди другихъ комплексовъ, часто повторяется тотъ „шестерной" типъ, который сыгралъ руководящую роль при созданіи всей теоріи Вернера1). Во вторыхъ, и это особенно важно, рядъ фактовъ указываетъ на существованіе непрерывнаго перехода между амміака- тами и гидратами. Мысль о томъ, что амміакъ и вода въ соединеніяхъ съ металлическими солями играютъ весьма сходную роль, не новая. Однимъ изъ первыхъ ее высказалъ Д. И. Менделѣевъ 2). По отношенію къ кобальтово-амміачнымъ соединеніямъ и ихъ аналогамъ ее подробно развилъ и подкрѣпилъ обширнымъ опыт- нымъ матеріаломъ Іёргенсенъ 3). О Примѣры см. напр. въ №иеге Акяскаиип&еп 1909. Стр. 145. 2) Ж. Русск. Ф X. О. 2, 91. См. также соотв мѣста въ Основахъ Химіи. Далѣе: И. Лучахъ, Ж. Р. Ф. X. О. 4, 28. €р. также болѣе раннія указа- нія Р о з е въ Ро§&. Апп. 20, 163. 3) Особенно Лоиіп. ійг ргакѣ Сйетіе 29, 409.
129 Хорошей иллюстраціей можетъ служить классическій случай аналогіи между лутео и розео солями [Со(ГШ3)е] Х3 и [Со(ГШ3)й. Н2О] Х3 Въ обѣихъ соляхъ всѣ три X имѣютъ характеръ іоновъ. Потеря 1 мол. воды также какъ потеря 1 мол. амміака ]) ведетъ къ пе- реходу одного изъ остатковъ X въ неіонизированное состояніе Послѣднія изслѣдованія Вернера и его учениковъ еще дальше расширили и дополнили область этой аналогіи. Укажемъ хотя бы на слѣдующій рядъ [Сг(”й°5]сі, гг(ЩО)з г*] сг(Н2О)4 сі ГсгШ 01 СІ Сг(ГШ3)3Р3 [ (НН3)2^13 [Сг(н2°)б^з для полноты котораго не хватаетъ только соединенія (Н20) ЫН С13, пока еще не полученнаго. Слѣдующій рядъ, хотя и менѣе полный, все же весьма по- учителенъ сі Сг СІ2°г(ГШ3^ сі СІ Гт-(^2О)2 рі С12Сг(Н2О)4 СІ. Только что указанныя соображенія даютъ нѣкоторое право формулировать большинство солей типа МеХп. 6Н2О по схемѣ [Ме(Н2О)6]Х3, хотя изомерія галоидныхъ соединеній хрома и за- ставляетъ насъ въ этомъ отношеніи быть крайне осторожными. Все, что мы въ сущности можемъ сказать о гидратахъ, отвѣ- чающихъ написанной общей формулѣ, это то, что они уклады- ваются въ рамки теоріи Вернера. Но извѣстенъ цѣлый рядъ гидратовъ съ большимъ содержа- ніемъ воды въ частицѣ, нежели 6. Изъ нихъ особенно характерны кристаллизующіяся съ 12 и 7 частицами Н20. 3) Послѣднняя можетъ быть практически осуществлена только для соотв. хромоного ряда [Со6ЫН3] Х3. 9
130 Приведемъ нѣсколько примѣровъ. Съ 12 частицами: Мд(Н2О)12РЮ1б Мп(Н2О)12РіС16 Мд(Н2О)12РІВг6 Мп(Н2О)12РІВгЛ 2п(Н2О)12РІВг6 Си(Н2О)12РШг6 7п(Н2О)12(АиС14)2 Си(Н2О)12РЦѳ квасцы. Ме,Ме///(2О4)2СН2О)12. Съ 7 частицами. Купоросы. 2п8О4.7Н,О, Пі8О4.7Н2О, Мп8О4. 7 Н2О и т. д. Слѣдуетъ ли въ существованіи этихъ солей видѣть противо- рѣчіе съ координаціонной теоріей? Я полагаю, вмѣстѣ съ Вернеромъ, что для этого нѣтъ достаточныхъ основаній. Конечно, то или иное объясненіе, ко торое мы дадимъ возникающему здѣсь противорѣчію, останется болѣе или менѣе гадательнымъ, до тѣхъ поръ, пока не будутъ найдены надежные методы для экспериментальнаго рѣ- шенія вопроса о строеніи этихъ гидратовъ, но возможность выхода изъ затрудненія есть, на что и было указано самимъ Вернеромъ. Такъ, въ двѣнадцативодныхъ гидратахъ можно принять су- ществованіе полимеризованныхъ частицъ воды (Н2О)2. Въ семи- водныхъ гидратахъ можно считать вѣроятнымъ, что только 6 мо- лекулъ ея принадлежатъ металлу, седьмая, вѣроятно, связана съ остаткомъ 8О4. Въ пользу такого взгляда Вернеръ приводитъ между про- чимъ тотъ извѣстный фактъ, что число молекулъ Н2О понижается до 6, если соли, дающія семиводные гидраты, комбинировать въ двойныя соли съ такими сульфатами напр. К28О4, (МН4)28О1, которые сами кристаллизуются безъ воды. Правильны или не правильны эти объясненія, это конечно покажетъ будущее, но во всякомъ случаѣ, было бы ошибочнымъ заключить изъ предыдущаго, что теорія Вернера потерпѣла фіаско на гидратахъ. Въ громадномъ большинствѣ случаевъ для
131 ея твердо обоснованнаго примѣненія здѣсь просто не достаетъ подготовленной почвы, но это не значитъ, что такое примѣненіе невозможно. Въ тѣхъ случаяхъ (соли хрома, смѣшанные гидраты-ам- міакаты) гдѣ это позволяютъ обстоятельства дѣпа, такое примѣ- неніе уже дапо весьма интересные результаты. Въ настоящее время все дѣпо очевидно за экспериментальной методикой. Въ осо- бенности важно было бы найти надлежащіе пріемы для изслѣ- дованія гидратовъ въ твердомъ состояніи, иными словами, въ условіяхъ, гарантирующихъ неизмѣнность ихъ состава. Въ заключеніе, скажемъ нѣсколько словъ о другихъ теоріяхъ, предложенныхъ для формулировки кристаллогидратовъ. Оставляя въ сторонѣ болѣе старыя попытки, напр., Вюрца и др., имѣющія нынѣ только историческій интересъ, остановимся прежде всего на примѣненіи къ данному случаю взглядовъ Бломстранд а—1 ёргенсена. Въ гидратахъ названные уче- ные принимаютъ цѣпеобразное расположеніе молекулъ воды и., соотвѣтственно этому, допускаютъ четырехатомность кислорода, напр. въ группировкѣ: Н Н Н НН Н Ме — О — О — О — Хит. д. Для провѣрки такого представленія о структурѣ гидратовъ мы имѣемъ слишкомъ мало данныхъ. Основной недостатокъ раз- бираемой теоріи, сказывающійся на амміакатахъ и выражаю- щійся въ возможности слишкомъ большого числа формъ, оче- видно остается и для даннаго случая. Съ другой стороны, не- пригодность теоріи Бломстранд а—I ёргенсена въ при- мѣненіи къ амміакатамъ, значительно понижаетъ ея значеніе для формулировки гидратовъ, разъ что близкая аналогія между тѣми и другими можетъ считаться доказанной. Двѣ другія теоріи, касающіяся строенія гидратовъ развиты рус- скими учеными Ф. М. Флавицкимъ и Н. А. Морозовымъ. Первая изъ этихъ теорій, названная авторомъ теоріей 9*
