close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

код для вставкиСкачать
презентация по теме "комплексные соединения" для студентов вузов нехимических специальностей
Литература
Ахметов Н. С.
Общая и неорганическая химия.
—
М.: Высшая школа, 2003.
—
743
с
.
Глинка Н. Л.
Общая химия.
—
М.: Высшая школа, 2003.
—
743
с
.
Киселев Ю. М.
Химия координационных соединений.
—
М.: Интеграл
-
Пресс, 2008.
—
728
с.
Комплексные соединения
(
координационные соединения) ±
сложные химические вещества, в составе которых имеются комплексные ионы, образованные центральным атомом и связанным с ним лигандами.
Опыт 1. В стеклянном стакане смешивают равные объемы растворов нитрата свинца (II) и йодида калия. Сразу же выпадает красивый оранжево
-
красный осадок йодида свинца (
II
)
, который в избытке йодида калия растворяется, образуя бесцветный раствор комплексной соли. Hg(NO
3
)
2
+ 2KI = HgI
2
+ 2KNO
3
осадок
HgI
2
+ 2KI =
K
2
[HgI
4
]
прозрачный раствор
Теорию комплексных соединений –
(
координационную теорию)
, разработал в 1893 г. ш
вейцарский химик Альфред Вернер
, который в 1913 стал лауреатом Нобелевской премии. Его научная деятельность проходила в Цюрихском
университете. Ученый синтезировал много новых комплексных соединений, систематизировал ранее известные и вновь полученные комплексные соединения и разработал экспериментальные методы доказательства их строения.
Положения координационной теории Вернера
в центре комплексного соединения находится центральный ион –
комплексообразователь
. Ионами ±
коплексообразователями являются катионы металлов
,
а также некоторые неметаллы, например В, Р,
Si
.
Наибольшую склонность к комплексо
-
образованию проявляют ионы d
-
элементов.
Вокруг центрального иона
-
комплексо
-
образователя находятся противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы, которые называются лигандами
(
от латинского "
ligare
" ±
связывать
)
.
Ион
-
комплексообразователь и лиганды
c
оставляют внутреннюю сферу комплекса
, которую обозначают квадратными скобками. Число лигандов
, которые координируются вокруг центрального иона
-
комплексо
-
образователя
, называется координационным числом
.
Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов иона
-
комплексообразователя и лигандов
.
2+ 0 2+ 2
-
[
Cu(NH
3
)
4
]
SO
4
комплексный ион ЦЕНТРАЛЬНЫЙ АТОМ
(
ион
-
комплексообразователь)
Чаще всего центральными атомами являются ионы металлов d
-
элементов: Cu, Ag, Pt
, Cr, Fe, Zn
и др. В состав некоторых комплексных соединений могут входить и ионы щелочных и щелочно
-
земельных металлов (
Na, Ca
, Mg
).
Заряд центрального иона является основным фактором, влияющим на координационное число.
Заряд центрального иона
Координационное
число
+1
2
+2
4
,
6
+3
6
, 4
+4
8,
6
Координационное число не является неизменной величиной. Даже для одних и тех же комплексообразователей и лигандов
координационное число зависит от агрегатного состояния вещества, от концентрации, температуры.
ЛИГАНДЫ
Лигандами могут быть:
-
нейтральные молекулы H
2
O
, NH
3
, CO
,
карбамида (
NH
2
)
2
CO, этилендиамина
NH
2
CH
2
CH
2
NH
2
,
α
-
аминоуксусной кислоты NH
2
CH
2
COOH
, этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА).
-
ионы
(
CN
-
,
F
-
,
Cl
-
,
Br
-
,
I
-
,
NO
2
-
,
OH
-
,
C
2
O
4
2
-
,
CO
3
2
-
)
Дентатность
лиганда
определяется числом координационных мест, занимаемых лигандом
в координационной сфере комплексообразователя. Различают монодентатные
лиганды
, занимающие во внутренней сфере одно место, бидентатные
лиганды
, занимающие два места, и полидентатные
лиганды
, занимающие несколько мест.
