Комплексные соединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комплексные соединения

Соединения сложного состава, в которых можно выделить центральный атом и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы называются комплексными или координационными соединениями. Существование комплексных соединений было установлено Альфредом Вернером, награжденным в 1913 году Нобелевской премией за разработку химии координационных соединений.

Строение комплексных соединений.

Fe3+, Co3+ - комплексообразователь, всегда пишется на первом месте после квадратных скобок. Комплексообразователем, как правило, являются металлы и чаще всего d-элементы, но существует целый ряд комплексных соединений, где центральным атомом служит неметалл - Si, P, As.

CN?, NH30 - лиганды, молекулы или ионы, окружающие центральный атом, представлены нейтральными молекулами или анионами. Лигандами могут быть и сложные органические соединения.

[Fe3+(CN)6?]3?, [Co3+(NH3)60]3+ - комплексный ион или внутренняя сфера, в зависимости от степени окисления может быть комплексным катионом, комплексным анионом, электронейтральным комплексом.

K+, Cl? - ионы составляющие внешнею сферу.

Координационное число комплексообразователя - это число атомов лигандов, координированных вокруг центрального атома, обычно бывает четным числом (2,4,6,8). Координационное число центрального атома металлы не связано с его степенью окисления, но, как правило, превышает её.

В зависимости от числа донорных атомов лиганда, различают моно-, би- и полидентантные лиганды. Лиганды, координирующиеся через два или более донорных атомов к одному центральному атому, называются хелатными. Комплексные соединения, в которых два или более комплексообразователя, называются би- или полиядерными комплексными соединениями - [Sn2(OH)2]2+, [Sn3(OH)4]2+, чаще всего данные комплексы образуются при гидролизе. Написание комплексных соединений. При написании формулы внутренней сферы на первом месте после квадратных скобок пишется центральный атом, т.е. комплексообразователь. Затем лиганды с указанием их числа -n, если лиганды разные, то они записываются в следующем порядке - нейтральные лиганды с указанием их числа, потом анионы, также с указанием их числа. Например:

[Co3+(NH3)50 Cl?]2+, [Pt4+(NH3)40Cl2?]2+

При составлении формулы комплексного соединения индексы следует расставить таким образом, чтобы сумма всех зарядов была равна нулю.

Например:

K22+[Pt4+(OH)6?]2?

Классификация комплексных соединений. В зависимости от заряда комплексного иона комплексные соединения делятся на катионные, анионные и нейтральные:

Также комплексные соединения делятся на кислоты, основания и соли.

Номенклатура комплексных соединений.

Образование названий анионных и катионных комплексов отличается. Название катионного комплекса начинают записывать с названия внешней сферы, затем одним словом пишется название комплексного катиона, начало которого составляет название лигандов с указанием их числа, обозначаемого префиксами - ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-. Последним записывают комплексообразователь с указанием степени окисления римской цифрой.

Например:

[Cu(NH3)4](OH)2 ? гидроксид тетраамминмеди(II)

[Cr(H2O)5Cl]Cl2 ? хлорид хлоропентааквахрома(III)

[Co(NH3)4(NO2)Cl]NO3 ? нитрат хлоронитротетраамминкобальта(III)

Образование названий анионных комплексов начинают с названия комплексного аниона в соответствии с теми же правилами, что и названия комплексного катиона, но с добавлением суффикса «ат» к названию комплексообразователя. Затем называют ионы внешней сферы.

Например:

K3[Co(CN)6] ? гексацианокобальтат(III) калия

K[Pt(NH3)Cl3] ? трихлороамминплатинат(II) калия

K[Au(CN)2] ? дицианоаурат(I) калия

Образование названий нейтральных комплексов начинается с названия и числа лигандов, затем называется комплексообразователь и его степень окисления.

Например:

[Ni(CO)4] ? тетракарбонилникеля

[Pt(NH3)2Cl2] ? дихлородиамминплатины(II)

Таблица 1. Названия лигандов.

Пространственное строение комплексных соединений.