132 — химическихъ формъ, стоитъ всецѣло на почвѣ структурно- химическихъ представленій. Наиболѣе подробно и послѣдовательно теорія Ф. М. Ф л а- вицкаго была развита въ примѣненіи къ гидратамъ галоид- ныхъ солей, а потому и намъ удобнѣе всего будетъ разсмотрѣть ее на этомъ конкректномъ примѣрѣ. Считая галоиды семиатомными, авторъ производитъ гид- раты, какъ галоидоводородныхъ кислотъ, такъ и ихъ солей, отъ „ортоформы", отвѣчающей типу р МеС1~рЗН2О = Ме —I ^ОН / Н \он \он Такимъ образомъ, максимальное число молекулъ воды, при- ходящееся на одинъ атомъ галоида = 3. Въ тѣхъ случаяхъ, гдѣ это число превосходится, авторъ допускаетъ высшую атомность кислорода (гидраты высшаго порядка). Не входя въ дальнѣйшія детали этой весьма послѣдова- тельной и логически цѣльной теоріи, мы ограничимся только разсмотрѣніемъ одного особенно существеннаго ея пункта. Теорія химическихъ формъ принимаетъ что вода въ гидра- тахъ галоидныхъ солей связывается атомами галоидовъ. Но именно это основное допущеніе, частью само по себѣ, частью, благодаря нѣкоторымъ слѣдствіямъ, изъ него вытекающимъ, становится въ противорѣчіе съ фактами. 1. Въ тѣхъ случаяхъ, гдѣ распредѣленіе воды въ молекулѣ получаетъ экспериментальное обоснованіе, напр. въ фіолетовыхъ гидратахъ солей окиси хрома Сг(Н2О)6Х3, непосредственно оче- видно, что вода входитъ въ составъ сложнаго радикала и связана такъ или иначе съ металломъ. Можно расходиться во мнѣніяхъ относительно способа этой связи и становиться въ этомъ отно- шеніи на ту или другую точку зрѣнія (Б л о м с т р а н д а—I е р- генсена, Вернера или какую либо иную), но во всякомъ случаѣ не подлежитъ сомнѣнію что напр. въ фіолетовомъ гид- ратѣ хлорнаго хрома и во всѣхъ соотвѣтствующихъ ему соляхъ
133 фіолетоваго ряда 6 молекулъ воды связаны не съ хлоромъ или инымъ отрицательнымъ остаткомъ молекулы (аніономъ), а съ хромомъ. 2. При близкой аналогіи между гидратами и амміакатами, теорія, формулирующая строеніе первыхъ, должна быть пригодной и для вторыхъ. Притомъ между способомъ связи воды и амміака въ молекулѣ гидрата комплекснаго соединенія не должно быть существенной разницы (этому требованію удовлетворяютъ теоріи Бломстранд а—I ёргенсена и Вернера). Хотя теорія химическихъ формъ и не получила примѣненія къ металлоамміачнымъ соединеніямъ, но въ въ виду вышеска- заннаго, едва ли ихъ можно было бы формулировать иначе, какъ допуская присоединеніе амміака къ атомамъ галоидовъ и во- обще къ кислотнымъ остаткамъ данной соли, напр. по слѣдую- щему типу: Ме— Но такое допущеніе еще въ большей степени прориворѣчипо бы суммѣ имѣющихся у насъ въ распоряженіи данныхъ, нежели аналогичное допущеніе въ примѣненіи къ гидратамъ. Не говоря уже о томъ, что типъ металл-амміачныхъ соеди- неній (разумѣется при условіи ихъ достаточной прочности), со- храняется безъ измѣненія въ рядѣ солей и совершенно не за- виситъ отъ природы аніона, рядомъ опытовъ обмѣннаго разло- женія во множествѣ случаевъ установлено, что амміакъ тѣмъ или инымъ путемъ, но несомнѣнно связанъ съ металломъ (напр. Со, Сг, Рі, Рд и пр.). Кромѣ того, допущеніе, что молекула амміака въ металлоам- міачныхъ соединеніяхъ участвуетъ не какъ цѣлое, а предвари- тельно такъ сказать распавшись на МН2 и Н, находится въ противорѣчіи съ упомянутыми выше изслѣдованіями I ё р г е н- с е н а, показавшими, что соединенія, совершенно сходныя съ ам-
134 — міакатами даютъ такіе третичные амины, какъ пиридинъ, вовсе не содержащіе водорода при азотѣ и обладающіе весьма прочнымъ цикломъ. Замѣтимъ еще, что тоже возраженіе относится и до строенія гидратовъ. Гидратамъ МеХп . тН2О совершенно аналогичны эфи- раты МеХп , тН?О. Болѣе чѣмъ вѣроятно, что тѣ и другіе обла- даютъ вполнѣ аналогичнымъ строеніемъ. Между тѣмъ для эфи- ратовъ, разумѣется, невозможно допустить предварительнаго рас- пада молекулы К2О на К и КО съ послѣдовательнымъ присоеди- неніемъ этихъ частей къ галоиду и т. п., какъ это пришлось бы сдѣлать, согласно теоріи химическихъ формъ. Мнѣ кажется, что приведенныя соображенія заставляютъ насъ признать теорію химическихъ формъ, въ томъ видѣ, въ какомъ она была развита Ф. М. Флавицкимъ, недостаточной для фор- мулировки гидратовъ и для выреженія той взаимной связи, кото- рая существуетъ между ними и металло-амміачными соединеніями. Три года тому назадъ Н. А. М о р о з о в ъ *) опубликовалъ основы своеобразной теоріи кристаллогидратовъ, въ которой нельзя не видѣть отраженія развитыхъ имъ же остроумныхъ спекуляцій * 2), относительно структуры и происхожденія атомовъ химическихъ элементовъ. Н. А. Морозовъ считаетъ всѣ элементы какъ бы восьми- валентными, причемъ атомъ каждаго элемента имѣетъ л положи- тельныхъ единицъ сродства и 8 — л отрицательныхъ, какъ это видно изъ разсмотрѣнія слѣдующаго ряда: — + + - - н - = Ы + іВе^ -В- гСі -Х+ гСК -К + Хе = - = + - - - : : _ - + + + + + Энергія единицъ сродства у даннаго атома ослабѣваетъ, по мѣрѣ накопленія таковыхъ съ одинаковымъ знакомъ. Этимъ об- *) Ж. Р. Ф. X. О. Часть физическая 1907 г. 2) Періодическія системы строенія вещества. Москва, 1907.
