Хелатообразующие Ионообменные Смолы

селективные ионообменные смолы, образующие с катионами металлов устойчивые внутрикомплексные соед.- хелаты. ХЕЛАТЫ (от греч. Chele - клешня) (клешневидные соед., хе-латные соед.), координационные соединения, в к-рых центр, атом (или ион) связан одновременно с двумя или более донор-ными атомами лиганда, в результате чего замыкается один или неск. Гетероциклов. Лиганды, образующие хелатные циклы, наз. Хелатирующими (хелатообразую-щим и) реагентам и, они должны быть по крайней мере бидентатными. Замыкание хелатного цикла такими лиганда-миназ. Хелатированиемили хелатообразовани-ем. Наиб. Обширный и важный класс X.- хелатные комплексы металлов (металлохелаты). Способность координировать лиганды присуща металлам всех степеней окисления.

Элементы осн. Подгрупп в качестве центр. Атомов-комплек-сообразователей обычно выступают лишь в высших степенях окисления. Хелатирующие реагенты содержат два осн. Типа электро-нодонорных центров. А - группы, содержащие подвижный протон, напр. Ч COOH, Ч ОН, Ч SO3H, при их координации к центр, иону возможно замещение протона. Б - нейтральные электронодонорные группы, напр. R2CO, R3PO, R3N. X., в к-рых при замыкании хелатного цикла лиганд использует протон-содержащую и нейтральную электронодонорные группы и формально связан с центральным атомом ковален-тной и донорно-акцепторной связью, наз. Внутрикомп-лексными соединениями (внутренние комплексные соли), напр, ацетилацетонаты ф-л I и II. Бидентатные лиганды занимают во внутр.

Сфере X. Два координац. Места, как, напр., в соед. I и II. Примеры др. Бидентатных лигандов. Этиленгликоль (ф-ла III. Два центра типа A)1 > диоксид метилендифосфина (IV. Два центра типа Б), a-пиколиновая к-та (IV. Центры типа Аи Б). Тридентатный лиганд, напр. Триаминопропан, может занимать во внутр. Сфере как три (соед. VI), так и два (соед. VII) координационных места или даже координироваться моно-дентатно. Аналогично тетра-, пента- .и гексадентатные лиганды в зависимости от условий проявляют разную дентатность. Напр., гексадентатный лиганд ЭДТА (этилендиаминтетраук-сусная к-та) по отношению к иону Ca2+ является тетрадентатным, при этом м. Б. Выделена динатриевая соль VIII. К X. С полидентатными лигандами относятся комплексы краун-эфи-ров и криптандов.

Стабильность X. Обычно выше по сравнению с аналогами, образованными монодентатными лигандами (т. Наз. Хелатный эффект). В общем виде константа образования циклич. Комплекса MAA (M - металл. AA - бидентатный лиганд) намного больше, чем константа образования MA2' (A' - монодентатный лиганд, близкий по характеру к лиганду AA). Хелатный эффект оценивают по разности между логарифмами констант устойчивости MAA и MA2'. Наряду с общими факторами, определяющими устойчивость координац. Соед., такими, как природа центр. Иона и координированных донорных атомов лиганда, в случае X. Важную роль играют число атомов в образующемся цикле и наличие кратных связей в мостике между донорными атомами хелатного лиганда. X. Чаще всего имеют тетраэдрич.

И октаэдрич. Конфигурации. В случае отсутствия кратных связей в мостике наиб, устойчивы 5- и 6-членные циклы (правило циклов Чугаева). Диоксид метил ендифосфина образует устойчивый 6-членный цикл ф-лы IX. С увеличением длины углеводородного мостика при переходе к диоксиду этилендифосфи-на последний выступает в роли мостиковой группы (ф-ла X) и хелатный цикл не образуется. Наличие кратной связи в диоксиде цис -винилендифосфина приводит к устойчивости семичленного цикла XI. 4-членные циклы при тетраэдрич. И октаэдрич. Координации центр, иона являются более напряженными и менее прочными. 3-членные хелатные циклы известны для перок-сид-аниона, когда последний занимает два координационных места в экваториальной плоскости пентагональной бипирамиды (ф-ла ХП).

Выделение X. В самостоятельный тип координац. Соед. Связано с уникальностью их физ., хим. И биол. Св-в, обусловленных наличием хелатного цикла. Ацетилацетонаты вследствие их летучести применяют для разделения и очистки металлов и нанесения металлич. Покрытий (см. B -Дикетонаты металлов). Комплексы ЭДТА из-за их высокой р-римости используют для уменьшения жесткости воды, снятия накипи и очистки металлич. Пов-стей. Яркость цвета, термостойкость, прочность окраски и устойчивость к действию оснований и к-т обусловливают использование фталоцианиновых комплексов в качестве красителей. Цветность ряда X. И зависимость интенсивности окраски р-ра от концентрации иона металла нашли применение в аналит. Химии (см. Комплексо-нометрия, Комплексоны).Р-римость X.

В орг. Р-рителях используют для экстракционного разделения элементов. X. Играют важную роль в процессах жизнедеятельности, напр., гемоглобин, хлорофилл и витамин B12 являются хелатными комплексами Fe2+-, Mg2+-, Со 2+ -оснований порфирино-вого ряда. X. (напр., соед. VI) используют для вывода ядовитых и радиоактивных металлов из организма и растворения камней (напр., почечных), возникающих при нарушении обмена веществ. Термин "хелат" ввел M. Дрю в 1920. Лит. Гринберг А. А., Введение в химию комплексных соединений, 3 изд., M., 1966. БасолоФ., Джонсон Р., Химия координационных соединений, пер. С англ., M., 1966. Басоло Ф., Пирсон Р., Механизмы неорганических реакций, пер. С англ., M., 1971. Кукушкин Ю.H., Химия координационных соединений, M., 1985.

E. Г. Ильин.