В пространстве комплексные ионы имеют форму многогранников (в соответствии с моделью Кеперта атом металла лежит в центре многогранника, а лиганды располагаются в вершинах многогранника). Возможны следующие конфигурации:

- линейное расположение - комплексы с координационным числом 2 ? [CuCl2]?, [Ag(CN)2]?.

- плоский равносторонний треугольник - комплексы с координационным числом 3 ? [HgI3]?.

- тетраэдрическая конфигурация - комплексы с координационным числом 4 ? [BF4]?.

- плоский квадрат - комплексы с координационным числом 4 ? [Pt(NH3)2Cl2].

- тригонально-бипирамидальная конфигурация - комплексы с координационным числом 5 ? [Fe(CO)5].

- октаэдрическая конфигурация ? комплексы с координационным числом 6 ? [PtCl6]2?.

Изомерия комплексных соединений.

Рассматривают два типа изомерии комплексных соединений. Первый тип изомеров - при котором состав внутренней сферы не изменяется, это может быть пространственная или оптическая изомерия.

Например:

Пространственные изомеры комплексного соединения [Pt(NH3)2Cl2]

Второй тип комплексных изомеров - при котором меняется состав внутренней сферы - ионизационная, гидратная изомерия. Например:

Гидратная изомерия комплексного соединения [Cr(H2O)6]Cl3:

[Cr(H2O)5Cl]Cl2 • H2O, [Cr(H2O)4Cl2]Cl•2H2O

Устойчивость комплексных соединений.

В водном растворе диссоциация комплексных соединений протекает полностью на внешнию сферу и комплексный ион. Диссоциация комплексного иона протекает незначительно и характеризуется так называемой константой нестойкости.

ион изомер кобальт никель

[Fe(CN)6]4? - Fe2+ + 6CN?

Экспериментальная часть.

Опыт 1. Определение устойчивости комплексного иона.

В одну пробирку внести 5-6 капель раствора хлорида железа (III), во вторую 5-6 капель гексацианоферрата(III)калия, в обе пробирки добавить 2-3 капли роданида калия. Объяснить, почему красная окраска раствора не образуется в пробирке с комплексным соединением. Написать выражение для константы нестойкости комплексного иона, из справочника выписать цифровое значение константы нестойкости.

Опыт 2. Получение аммино-комплексов меди, никеля, кобальта.

В пробирку внести 10 капель сульфата железа и 1-2 капли гидроксида аммония, образовавшийся голубой осадок растворить в избытке гидроксида аммония до образования комплексного соединения ярко фиолетового цвета. Составить уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Назвать комплексное соединение.

В две пробирки внесите по 10 капель растворов хлорида никеля и хлорида кобальта, в обе пробирки добавьте гидроксид аммония, происходит ли изменение цвета. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Напишите названия полученных комплексных соединений.

Опыт 3. Образование гидроксокомплексов алюминия, цинка, хрома.

Получите растворы гидроксидов алюминия, цинка, хрома. Исследуйте их кислотно-основные свойства (реакции с кислотами и щелочами). Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Напишите названия полученных комплексных соединений.

Опыт 4. Образование нитрокомплекса кобальта.

В пробирку внести 5-6 капель соли кобальта(II), добавить несколько капель уксусной кислоты и 5-6 капель нитрита калия. Наблюдается образование желтого осадка:

Co2+ + 7NO2- + 3K+ + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6] + NO + 2CH3COO- + H2O

Является ли данная реакция окислительно-восстановительной, если да, то найдите окислитель и восстановитель, составьте уравнения электронного баланса.

Опыт 5. Определение содержания в растворе ионов Fe2+, Fe3+.

В две пробирки внесите 5-6 капель соли железа (II), в одну пробирку добавьте 3-4 капли гексацианоферрата(III)калия (красная кровяная соль), во вторую гексацианоферрата(II)калия (желтая кровяная соль). В какой пробирке прошла реакция. Составьте уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

В две пробирки внесите 5-6 капель соли железа (III), в одну пробирку добавьте 3-4 капли гексацианоферрата(III)калия (красная кровяная соль), во вторую гексацианоферрата(II)калия (желтая кровяная соль). В какой пробирке прошла реакция. Составьте уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Обратите внимание на то, что продуктом реакции будет дно и то же вещество.

Размещено на Allbest.ru