135 стоятельствомъ авторъ объясняетъ, почему у щелочныхъ метал- ловъ рѣзко выраженъ электроположительный, у галоидовъ на- оборотъ электроотрицательный характеръ, а у элементовъ нуле- вой группы наблюдается полная пассивность ])- Водороду, въ видѣ исключенія, приписывается только двѣ еди- ницы сродства: одна положительная и одна отрицательная. Такимъ образомъ, у большинства элементовъ имѣются „срод- ства", болѣе сильныя и болѣе слабыя. За счетъ этихъ послѣд- нихъ, главнымъ образомъ, и происходитъ фиксація воды въ гид- ратахъ, впрочемъ не исключительно, т. к. авторъ допускаетъ также возможность напр. гидроксилированія ангидриднаго кисло- рода С = О->СХ Чтобы дать представленіе о конституціи, которая выводится т. обр. для кристалло-гидратовъ, приведемъ формулу десятивод- наго гидрата соды: Теорія эта, весьма интересная по замыслу, пока только на- мѣченная авторомъ въ общихъ чертахъ, не получила еще даль- ]) Нельзя не отмѣтить, что въ общихъ положеніяхъ теоріи Н. А. Мо- розова много общаго съ гипотезой Абегга о валентности и контрава- лентности (2еЙ8сЬг. іііг апог&. СЬетіе 39, 330), о которой мы сказали нѣ- сколько словъ въ III главѣ, но на которой мы не останавливаемся подроб- нѣе, потому что авторъ въ сущности почти не далъ своей гипотезѣ реальнаго примѣненія для формулировки строенія комплексныхъ соединеній.
136 нѣйшаго развитія и болѣе широкаго примѣненія, а потому въ настоящее время и является затруднительнымъ рѣшить вопросъ, въ какой степени она будетъ въ состояніи справиться съ тѣми задачами, которыя возникаютъ при формулировкѣ гидратовъ и особенно металло-амміачныхъ соединеній. XV. Нѣсколько словъ о приложеніи координаціонной теоріи къ формулировкѣ простѣйшихъ неорганическихъ соединеній. Въ сущности, въ мою задачу вовсе не входитъ разсмотрѣніе вопроса о структурѣ простѣйшихъ неорганическихъ соединеній, хотя бы и тѣхъ, которыя Вернеръ относитъ къ „высшему по- рядку''; однако для цѣльности картины, считаю необходимымъ и этому предмету посвятить здѣсь нѣсколько словъ. Какая связь существуетъ между комплексными соединеніями и такими веществами, какъ ЫНО3, Н28О4, Н3РО4, КСЮ3, 1ЧН4С1 и т. п.? Вернеръ между прочимъ видитъ эту связь въ сходномъ процессѣ образованія тѣхъ и другихъ изъ соединеній перваго порядка. Именно онъ считаетъ, что образованіе всякаго соединенія выс- шаго порядка начинается съ присоединенія другъ къ другу сое- диненій нисшаго порядка. При этомъ побудительной причиной для такого сочетанія является стремленіе къ насыщенію остав- шихся свободными побочныхъ сродствъ (ПеЬепѵаІепгеп). Становясь на такую точку зрѣнія, Вернеръ получаетъ воз- можность найти выраженіе для несомнѣнной аналогіи, существую- щей между многими процессами присоединенія, не находящими себѣ объясненія съ обычной точки зрѣнія. Такъ присоединеніе воды, галоидоводородовъ и галоидныхъ солей щелочныхъ метал- ловъ къ ангидридамъ кислотъ съ одной стороны, къ хлоридамъ нѣкоторыхъ металловъ съ другой, представляетъ ясныя черты аналогіи. Вернеръ поясняетъ это напр. слѣдующими сопоста- вленіями: О О I, А. 0 = 84-0Н, = 0 = 8 —0Н> о о
137 СІ СІ 2, А СІ —а1 + НоО = СІ —Аи ОН2 СІ СІ О О 1, В. О - 3 -Д НС! = 0—8 С1Н О о СІ СІ II, в СІ —Аи- НС1 = СІ—Аи С1Н I I СІ СІ Аналогія выражается здѣсь не только въ характерѣ про- цесса, но и въ природѣ получающихся продуктовъ, которые и въ томъ и въ другомъ случаѣ имѣютъ характеръ кислотъ Разница между ними заключается въ томъ, что въ однихъ случаяхъ (1,А и I, В) первоначальные продукты перегруппиро- вываются въ соединенія, отвѣчающія нашимъ обычнымъ форму- ламъ (ѴаІепгѵегЬіпбипдеп), тогда какъ это не имѣетъ мѣста въ остальныхъ. Основываясь на этихъ и еще на рядѣ другихъ соображеній, которыхъ мы здѣсь не будемъ приводить !), Вернеръ и дѣ- лаетъ попытку установить связь между соединеніями комплекс- ными и такими, которыхъ строеніе удовлетворительно выражается нашими обычными формулами Развивая свои взгляды въ вышеуказанномъ направленіи и останавливаясь между прочимъ на аналогіи между такими реак- ціями какъ Рі-4-2НН,== СІ\ Ь1Н3 СІ/ 1 СІ ын3 СІН-ЬКН Н—СІ *) Отсылаемъ за этими подробностями къ статьямъ А Вернера въ /еіівсЬг. іиг алог& СЬетіе и въ особенности къ сочиненію его „Иеиеге АпзсЬаиип&еп" на которое мы уже ссылались неоднократно
138 Вернеръ приходитъ къ своеобразной теоріи аммонія и о к с о н і я. Согласно этой теоріи, въ аммонійныхъ соляхъ, также какъ въ амміакѣ, азотъ трехатоменъ. Элементы кислотъ или воды (въ гидратѣ) присоединяются къ нему при помощи дополнительнаго сродства азота Н\ Н— М Для солей аммонія получается такимъ образомъ общая коор- динаціонная схема, построенная по четверному типу Съ этой точки зрѣнія, сравнительно просто и наглядно объяс- няется способность амміака къ солеобразованію, иначе говоря, способность его, присоединяя атомъ водорода изъ молекулы кис- лоты НХ, освобождать остатокъ X въ качествѣ аніона. Для этого стоитъ только допустить, что координаціонная емкость азота въ аммонійныхъ соляхъ = 4 Н3И 4- Н 4 СІ = [Г4Н4] 4- СІ. Вернеръ указываетъ далѣе, что согласно его представленію о природѣ аммонія, легко представить себѣ и процессъ образо- ванія аномальныхъ аммоніевыхъ солей, которыя еще недавно были большою рѣдкостью, составляли какъ бы курьезы, а въ настоящее время, благодаря изслѣдованіямъ Уилера, Вер- не о а и др , уже должны быть разсматриваемы, какъ представи- тели амостоятельнаго весьма обширнаго класса производныхъ аммонія. 3) Далеко ке столь ясной представляется проводимая Вернеромъ па- раллель между процессами присоедиі енія къ амміаку воды съ одной стороны и НС1 съ другой, что и вызвало возраженія со стороны С. Аррепіуса (Теоріи Химіи М 1907). Этотъ пунктъ однако едвали является существеннымъ въ общемъ строѣ идей Вернера