К числу моноде
н
татных
лигандов
относятся все галогенид
-
ионы
,
цианид
-
ион, аммиак, вода и другие
.
Существует целый ряд лигандов
, которые в комплексах являются практически всегда бидентатными
. Это этилендиамин
, карбонат
-
ион, оксалат
-
ион и др. Каждая молекула или ион бидентатного
лиганда
образует с комплексообразователем две химические связи в соответствии с особенностями своего строения
:
Примером гексадентатного
лиганда
может служить анион этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА):
Природа химической связи
в комплексных соединениях
Во внутренней сфере между комплексообразователем и лигандами существуют ковалентные связи, образованные по обменному и по донорно
-
акцепторному механизму
.
Роль донора (поставщика электронов) играет лиганд
, а акцептором, принимающим электроны, является комплексообразователь. Донорно
-
акцепторная связь возникает как результат перекрывания свободных валентных орбиталей
комплексообразователя с заполненными орбиталями
донора
.
Между внешней и внутренней сферой существует ионная связь.
Электронное строение атома бериллия
Be
Электронное строение атома Be
в возбужденном состоянии
Электронное строение атома Be
в комплексном ионе [BeF
4
]
2
–
:
Пунктирными стрелками показаны электроны фтора; две связи из четырех образованы по донорно
-
акцепторному механизму. В данном случае атом Be
является акцептором, а ионы фтора
±
донорами.
КЛАССИФИКАЦИЯ
к
омплексных соединений
по составу:
По природе лиганда
1)
Аммиакаты
²
комплексы, в которых лигандами служат молекулы
аммиака
, например: [
Cu
(NH
3
)
4
]SO
4
, [
Co
(NH
3
)
6
]Cl
3
, [
Pt
(NH
3
)
6
]Cl
4
и др.
2)
Аквакомплексы
²
комплексы, в которых лигандом
выступает
вода
: [
Co
(H
2
O)
6
]Cl
2
, [
Al
(H
2
O)
6
]Cl
3
и др.
3)
Карбонилы
²
комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы
оксида углерода(II)
: [
Fe
(CO)
5
], [
Ni
(CO)
4
].
4)
Ацидокомплексы
²
комплексы, в которых лигандами являются
кислотные остатки
.
K
2
[PtCl
4
], H
2
[CoCl
4
], H
2
[SiF
6
].
5)
Гидроксокомплексы
²
комплексы, в которых в качестве лигандов
выступают гидроксид
-
ионы: Na
2
[
Zn
(OH)
4
], Na
2
[
Sn
(OH)
6
] и др
.
6) Смешанные комплексы включают в себя различные лиганды
. Например:
[
Pt
(NH
3
)
2
Cl
2
]
, (NH
4
)
2
[Co
2
(C
2
O
4
)
2
(OH)
2
]
7) Циклические (хелатные) комплексы содержат полидентантный лиганд
, который захватывает центральный ион подобно клешням, образуя цикл. Между центральным атомом и лигандом
образуется только один вид связи, например: 8) Внутрикомплексные соединения ±
комплексы, в которых полидентантный лиганд
образует с центральным атомом циклическое соединение за счет разных типов связи: донорно
-
акцепторной и ионной.
Лиганд
NH
2
CH
2
COO
-
(
глицинат
-
ион)
относят
к
категории
бидентатных
лигандов
,
образующих
две
химические
связи
с
комплексообразователем
±
через
атом
кислорода
карбоксильной
группы
и
через
атом
азота
аминогруппы
.