139 Образованіе подобнаго рода солей, обычно заключающихъ меньше эквивалентовъ кислоты, нежели эквивалентовъ амміака или амина, Вернеръ представляетъ слѣдующей схемой: ' КВ. 2 1^4- НХ = X- Н Параллельно „нормальнойи реакціи: Жз4-НХ= X- Н --МВа Не останавливаясь на другихъ доводахъ, приводимыхъ В е р перомъ въ пользу своей теоріи аммонія, укажемъ, что она еще недавно была съ успѣхомъ примѣнена Брауномъ для систе- матики аммонійныхъ солей. Теоріи аммонія отвѣчаютъ совершенно аналогичные взгляды, развиваемые Вернеромъ относительно тѣхъ кислородныхъ соединеній, которыя вслѣдъ за старыми наблюденіями Ф риделя СН ~І соединеніе О • НС1 , послѣ недавнихъ работъ Колли и Тикл я *), Байера и Ви л л игера 2) и др. называютъ о к с о- ніевыми и въ которыхъ многіе химики принимаютъ четыре- хатомный кислородъ, напр. сн3\ /н СН3/ \ СІ Вернеръ, наоборотъ, полагаетъ, что въ этихъ соединеніяхъ кислородъ сохраняетъ свою двухатомность, слѣдующимъ обра- зомъ соединяясь съ элементами кислотъ: СНз\0 н —СІ -Н— Вг ит. п. Благодаря такой формулировкѣ, и въ этомъ случаѣ дости- гается возможность провести аналогію съ настоящими комплек- сными соединеніями (и гидратами), а также выразить строеніе Лоигп СИет. 8ос 75 710 *) Вегі. Вег. 34, 2979. 3612
140 „аномальныхъ" оксоніевыхъ соединеній. Соединенія сульфонія К38Х затѣмъ соотвѣтствующія соединенія селена Е38еХ, олова 8п . К3Х и т. п., очевидно должны получить аналогичное толко- ваніе: Е25 -- Р — X К2—-8еЕ —Хит.п. Нельзя не признать, что въ этой именно части своей теоріи Вернеръ, по необходимости, оставляетъ много недоговореннаго, что эта сторона дѣла вообще развита имъ слабѣе 1)» нежели другія стороны координаціонной теоріи. При всемъ томъ, нельзя, однако, не видѣть, что вышеуказанное сближеніе имѣетъ ту выгодную сторону, что обращаетъ наше вниманіе на рядъ ана- логій и соотношеній между химическими соединеніями высшаго порядка, которыя раньше не получали достаточно яснаго выра- женія, или вовсе ускользали отъ вниманія изслѣдователей. На весьма интересныя теоретическія соображенія, развитыя Вернеромъ и Пфейфферомъ относительно природы основаній и кислотъ и о роли гидратаціи при ихъ образованіи, мы можемъ только указать 2). Соображенія эти, цѣли- комъ основанныя на приложеніи координаціонной теоріи къ изу- ченію комплексовъ, весьма интересны съ общей точки зрѣнія, какъ сами по себѣ, такъ и по тому освѣщенію, которое они даютъ явленію гидролиза и процессу образованія основ- ныхъ солей. XVI. Теорія В. Рамзая. Въ послѣднее время В. Рамзай сдѣлалъ интересную по- пытку 3) связать структурныя представленія съ электронной теоріей. Въ основѣ его воззрѣній лежитъ представленіе объ электронѣ какъ объ „атомѣ электричества (отрицательнаго), обладающемъ массой, существующемъ какъ въ свободномъ видѣ, такъ и въ Не вполнѣ еще ясны тѣ послѣдствія, которыя должны вытечь изъ этой части теоріи Вернера для стереохимическихъ отношеній. Ср. А. V/ егпег. ЬеИгЬиск дег ЗІегеосИеіпіе. 1904. 3) Ср. въ Меиеге „АпксНаиип^еп^. 3) 4оигп. о! Оіе СИет. 8ос. 93, 778.
141 видѣ соединеній съ элементами, и играющимъ роль связующаго звена между (обыкновенными) атомами". Число электроновъ при данномъ атомѣ и соотвѣтствуетъ (—) валентности послѣдняго. По- добно атомамъ элементовъ, электрону Рамзай придаетъ осо- бый знакъ: Е. *). Если мы возьмемъ, напр., хлористый натрій, то его можно представить себѣ состоящимъ изъ На и СІ, связанныхъ между себой электрономъ. При образованіи ИаСІ изъ натрія и хлора (нейтральныхъ) происходитъ реакція: ПаЕ4-С1 = №Е СІ, а при раствореніи хлористаго натрія въ водѣ имѣетъ мѣсто процессъ іонизаціи, причемъ электронъ переходитъ отъ натрія къ хлору, образуя хлоръ—іонъ СІЕ, а натрій лишается іона и пе- реходитъ въ состояніе катіона Па. НЕ Формулу воды можно напр. написать т. обр.: игО или НіЕоО., формулу водорода ЕНЕН, причемъ электронъ связываетъ два атома Н между собой. Въ только что изображенныхъ схемахъ обозначены, въ ви- дахъ упрощенія, только тѣ электроны, которые принимаютъ не- посредственное участіе въ осуществленіи связи между атомами. Для объясненія перемѣнной валентности Рамзай предполагаетъ что число (подвижныхъ) электроновъ, связанныхъ съ атомомъ, можетъ имѣть различныя значенія, не превосходя однако 8. Это число является т. обр. максимальнымъ. Семиатомность хлора можно т. обр. выразить схемой Е7С1. Поэтому формула хлористаго водорода (вмѣстѣ со „скрытыми" электронами) могла бы быть представлена т. обр.: НЕС1Е7, хло- ристаго натрія: ИаЕС1Е7, хлорнаго іона: Е7С1Е, свободнаго хлора Е6С1ЕС17 и т. д. Во многихъ случаяхъ „скрытые" электроны, отвѣчающіе пред- !) Въ послѣднее время, однако, какъ извѣстно, вновь получаетъ право гражданства дуалистическая гипотеза, согласно которой допускается существованіе двоякаго рода электроновъ положительныхъ и отри- цательныхъ.
142 ставленію объ остаточномъ или скрытомъ сродствѣ въ, форму- лахъ могутъ быть опущены. Прежде чѣмъ перейти къ формулировкѣ комплексныхъ сое- диненій, исходя изъ только что изложенныхъ представленій, по- смотримъ, какъ Рамзай выражаетъ строеніе амміака и аммоній- ныхъ солей Если предположить, что атомъ азота, въ силу своей пятива- лентности, ассоціированъ съ 5 электронами Е,Ы, то при образо- ваніи амміака, связь между ІЧ и Н3 осуществляется черезъ по средство трехъ новыхъ электроновъ, переходящихъ съ водорода на азотъ ЕД^Е3Н3 При этомъ азотъ становится такъ сказать нагруженнымъ до послѣдней степени (несетъ 8 электроновъ) и больше электроновъ принять не можетъ По этой причинѣ аммоній ПН4, котораго формула была бы Е ЫЕ4Н4 въ свободномъ состояніи не существуетъ. Наоборотъ соли аммонія ПН4Х способны къ существованію, ибо въ данномъ случаѣ дѣло не ограничивается переходомъ 1 (девятаго) элек- трона съ Н на И, но одновременно происходитъ и потеря одного электрона азотомъ этотъ послѣдній электронъ переходитъ на остатокъ X (напр на хлоръ въ ЫН4С1) и сооб- щаетъ ему способность перейти въ состояніе юна Е5ПЕ3Н4ЕХ. Т обр. общее число электроновъ, связанныхъ съ азотомъ, остается = 8. Въ тѣсной связи съ этой своеобразной теоріей аммонія стоитъ, вытекающая изъ теоретическихъ представленій, развиваемыхъ Рамзаемъ, возможность формулировать строеніе нѣкоторыхъ по крайней мѣрѣ комплексныхъ соединеній. Остановимся на рядѣ кобальтіаковъ (МО2)31 (ЫН3)3 Со (МОД (МН3)^ МО р (ПО2) Ткт/-) \ Со(МН3)Т°=) Со(МН3)6 (МО2}3 Формулировка ихъ становится возможной, если допустить справедливость слѣдующихъ трехъ предположеній 1. Въ каждомъ изъ написанныхъ кобальтіаковъ 3 молекулы амміака соединены непосредственно съ атомомъ кобальта такимъ
143 образомъ, что каждая молекула МН3 (какъ въ соляхъ аммонія) пріобрѣтаетъ отъ атома Со и въ то же время возвращаетъ ему же по 1 электрону. Этотъ способъ связи можно изобразить схе- матически слѣдующимъ образомъ (стрѣлки указываютъ напра- вленіе по которому происходитъ переходъ электроновъ). МНа гю2 ио2 ио2 2. Больше трехъ молекулъ МН3 къ одному атому кобальта такимъ образомъ присоединиться не можетъ. Когда присоединится четвертая молекула ПН3, кобальтъ передаетъ 1 электронъ амміачному азоту, но оказывается ли- шеннымъ возможности принять таковой же обратно. Поэтому присоединеніе каждой дальнѣйшей молекулы амміака (свыше 3) возможно только при условіи, что переходящій отъ Со на азотъ „лишній “ (девятый) электронъ передается нитрогруппѣ, которая т. обр. пріобрѣтаетъ характеръ іона. Т. обр. когда общее число молекулъ МН3, связанныхъ съ Со, достигаетъ 6, всѣ три нитрогруппы перейдутъ въ іонизированное состояніе. Эти отношенія могутъ быть выражены слѣдующими схемами: АНЗ Со II' (Г4О2)3
144 3. На вопросъ, по какой причинѣ нитрогруппы напр., въ соединеніи Со(НО2)3(НН3)3, связанныя непосредственно съ ато- момъ кобальта, неспособны къ іонизаціи, Рамзай отвѣчаетъ слѣдующимъ образомъ: „Спросимъ себя прежде всего, почему способенъ къ іонизаціи нитратъ кобальта 5) (ряда окиси: Со(НО3)3). Отвѣчаемъ—потому, что атомъ кобальта отдаетъ по одному электрону каждой изъ трехъ ЫО3 группъ, оставаясь самъ (трехвалентнымъ) іономъ. Другими словами, металлъ кобальтъ связанъ съ тремя электро- нами. То, что мы называемъ металлическимъ кобаль- томъ, есть три-электридъ кобальта (ігіеіесігібе оі соЬаіі). Превращаясь въ кобальтъ-іонъ, онъ лишается трехъ электроновъ. Но въ послѣднемъ изъ упомянутыхъ выше соединеній ко- бальтъ уже не имѣетъ въ своемъ распоряженіи трехъ электро- новъ: онъ уже отдалъ ихъ группамъ НН3МО2: ГЮ2 ИН3 ью2 і) Нитритъ кобальта неизвѣстенъ. Впрочемъ въ свободномъ видѣ также неизвѣстенъ и нитратъ трехатомнаго кобальта Со(ЫО3)3.
145 Мы приходимъ такимъ образомъ къ (вѣроятному) заключенію, что въ неіонизированномъ соединеніи (Со(НО2)з(НН3)3) кобальтъ не лишается своихъ электроновъ, какъ это бываетъ въ обыкно- венныхъ соляхъ, но получаетъ ихъ отъ нитро-группъ. Ограничиваясь немногими приведенными указаніями относи- тельно весьма интересныхъ теоретическихъ воззрѣній Рамзая (большихъ подробностей не даетъ и самъ авторъ), я хотѣлъ бы здѣсь обратить вниманіе на то обстоятельство, что при форму- лировкѣ строенія кобальтіаковъ, Рамзай ,въ сущности, слѣдуетъ Ъсновной мысли, впервые высказанной В е р н е р о м ъ и лежащей въ основѣ координаціонной теоріи, а именно признаетъ, что всѣ атомныя группы и молекулы, образующія одинъ общій комплексный іонъ непосредственно связаны съ атомомъ кобальта (центральнымъ по Вернеру). Несмотря на все остроуміе вышеприведенныхъ взглядовъ Рамзая, нельзя однако не отмѣнить, что уже для формулировки съ помощью ихъ простѣйшаго ряда кобальтіаковъ потребовался рядъ довольно сложныхъ гипотезъ, число которыхъ, безъ со- мнѣнія, пришлось бы еще умножить при попыткѣ выразить строеніе комплексныхъ соединеній другихъ типовъ. Болѣе существенное возраженіе заключается въ томъ, что теорія Рамзая не позволяетъ уяснить себѣ причину существо- ванія опредѣленныхъ координаціонныхъ типовъ и въ частности максимальнаго числа 6, и не даетъ возможности предвидѣть су- ществованія того вида изомеріи, которой Вернеръ придаетъ стер^охимическое толкованіе, Быть можетъ, при дальнѣйшемъ развитіи теоріи, указанные недостатки могутъ быть, хотя бы отчасти устранены. Весьма воз- можно такъ же, что взгляды, развитые Рамзаемъ, послужатъ для дальнѣйшей разработки нашихъ структурно-химическихъ пред- ставленій вообще, а въ частности и координаціонной теоріи. XVII. Теорія Фринда. Въ нѣкоторой связи съ остроумными спекуляціями В. Рамзая стоятъ теоретическія соображенія относительно строенія металло- 10
146 амміачныхъ соединеній, развитыя Ф р и н д о м ъ 1), отчасти также обоснованныя на электронной теоріи. Ф р и н д ъ принимаетъ существованіе троякаго рода единицъ сродства: 1) свободныя от- рицательныя сродства, 2) свободныя положительныя сродства и 3) остаточныя сродства. Первыми обладаютъ атомы элементовъ, способные соединяться съ однимъ или нѣсколькими электронами. Вторыя составляютъ принадлежность атомовъ противоположнаго характера, способ- ныхъ терять электроны и, наконецъ, третьи имѣютъ такъ ска- зать амфотерный характеръ. Они могутъ дѣйствовать только по- парно положительное съ отрицательнымъ. Аналогичныя представленія о существованіи подобнаго рода „нейтральныхъ11 или „двойныхъ электрическихъ11 сродствъ были уже высказаны раньше съ разныхъ сторонъ: Шпигелемъ, Ар реніусомъ, Эйлеромъ и Бриггсомъ. Быть можетъ съ допущеніемъ подобнаго рода сродствъ могутъ быть приведены въ связь изложенныя нами выше теоретическія представленія Кла- с о н а. Предположеніе Р а м з а я о йзаимномъобмѣнѣ электроновъ между и Со есть ничто иное, какъ выраженіе той же идеи. Въ дальнѣйшемъ мы будемъ, пользуясь предложеніемъ Ф р и н д а, свободныя связи изображать толстыми чертами, оста- точныя—тонкими. Посмотримъ, какимъ образомъ по Ф р и иду должны выра- зиться отношенія между платиновыми соединеніями ряда: РІСір п МН;5. Фриндъ предполагаетъ, что молекулы амміака, входящія въ составъ даннаго амміаката, образуютъ около него родъ оболочки. Отрицательные остатки, связанные только съ Р1, способны функ- ціонировать въ качествѣ іоновъ; тѣ же, которые входятъ въ со- ставъ оболочки—крѣпко связаны. Теоріи Ф р и н д а нельзя отказать въ остроуміи. Слѣдуетъ отмѣтить, что представляя нѣкоторыя общія черты со взглядами В. Рамзая, она въ тоже время отчасти напоминаетъ теорію Вернера. Въ особенности это нужно сказать относительно роли „амміачной оболочки", затѣмъ относительно способа связи ато- мовъ хлора и т. д., платиной. Іоигп. о! іИе Сііет. 8ос. 93, 260, 1006. ТИе іИеогу о! ѵаіепсу, Ьопгіоп 1909.
147 Однако въ этомъ послѣднемъ случаѣ точка зрѣнія Фринда намъ кажется менѣе удачной, нежели та, на которую сталъ Вернеръ въ координаціонной теоріи. Вернеръ, допуская, что обмѣнъ главныхъ единицъ срод- ства непосредственно черезъ оболочку первой сферы связанъ съ іонизаціей, находитъ основаніе для измѣненія свойствъ кобаль- товаго атома въ томъ обстоятельствѣ, что этотъ послѣдній на- ходится въ соединеніи съ нѣсколькими молекулами амміака. Такой связи у Фринда не существуетъ, а потому и непонятно, почему у РіСІ1 напримѣръ происходитъ рѣзкое измѣненіе свойствъ хлора и платины при переходѣ въ амміакаты съ числомъ МН8 больше 3. Нѣкоторые выводы изъ теоріи Фринда, связанные съ только что упомянутымъ обстоятельствомъ, прямо поражаютъ своей странностью. Такъ, въ хлоридѣ Дрекселя, Рі(МН:3)йС14 хлорная платина оказывается вообще ничѣмъ не связанной (см. стр. 148) съ амміачной „оболочкой". Аналогичную структуру пришлось бы приписать лутое-кобаль- тіакамъ, если на нихъ распространить взгляды Фринда. СІ СІ----1---Со СІ Выводы, также частью не соотвѣтствующіе дѣйствительности, получатся, если мы попытаемся съ помощью воззрѣній Ф р и н д а дать себѣ отчетъ въ явленіяхъ изомеріи. Для производныхъ двуатомной платины Рі(ННи)2С12 мы, правда, получаемъ совершенно тѣ же схемы, какъ по Вернеру, именно въ силу сходства обѣихъ теорій: ^Н3--------СІ МН3- СІ Рі Рі ин3----------СІ Сі5 СІ ТгапБ ЫН3 10*
148 При этомъ предполагается (у самого Фринда на этотъ счетъ не имѣется никакихъ указаній), что изомерія объясняется неодинаковымъ расположеніемъ атомовъ хлора и молекулъ ам- міака въ кольцѣ. Но уже для производныхъ четырехатомной пла- тины Р1СІ4. пИН3, схемы которыхъ приводятся ниже, ожиданія теоріи не сходятся съ опытомъ. Такъ, для соединенія Р(Сі4(ЫНд)2 слѣдуетъ ожидать не 2, а 3 изомерныхъ формы. I К СІ Сі /МН3\ сі мн3 I —сі Сі ^С1 СІ Сі Сі СІ Точно также трехъ изомерныхъ формъ слѣдуетъ ожидать для кобальтіаковъ тетрамминоваго ряда [Со Х2(МН3)4]Х и т. д.
Заключеніе. На предыдущихъ страницахъ мы разсмотрѣли нѣсколько раз- личныхъ взглядовъ, послѣдовательно слагавшихся въ наукѣ отно- сительно строенія комплексныхъ и въ частности металло-амміач- ныхъ соединеній. По причинамъ, о которыхъ уже было сказано выше, мы или совершенно оставили безъ разсмотрѣнія или только вскользь ко- снулись теорій, хотя и затрагивающихъ вопросъ о строеніи неорга- ническихъ соединеній вообще, но не послужившихъ ближайшимъ образомъ для формулировки строенія металло-амміакатовъ и близкихъ къ нимъ соединеній, а также теорій, по всеобщему признанію, имѣющихъ только историческое значеніе. Разобранныя нами теоретическія воззрѣнія могутъ быть отне- сены къ двумъ главнымъ типамъ. Съ одной стороны стоятъ воз- зрѣнія, опирающіяся на начала классической структурной теоріи и валентности; съ другой стороны—такія, въ которыхъ выдви- гаются существенно новыя представленія, и которыя ставятъ одной изъ своихъ главныхъ задачъ наглядное объясненіе электро- химическаго отношенія комплексныхъ соединеній. Къ первой категоріи можно причислить теоріи Бломстран- да-Іёргенсена, Класона, Ф. М. Флавицкаго и отчасти Н. А. Морозова. Ко второй относятся теоріи Вернера, Рамзая иФринда. Если мы обратимся прежде всего къ классической структур- ной теоріи, въ томъ видѣ, въ какомъ она развилась въ органи- ческой химіи, то увидимъ, что хотя она и можетъ быть фор- мальнымъ образомъ примѣнена къ простѣйшимъ соединеніямъ минеральной химіи, но научная продуктивность ея оказывается здѣсь весьма незначитепьной. Въ примѣненіи же къ соедине- ніямъ комплекснымъ она оказывается и слишкомъ широкой, и
150 слишкомъ узкой въ одно и тоже время. Слишкомъ широкой, по- тому что, допуская перемѣнную валентность и цѣпеобразное распо- ложеніе атомовъ нѣкоторыхъ „неорганическихъ" элементовъ,она тѣмъ самымъ позволяетъ предвидѣть существованіе такого мно- жества формъ соединеній, котораго въ дѣйствительности не су- ществуетъ. Она принимаетъ въ результатѣ слишкомъ узкія формы, ибо для того, чтобы сдѣлать ее примѣнимой къ области металло-амміачныхъ соединеній и ихъ аналоговъ, приходится въ отдѣльныхъ случаяхъ искусственно сдвигать ея рамки, дополняя новыми надстройками и привѣсками. Въ существующихъ теоріяхъ Бломстранда-Іёргенсена и отчасти Кпасона эти над- стройки и привѣски носятъ весьма часто совершенно случайный характеръ. Притомъ и они не спасаютъ теорію отъ затрудненій, нерѣдко касающихся согласованія между собой основныхъ фак- товъ первостепенной важности. Теорія Класона сверхъ того до сихъ поръ примѣнена исключительно къ металло-амміачнымъ (отчасти сѣрнистымъ и форфористымъ) соединеніямъ платины. Распространеніе ея на соединенія кобальта, хрома и т. д. по- видимому представило бы новыя затрудненія. Относительно теоріи Ф. М. Флавицкаго и Н. А. Моро- зова достаточно будетъ сослаться на то, что было уже сказано о нихъ по поводу обсужденія вопроса о структурѣ гидратовъ. Обращаясь къ теоріямъ второго типа, остановимся прежде всего на теоріяхъ Рамзая и Фринда. Какъ мы уже замѣтили, теоретическіе взгляды, высказанные Рамзаемъ, представляютъ особый интересъ, какъ первая по- пытка примѣнить къ структурно химическимъ задачамъ начала новѣйшей электронной теоріи. Отъ этого направленія слѣдуетъ ожидать въ будущемъ весьма важныхъ результатовъ. Особенно интереснымъ и новымъ является здѣсь представленіе о своеобраз- номъ способѣ связи между атомами, который характеризуется тѣмъ, что между ними какъ бы происходитъ взаимный обмѣнъ электронами. Въ настоящее время нѣсколько авторовъ съ раз- ныхъ сторонъ приходятъ къ выводу о необходимости признать въ нѣсколькихъ случаяхъ существованіе такого рода связи. На- зовемъ только имена Арреніуса, Эйлера, Шпигеля и др. При всемъ несомнѣнномъ значеніи подобнаго рода теоретиче-
151 скихъ спекуляцій, нельзя не признать, однако, что теорія строе- нія комплексныхъ соединеній, намѣченная Рамзаемъ, нахо- дится еще въ самомъ началѣ своего развитія. Дальнѣйшее де- талированіе ея въ примѣненіи къ различнымъ металло-амміач- нымъ соединеніямъ, пока встрѣчаетъ серьезныя препятствія. Менѣе удачной попыткой примѣнить новѣйшія электрическія теоріи къ формулировкѣ комплексныхъ соединеній является теорія Ф р инд а. Мы опять сошлемся въ этомъ отношеніи на то, что было ска- зано при ея разборѣ. Изъ всѣхъ теорій, сколько нибудь обстоятельно касающихся вопроса о структурѣ комплексныхъ соединеній, остается коорди- націонная теорія Вернера. Сдѣланный въ предыдущемъ изложеніи сравнительно подробный анализъ ея, кажется; даетъ намъ нѣкоторое основаніе придти къ заключенію, что въ настоящее время именно эта теорія лучше другихъ охватываетъ и нагляднѣе другихъ передаетъ всю сово- купность фактическаго матеріала, относящагося до комплексныхъ соединеній, и въ то же время является наиболѣе плодотворной въ качествѣ руководящаго принципа, путеводной нити для даль- нѣйшихъ изслѣдованій. Какъ мы уже неоднократно отмѣчали, той областью, къ ко- торой относятся самые блестящіе успѣхи координаціонной тео- ріи, является область комплексныхъ соединеній и прежде всего наиболѣе стойкихъ изъ нихъ металло-амміакатовъ, комплексныхъ солей и т. п. Соединенія эти, до 1893 года представлявшіе какъ бы дремучій лѣсъ, благодаря координаціонной теоріи; мало по малу приведены были въ стройную систему. Благодаря Вернеру, мы получили рабочую гипотезу, оказавшую большія услуги при дальнѣйшей разработкѣ этой весьма трудной области, до которой раньше мало кто изъ изслѣ- дователей отваживался прикоснуться. Много новыхъ фактовъ и обобщеній было предсказано и открыто благодаря координаціон- ной теоріи 9- Весьма страннымъ представляется поэтому заявленіе В. В. Челин- цева (Дневникъ ХІІ Съѣзда Русск. Естеств. и врачей въ Москвѣ, № 9, стр. 379), что «теорія Вернера предсказывать факты не позволяетъ*. Всѣмъ химикамъ, работавшимъ особенно за послѣдніе годы, въ области
152 Около 10 лѣтъ тому назадъ Іергенсенъ въ одной изъ своихъ критическихъ статей 1) говорилъ о теоріи Вернера, что она встрѣтила сочувственный пріемъ главнымъ образомъ какъ разъ не со стороны тѣхъ химиковъ, которые спеціально занимаются изученіемъ металло-амміачныхъ соединеній. Въ на- стоящее время мы можемъ утверждать какъ разъ обратное большинство химиковъ, работающихъ въ области металло-ам- міачныхъ и близкихъ къ нимъ соединеній, не только признаютъ значеніе теоріи Вернера, но часто и практически пользуются ею, на подобіе того какъ представители органической химіи поль- зуются на каждомъ шагу теоріей строенія. Въ подтвержденіе только что сказаннаго, кромѣ изумительной по своей продуктив- ности Цюрихской школы (Вернеръ, Пфейфферъ и ихъ уче- ники), назовемъ еще такія имена, какъ А Г а н ш ъ, К. Г о ф- манъ, Зандъ, Вейнландъ, Міолати, Беллучи, Ро- зенгеймъ, Бильцъ, Гроссманнъ, Бьеррумъ, Коль- шюттеръ. Блау, Розенфельдъ, Дильти, Петренъ, Лей, а изъ русскихъ ученыхъ въ особенности ВА Плотни- ковъ и др. Съ теченіемъ времени, чиспо остающихся въ силѣ сомнѣній и возраженій, относящихся до приложенія теоріи Вернера къ области комплексныхъ соединеній^ все болѣе и болѣе умень- шается. Въ настоящее время я бы не назвалъ ни одного такого, которое имѣло бы рѣшающее значеніе и не быпо бы не- устранимо. За послѣдніе годы начинаются попытки приложить теорію металло амміачныхъ соединеній, хорошо извѣстно какъ разъ обратное Въ теченіе самой полемики между Вернеромъ и Іергенсеномь не разъ сбывались предсказанія координаціонной теоріи Напомнимъ только, въ ка- чествѣ наиболѣе яркихъ примѣровъ установленіе состава катіона дихросолей, сдѣланное Іергенсеномъ, послѣ предсказанія Вернера и во- преки своему собственному первоначальному мнѣнію въ особенности же исторію изомеріи вюлео и празео-солей въ ряду тетрамминовыхъ соединеній кобальта, существованіе вюлео-солей, много лѣтъ тому назалъ предсказанное Вернеромъ, на основаніи координаціонной теоріи, нынѣ, какь извѣсти^ блестящимъ образомъ оправдалось /еіізсѣг іпг апог& СЪетіе 7 317 (1894)
153 Вернера къ области кристаллогидратовъ, и кое какіе инте- ресные результаты въ этомъ направленіи уже получены. Менѣе разработано и вообще менѣе удачно приложеніе коорди- націонной теоріи къ соединеніямъ болѣе простого характера, но какъ было указано, здѣсь въ значительной степени безсильной оказывается и всякая другая структурная теорія. Впрочемъ и въ эту область теорія Вернера внесла не мало новыхъ мыслей, оригинальныхъ сближеній, хотя одновременно съ этимъ возни- каютъ и нѣкоторыя сомнѣнія и возраженія (напр. относительно теоріи аммоніевыхъ соединеній и т. п.). Другой болѣе слабой стороной теоріи Вернера является формулировка нѣкоторыхъ ея основныхъ положеній, напр., опре- дѣленіе понятія о главныхъ и побочныхъ единицахъ сродства, выясненіе причинъ существованія ненасыщенныхъ въ координа- ціонномъ отношеніи соединеній и т. п. Вопросы эти дѣйствительно еще далеко не выяснены. Но развѣ въ лучшемъ положеніи находится теорія строенія и ле- жащее въ основѣ ея ученіе о валентности? Нельзя не согласиться съ мнѣніемъ Вернера, что переживаемая нами эпоха, въ которую съ одной стороны даже въ области органической химіи проникаютъ представленіе о перемѣнной валентности о двух-и трехатомномъ углеродѣ, когда вновь поднимается вопросъ о томъ, что такое двойная и тройная связь, о томъ, не имѣемъ ли мы здѣсь дѣла съ проявленіемъ нисшей атомности углерода, когда Тиле выступаетъ со своей гипотезой о парціальныхъ валентностяхъ и т. д. и т. д., нельзя не согласиться, что эта эпоха, есть эпоха переходная для ученія о валентности. А развивающаяся съ изумительной быстротой область ра- діологіи и электроники, съ одной стороны устанавливающая пе- редъ нашими глазами самое существованіе атомовъ, какъ реаль- ный фактъ, а съ другой развертывающая передъ нами картину внутренняго строенія атома, не даютъ ли намъ эти новѣйшія завоеванія физикохимическихъ знаній надежды на то, что не- далеко то время, когда самое ученіе о валентности будетъ пере- строено на новый ладъ, а за нимъ и наши структурныя пред- ставленія, которыя въ такой обновленной формѣ вѣроятно полу- чатъ еще больѣе широкое значеніе?