Номенклатура
Основы современной номенклатуры комплексных соединений были заложены Альфредом
Вернером
. До его работ в этой области химии не существовало никакой системы. Комплексные соединения называли, руководствуясь их
внешним видом или происхождением, например:
красная кровяная соль
желтая кровяная соль
K
3
[
Fe
(CN)
6
] K
4
[
Fe
(CN)
6
]
Соль содержит комплексный катион
[
C
о
(NH
3
)
4
Cl
2
]
Cl
хлорид дихлоротетраамминкобальта
(
III
)
-
называют анион соли (
хлорид
);
-
называют входящие во внутреннюю сферу лиганды
-
анионы с окончанием на «о» (
хлоро
), указывая их количество (
2
-
ди
): дихлоро
;
-
называют лиганды
, представляющие собой нейтральные молекулы (
аммин
), указывая их количество (
4
-
тетра
);
-
называют центральный ион в русской транскрипции в родительном падеже (
кобальта
)
-
указывают в скобках заряд иона
-
комплексообразователя римскими цифрами (
III
)
Соль содержит комплексный анион
K
4
[Fe(CN)
6
] гексацианоферрат
(
II
) калия
-
называют
лиганды
-
анионы
с
окончанием
на
«о»
с
указанием
их
количества
(
гексациано
)
;
-
называют
комплексообразователь,
используя
латинское
название
элемента
с
прибавлением
суффикса
«
ат
»
(
феррат
)
;
-
указывают
в
скобках
заряд
иона
-
комплексообразователя
римскими
цифрами
(
II
)
;
-
называют
катион
внешней
сферы
в
родительном
падеже
(
калия
)
Нейтральный комплекс
[Co
2
(CO)
8
] октакарбонилдикобальт
[С
o(NH
3
)
3
(
NO
2
)
2
Cl
]
хлородинитритотриамминкобальт
-
названия
комплексов без внешней сферы
состоят из одного слова;
-
указывается число и названия лигандов
(для лигандов
каждого вида отдельно
); -
называют центральный атом в именительном падеже (в случае многоядерных комплексов ±
с указанием числа центральных атомов).
Химические свойства
Комплексные соединения можно условно разделить на две большие группы:
электролиты
и неэлектролиты
. К неэлектролитам относят нейтральные комплексы.
1. Отщепление ионов внешней сферы
Комплексы, имеющие ионную внешнюю сферу, в растворе подвергаются д
иссоциации
на
комплексный ион
и
ионы внешней сферы
и ведут себя в разбавленных растворах как
сильные электролиты
.
[
Cu
(NH
3
)
4
]SO
4
= [
Cu
(NH
3
)
4
]
2+
+ SO
4
2
-
K
3
[
Fe
(CN)
6
] = 3K
+
+ [
Fe
(CN)
6
]
3
-
Если во внешней сфере комплексного соединения находятся гидроксид
-
ионы, то это соединение ±
сильное основание
(диссоциация идет нацело, рН
>
7). Пример соединения этого типа ±
гидроксид тетраамминцинка
(
II):
[
Zn
(NH
3
)
4
](OH)
2
= [
Zn
(NH
3
)
4
]
2+
+ 2OH
-
Комплексные соединения с внешнесферными катионами водорода, например, тетрафторобората
водорода в водном растворе
нацело подвергаются протолизу
. Они являются
сильными кислотами
:
H[BF
4
] + H
2
O = [BF
4
]
-
+ H
3
O
+
2
. Обратимая диссоциация комплексов.
Комплексные ионы подвергаются
обратимой электролитической диссоциации
как
слабые электролиты.
[
Ag
(NH
3
)
2
]
Cl
→
[
Ag
(NH
3
)
2
]
+
+
Cl
–
(первичная диссоциация)
[
Ag
(NH
3
)
2
]
+
↔ Ag
+
+ 2 NH
3
(вторичная диссоциация)
Вторичная диссоциация подчиняется
закону действия масс
и характеризуется соответствующей
константой равновесия
, которая называется
константой нестойкости
комплексного иона
:
2.
При действии сильных кислот происходит разрушение гидроксокомплексов
, например:
а) при недостатке кислоты
Na
3
[Al(OH)
6
] + 3HCl = 3NaCl + Al(OH)
3
+ 3H
2
O
б) при избытке кислоты
Na
3
[Al(OH)
6
] + 6HCl = 3NaCl + AlCl
3
+ 6H
2
O
3.
Нагревание (термолиз) всех аммиакатов приводит к их разложению, например:
[
Cu
(NH
3
)
4
]SO
4
→ CuSO
4
+ 4NH
3
Применение
Комплексные соединения играют большую роль в жизнедеятельности организмов, например, гемоглобин, хлорофилл являются комплексными соединениями.