154 Нѣкоторые взгляды, высказываемые въ послѣднее время Д ж. Дж Томсономъ, гипотеза Ш т а р к а и обоснованная на ней работа Гофмана и ЬСирмрейтера, о которой мы говорили выше, указываютъ на то, что эти надежды нельзя считать не- сбыточными. А если такъ, то не требуетъ ли само положеніе дѣла извѣ- стной осторожности, и не правъ ли былъ отчасти Вернеръ, когда онъ въ своей теоріи нѣкоторые пункты, какъ бы нарочно, оставилъ недоговоренными, сохранивъ въ ней именно то, что было ей необходимо для того, чтобы сдѣлать свое главное дѣло расчистить путь для будущихъ изслѣдованій въ области ком- плексныхъ соединеній, въ этой , органической химіи будущаго". Никто не сомнѣвается въ томъ, что наши теоріи, пересту- пивъ черезъ періодъ своего наибольшаго расцвѣта, склоняются къ старости и отмираютъ. На ихъ мѣсто являются новыя теоріи, въ большей степени отвѣчающія требованіямъ современности. И быть можетъ не далеко уже то время, когда теорія Вер- нера должна будеть уступить свое мѣсто другой, болѣе совер- шенной, но пока еще это время не пришло такой другой теоріи мы не знаемъ. Старыя теоріи обмираютъ, но не умираютъ вмѣстѣ съ ними идеи, въ нихъ заложенныя, не умираютъ конечно и драгоцѣнныя фактическія знанія, которыя были добыты при ихъ посредствѣ Такъ пережила свой вѣкъ электрохимическая теорія Берце- ліуса, но мысли послужившія исходнымъ пунктомъ для знаме нитаго шведскаго химика, возродились на нашихъ глазахъ и въ рукахъ другого выдающагося его соотечественника легли въ основу теоріи электролитической диссоціаціи Съ другой стороны, развѣ умерла химическая" теорія ра- створовъ, значеніе которой у насъ провидѣлъ геній Д. И. М е н- д ел ѣ ев а, которую затѣмъ поддерживалъ и развивалъ рядомъ первоклассныхъ изслѣдованій Д. П. Коноваловъ1 Развѣ не переживаемъ мы въ настоящее время періода ея возрожденія и быстро идущаго развитія і), послѣ того какъ глубокія идеи, въ А) Достаточно назвать здѣсь превосходныя изслѣдованія П И В а л ь- дена Р Абегга и Джонса, А А Яковкина, не упоминая о мно- жествѣ другихъ, касающихся тою же вопроса
155 нее вложенныя, временно были отстранены и заслонены успѣ- хами „осметической* теоріи Вантъ-Гофа, и тѣсно связанной съ нею теоріи С Арреніуса? Координаціонная теорія является, какъ разъ однимъ изъ тѣхъ мостковъ, которые соединяютъ между собой эти два теченія хи мической мысли въ ученіи о растворахъ и ведутъ насъ черезъ пропасть, еще недавно казавшуюся непроходимой. Мостки эти, безъ сомнѣнія временные; они, быть можетъ, еще нѣсколько зыбки, но безъ помощи такихъ мостковъ никогда не обходится наука. Ихъ польза и значеніе, иногда огромная, по- знается по практическимъ результатамъ. То, что уже добыто въ наукѣ при содѣйствіи и подъ вліяніемъ теоріи Вернера, по нашему мнѣнію, обезпечиваетъ за ней право считаться однимъ изъ крупнѣйшихъ завоеваній, сдѣлан- ныхъ за послѣднее время въ области минеральной химіи.
ОГЛАВЛЕНІЕ. СТР. Введеніе ......................................... 1 I. Основныя положенія теоріи Бломстранда-Іёргенсена . 9 II. Основныя положенія координаціонной теоріи Вернера 12 III. Главныя и побочныя единицы сродства..........18 IV. Общіе методы для вывода координаціонныхъ формулъ 28 V. Ученіе о координаціонныхъ сферахъ и взгляды Іёр- генсена..............................................40 VI. О координаціонной ёмкости поливалентныхъ атомовъ и атомныхъ группъ....................................53 VII. Явленія изомеріи среди комплексныхъ соединеній . 57 VIII. Опредѣленіе конфигураціи стереизомерныхъ ком- плексовъ .............................................74 IX. Изомерія въ ряду комплексныхъ соединеній платины. Воззрѣнія П. Класона.................................78 X. Координаціонная теорія и циклическія группировки . 109 XI. Строеніе многоядерныхъ металло-амміачныхъ соеди- неній ..............................................115 XII. Значеніе координаціонной теоріи Вернера для систе матики главнѣйшихъ соединеній высшаго порядка . 120 XIII. Комплексныя соли и амміакаты.....................122 XIV. Гидраты и амміакаты..............................127 XV. Нѣсколько словъ о приложеніи координаціонной тео- ріи къ формулировкѣ простѣйшихъ неорганическихъ соединеній...........................................135 XVI. Теорія В. Рамзая.................................140 XVII. Теорія Фринда....................................145 Заключеніе.......................................149
Замѣченные опечатки и недосмотры, Должно быть', на стр. 8, 1 стр. снизу: эфиратахъ вмѣсто: эфератакъ. — Стр. 11, 9 строч. снизу: сольі основанія Рейзе вмѣсто: Соі II основанія Рейзе.— Стр. 18, 15 строч. снизу: главныя и побочныя, вмѣсто: простыя и побочныя.— Стр. 42 въ подписи подъ діаграммой крайняя формула справа: [РіС14] К2 вмѣсто; [РіС14] К-— Стр. 44 въ подписи подъ фиг. 3 крайная формула справа; С0(І4О2)6]К3 вмѣсто: [Со(МО2\| К; тамъ же третья формула справа > ШИЛЯ „ . л (ЫН/ П п . вмѣст0; |^°(Т4СУ) ] К* — <-тР- строч. сверху: нитратъ вмѣсто: нитраты: - Стр. 58, 2 строч. снизу: 3 вмѣсто 4.—Стр. 58, 10 строч. снизу въ формулахъ: ^С°^о^5^(ОН)2 вмѣсто: |Гс°^^3^ (ОН) и [с°^д3^ Т вмѣсто: [СоЩ]І стр. 59 въ первой формулѣ сверху: [^°(КН2):] вмѣсто: ^Со^^2) Ш Тамъ же, 8 строч. сверху: 9 вмѣсто 10. — Стр. 59, 7 строч. снизу: Магнуса вмѣсто: Мамуса—Стр,60, 5 строч снизу формула слѣва: [Со^ іЕп)2^ І4О2 вмѣсто: ^Со^ Еп^^ — Стр. 61, 19 строч. сверху: два атома хлора іонизированы вмѣсто: одинъ атомъ хлора іонизированъ; тамъ же 20 и 21 строч. сверху: Въ растворѣ только одинъ атомъ хлора іонизи- рованъ и реагируетъ, вмѣсто: Въ растворѣ только два атома хлора іонизиро- ваны и реагируютъ.—Стр. 75 внизу, въ формулѣ празео соли: вмѣсто: (МН2)4. Тамъ же въ первой формулѣ сверху: СО^^^ вмѣсто — Стр. 94, 8 строч. снизу: въ формулѣ слѣва: РК3 = Рі вмѣсто: _ Рі