Комплексные соединения используются для извлечения металлов из руд. Например
, для отделения золота от породы руду обрабатывают раствором цианида натрия в присутствии кислорода
:
4Au + O
2
+ 8NaCN + 2H
2
O = 4Na[
Au
(CN)
2
] + 4NaOH
Из полученного раствора золото выделяют действием цинковых стружек
:
2Na[
Au
(CN)
2
] + Zn
= Na
2
[
Zn
(CN)
4
] + 2Au
Для получения чистых железа, никеля, кобальта используют термическое разложение карбонилов
металлов. Эти соединения -
летучие жидкости, легко разлагающиеся с выделением соответствую
-
щих
металлов. [
Fe
(CO)
5
]
(ж)
→
Fe
(т
)
+ 5CO
(г)
K
4
[
Fe
(CN)
6
] -
желтая кровяная соль, содержащий ион железа Fe
2+
, является реактивом на ионы железа Fe
3+
в растворе
:
4Fe
3+
+ 3[
Fe
(CN)
6
]
4
-
= Fe
4
[
Fe
(CN)
6
]
3
берлинская лазурь
Fe
4
[
Fe
(CN)
6
]
3
гексацианоферрат
(II) железа (III
) используется как краситель.
K
3
[
Fe
(CN)
6
] -
красная кровяная соль является
реактивом на обнаружение ионов Fe
2+
в растворе
:
3Fe
2+
+ 2[
Fe
(CN)
6
]
3
-
= Fe
3
[
Fe
(CN)
6
]
2
турнбуллева
синь
Fe
3
[
Fe
(CN)
6
]
2 гексацианоферрат
(III
) железа (II
) Комплексные цианиды серебра K[
Ag
(CN)
2
] применяют для гальванического серебрения, так как при электролизе растворов обычных солей серебра не образуется плотно прилегающего слоя. В машиностроительной технологии широко используют K
2
[
Ni
(CN)
4
], из которого электролизом хорошо осаждается никель (процесс никелирования
).
Многие КС обладают каталитической активностью, поэтому их широко используют в неорганическом и органическом синтезах.
Таким образом, с использованием комплексных соединений связана возможность получения многообразных химических продуктов: лаков, красок, металлов, фотоматериалов, катализаторов, надежных средств для переработки и консервирования пищи и т.д.
На
примере
нескольких
комплексных
соединений
определим
структуру
молекул
:
-
ион
-
комплексообразователь,
-
координационное
число
,
-
лиганды
,
-
внутреннюю
и
внешнюю
сферы
.
K
4
[Fe(CN)
6
] –
гексацианоферрат
(
II) калия
K
4
[Fe(CN)
6
]
→
4K
+
+ [Fe(CN)
6
]
4
–
[Fe(CN)
6
]
4
–
↔ Fe
2
+
+
6
CN
–
[
Ag(NH
3
)
2
]OH –
гидроксид диамминсеребра
(
I)
[
Ag(NH
3
)
2
]OH
→
[Ag(NH
3
)
2
]
+
+ OH
–
[
Ag
(NH
3
)
2
]
+
↔ Ag
+
+ 2 NH
3
Na[Al(OH)
4
] –
тетрагидроксоалюминат
натрия
Na[Al(OH)
4
]
→Na
+
+ [Al(OH)
4
]
–
[Al(OH)
4
]
–
↔ Al
3+ + 4
OH
–
Задание
Определите структуру молекул, дайте название комплексу, запишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, К нест
.
[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
Na
2
[Zn(OH)
4
]
[
Cu(NH
3
)
4
]Cl
2
[
Co(NH
3
)
3
H
2
OCl
2
]NO
3
Li[AlH
4
]
(NH
4
)
2
[PtCl
4
(OH)
2
]
Автор
svetak27
Документ
Категория
Химия
Просмотров
2 851
Размер файла
1 944 Кб
Теги
комплексная, соединений
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа