Ответы по химии!

• Название: Ответы по химии!
• Анкор: Otvety_na_ekzamen_po_khimii.doc
• Дата: 02.05.2017
• Размер: 1.34 Mb.
• Имя файла: Otvety_na_ekzamen_po_khimii.doc
• Тип: Документы; #6436
• страница: 3 из 6

Классификация

Существует несколько классификаций комплексных соединений в основу которых положены различные принципы.

По заряду комплекса

1) Катионные комплексы

[(Zn(NH₃)₄)]Cl₂ — хлорид тетраамминцинка(II)
[Co(NH₃)₆]Cl₂ — хлорид гексаамминкобальта(II)

2) Анионные комплексы

K₂[BeF₄] — тетрафторобериллат(II) калия
Li[AlH₄] — тетрагидридоалюминат(III) лития
K₃[Fe(CN)₆] — гексацианоферрат(III) калия

3) Нейтральные

[Ni(CO)₄] — тетракарбонилникель
[Pt(NH₃)₂Cl₂] — дихлородиамминплатина(II)

По числу мест, занимаемых лигандами в координационной сфере

Структура комплексного иона, образованного катионом металла и анионом ЭДТА

1) Монодентатные лиганды. Такие лиганды бывают нейтральными (молекулы Н₂О, NH₃, CO, NO и др.) и заряженными (ионы CN⁻, F⁻, Cl⁻, OH⁻, SCN⁻, и др.).

2) Бидентатные лиганды. Примерами служат лиганды: ион аминоуксусной кислоты H₂N — CH₂ — COO⁻, оксалатный ион ⁻O — CO — CO — O⁻, карбонат-ион СО₃²⁻, сульфат-ион SO₄²⁻, тиосульфат-ион S₂O₃²⁻.

3) Полидентатные лиганды. Например, комплексоны — органические лиганды, содержащие в своём составе несколько групп −С≡N или −COOH (этилендиаминтетрауксусная кислота — ЭДТА). Циклические комплексы, образуемые некоторыми полидентатными лигандами, относят к хелатным (гемоглобин и др.).

По природе лиганда

1) Аммиакаты — комплексы, в которых лигандами служат молекулы аммиака, например: [Cu(NH₃)₄]SO₄, [Co(NH₃)₆]Cl₃, [Pt(NH₃)₆]Cl₄ и др.

2) Аквакомплексы — в которых лигандом выступает вода: [Co(H₂O)₆]Cl₂, [Al(H₂O)₆]Cl₃ и др.

3) Карбонилы — комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы оксида углерода(II): [Fe(CO)₅], [Ni(CO)₄].

4) Ацидокомплексы — комплексы, в которых лигандами являются кислотные остатки. К ним относятся комплексные соли: K₂[PtCl₄], комплексные кислоты: H₂[CoCl₄], H₂[SiF₆].

5) Гидроксокомплексы — комплексные соединения, в которых в качестве лигандов выступают гидроксид-ионы: Na₂[Zn(OH)₄], Na₂[Sn(OH)₆] и др.

Химическая связь в комплексных соединениях.

Метод валентных связей является весьма наглядным способом описания комплексных соединений. В его основе лежат следующие положения:

1. 
   Связь между комплексообразователем и лигандами донорно-акцепторная. Лиганды предоставляют электронные пары, а ядро комплекса – свободные орбитали.
   
2. 
   Орбитали центрального атома, участвующие в образовании связи, подвергаются гибридизации, которая определяет геометрию комплекса. Тип гибридизации определяется числом, природой и электронной структурой лигандов.
   
3. 
   Дополнительное упрочение комплекса обусловлено тем, что наряду с σ-связями могут возникать и π-связи. Это происходит, если занятая электронами орбиталь центрального атома перекрывается с вакантной орбиталью лиганда.
   
4. 
   Магнитные свойства комплекса объясняются исходя из заселённости орбиталей. При наличии неспаренных электронов комплекс парамагнитен. Спаренность электронов обусловливает диамагнетизм комплексного соединения.
   

25.Диссоциация комплексных ионов. Константа нестойкости. Комплексообразование в организме.

1)При растворении комплексных ионов в воде происходит распад (диссоциация), причем внутренняя сфера ведет себя как единое целое:

K[Ag(CN)₂] = K⁺ + [Ag(CN)₂]^-
Происходит диссоциация внутренней сферы:
[Ag(CN)₂]^- = Ag⁺ + 2CN^-
2)Для характеристики комплексного соединения (иона) вводится константа нестойкости:

[Ag⁺][CN^-]^{(числитель)}

K_{нестоикости}= [Ag(CN)₂]^- _{(знаменатель)} =10^-22
Чем константа нестоикости меньше, тем комплексное соединение более прочное.
3) Комплексообразование в организме: в живом организме d-элементы представлены в основном, как микроэлементы. «Свободных» ионов Me в организме нет, т.к. они либо гидролизуются, либо гидратитированы, либо существуют в виде К.С.. Чаще всего в биохимических реакциях d-элементы участвуют в качестве биоорганических комплексов Me. Их лигандами могут быть аминокислотные остатки, пептиды, белки, гормоны, нуклеиновые кислоты и некоторые другие. Биоорганические комплексы d-элементов называют биокластерами. В них входят Me, которые взаимодействуют с донорными атомами связывающих групп: ОН, сульфогидрильные – SH, NH₂ белков или аминов, COO-.

26.Изомерия КС. Комплексообразование в организме.
Изомерия КС:

1. 
   Сольватная изомерия: обнаруживается в изомерах когда распределение молекул воды между внутренней и внешней сферами оказывается неодинаковым.
   

[Cr(H₂O)₆]Cl₃ (фиолетовый) и [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂H₂O (зеленый)

2. 
   Ионизирующая изомерия: связана с различной лёгкостью диссоциации ионов из внутренней и внешней сферы комплекса.
   

[Pt(NH)₄Cl₂]Br₂ и [Pt(NH)₄Br₂]Cl₂

3. 
   Координирующая изомерия: Встречается в тех комплексных соединениях, где и катион и анион являются комплексными.
   

[Co(NH₃)6][Fe(CN)₆] и [Fe(NH₃)₆][Co(CN)₆]

4. 
   Изомерия связи: возникает только тогда, когда монодентатные лиганды могут координироваться через два разных атома.
   

5. 
   Пространственная изомерия: обусловлена тем, что одинаковые лиганды располагаются вокруг комплексообразователя либо рядом (цис), либо напротив (транс).
   

[^cl_clPt^NH3_NH3] [_cl^NH3Pt^cl_NH3]

6. 
   Зеркальная (оптическая) изомерия: например в катионе дихлоро – диэтилендиамино-хрома (III)
   

[Cr(en)₂Cl₂]⁺
27.Строение гемма

Наиболее известным переносчиком кислорода является гемоглобин. Он присутствует в организмах позвоночных, а также и ряда беспозвоночных (например, двустворчатых моллюсков, морских многощетинковых червей, голотурий). Молекула гемоглобина состоит из белковой части - глобина и гсма - комплекса Fe(II) с одним из порфиринов -так называемым протопорфирином IX. Порфирин - это циклическая молекула, в состав которой входит 4 пиррольные группы. Так выглядит молекула гема:



Атом железа образует с атомами азота две ковалентные и две координационные (донорно-акцепторные) связи. В действительности же все 4 связи Fe-N почти равноценны (как и 4 связи N-H в катионе аммония), поэтому вклад резонансных структур примерно одинаков. С трех сторон порфириновый цикл гема содержит гидрофобные заместители -метальные и винильные группы, а с четвертой стороны - две гидрофильные карбоксильные группы, которые в нейтральной среде находятся в анионной форме СОО^-. Координационное число атома железа в геме равно 4, поэтому он может образовывать еще две координационные связи, дополняя свое окружение до октаэдрического.
28. ОВР и их биологическая роль.

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции, также редокс  — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.
Вещества, содержащие атомы, которые понижают свою степень окисления, называют окислителями, а вещества, содержащие атомы, которые повышают степень окисления, - восстановителями.

1. 
   Межмолекулярные (межатомные) окислительно-восстановительные реакции характеризуются тем, что атомы, изменяющие свои степени окисления, находятся в разных по своей химической природе атомных или молекулярных частицах. Другими словами, одни вещества (простые или сложные), вступающие в химические реакции, являются окислителями, а другие – восстановителями
   

2. Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции характеризуются тем, что атомы, изменяющие свои степени окисления, находятся в одной и той же молекулярной частице:

-3 +6 О +3

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4Н2О
Биологическая роль: Окислительно-восстановительные реакции играют огромную роль в природе. Без этих реакций невозможна жизнь. Дыхание, обмен веществ, синтез растениями клетчатки из углекислого газа и воды - все это окислительно-восстановительные процессы. Большинство химических реакций, происходящих в природе - окислительно-восстановительные.

29.Классификация дисперсных систем. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности; по агрегатному состоянию фаз; по силе межмолекулярного взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсной средой.

Дисперстные системы – системы, состоящие из частиц одной фазы, которые распределены в другой фазе.

1)



2)По степени раздробленности (дисперсности)

Коллоидная дисперсность:

Т1/Г2 – пыль в верхних слоях атмосферы, аэрозоли.

Т1/Ж2 – лиозоли, дисперсные красители вводе, латексы синтетических полимеров.

Грубая дисперсность:

Т1/Г2 – дымы

Ж1/Г2 – туманы

Т1/Ж2 – суспензии

Ж1/Ж2 – жидкие эмульсии

Г1/Ж2 – газовые эмульсии

3)По силе взаимодействия между дисперстной средой и дисперстной фазой:

Лиофильные: сильное межмолекулярное взаимодействие веществ фазы и среды с образованием сольватных оболочек из молекул дисперстной среды (мыла, глины).

Лиофобные: слабое взаимодействие вещества дисперстной фазы со средой (пены, лиозоли, аэрозоли, эмульсии).
30. Коллоидные системы. Строение коллоидной частицы. Двойной электрический слой. Электрокинетические явления.

Коллоидные системы, коллоиды (др.-греч. κόλλα — клей + εἶδος — вид; «клеевидные») — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными

Специфической особенностью коллоидных растворов по сравнению с истинными является их агрегативная неустойчивость, т.е. способность разделяться на фазы под влиянием незначительных внешних воздействий.

Но главной причиной устойчивости коллоидных систем считают наличие одноименного заряда на поверхности коллоидных частиц. Частицы не могут подойти близко друг к другу из-за электростатического отталкивания одинаковых по знаку зарядов.

С современной точки зрения, заряд на коллоидных частицах обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя (ДЭС) из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, находящегося в растворе, либо за счет ионизации поверхностных молекул вещества.

Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентирования полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью называются потенциалоопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами.

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, группа явлений, наблюдаемых в дисперсных системах, мембранах и капиллярах; включает электроосмос, электрофорез, потенциал течения и потенциал оседания (седиментационный потенциал, или эффект Дорна). Электроосмос - течение жидкости в капиллярах и пористых телах, вызванное внеш. электрич. полем; обратное ему электрокинетическое явление - потенциал течения - появление электрич. разности потенциалов на концах капилляра или мембраны при протекании жидкости. Электрофорез - движение твердых частиц или капель, взвешенных в электролите, при наложении электрич. поля. Обратное электрокинетическое явление-появление электрич. разности потенциалов на границах облака оседающих (седиментирующих) частиц, взвешенных в электролите (эффект Дорна).


31. Методы очистки коллоидных растворов. Диализ, электролиз, ультрафикация.

При получении коллоидных растворов тем или иным методом, особенно с помощью химических реакций, практически невозможно точно предусмотреть необходимое количественное соотношение реагентов. По этой причине в образовавшихся золях может при­сутствовать чрезмерный избыток электролитов, что снижает устой­чивость коллоидных растворов. Для получения высокоустойчивых систем и для изучения их свойств золи подвергают очистке как от электролитов, так и от всевозможных других низкомолекулярных примесей.

Очистку коллоидных растворов можно проводить либо методом диализа, либо ультрафильтрацией.

Диализ заключается в извлечении из золей низкомолекуляр­ных веществ чистым растворителем с помощью полупроницаемой перегородки (мембраны), через которую не проходят коллоидные частицы. Периодически или непрерывно сменяя растворитель в при­боре для диализа — диализаторе, можно практически полностью удалить из коллоидного раствора примеси электро­литов и низкомолекулярных неэлектролитов.

Недостатком метода является большая длительность процесса очистки (недели, месяцы).

Электродиализ — это процесс диализа, ускоренный путем приме­нения электрического тока. Прибор для его осуществления назы­вают электродиализатором. Простейший электродиали­затор представляет собой сосуд, разделенный двумя мембранами на три камеры. В среднюю камеру наливают подлежащий очистке коллоидный раствор. В боковые камеры помещают электроды от источника постоянного тока и обеспечивают подвод и отвод рас­творителя (воды). Под действием электрического поля происходит перенос катионов из средней камеры в катодную камеру, анионов — в анодную. Раствор в средней камере может быть в течение корот-кого времени (минуты, часы) очищен от растворенных солей.

Ультрафильтрация — фильтрование коллоидного раствора через полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с низкомолекулярными примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрации ее проводят при перепаде давления по обе сто­роны мембраны: под разрежением (вакуумом) или под повышен­ным давлением. Вакуум создают откачиванием воздуха из распо­ложенного под фильтром сосуда, повышенное давление — нагне­танием воздуха в сосуд, расположенный над фильтром. Для предот­вращения разрыва мембраны ее помещают на твердую пористую пластинку. Ультрафильтрация позволяет скорее отделить от коллоидного раствора электролиты и другие примеси (низкомолекулярные органические соединения), чем это происходит при диализе. При ультрафильтрации достигают высокой сте­пени очистки золя, периодически раз­бавляя последний водой. На конечной ста­дии путем отсасывания дисперсионной сре­ды можно сконцентрировать коллоидный раствор. Ультрафильтрация может приме­няться в сочетании с электродиализом (электроультрафильтрация), благодаря чему значительно ускоряется удаление со­лей из коллоидного раствора.

Поскольку поры обычной фильтроваль­ной бумаги легко пропускают коллоидные частицы, при ультрафильтрации в каче­стве мембраны применяют специальные фильтры (целлофан, пергамент, асбест, керамические фильтры и т. п.). Примене­ние мембраны с определенным размером пор позволяет разделить коллоидные ча­стицы на фракции по размерам и ориен­тировочно определить эти размеры. Так были найдены размеры некоторых вирусов и бактериофагов. Все это говорит о том, что ультрафильтрация является не только методом очистки коллоид» ных растворов, но может быть использована для целей дисперсион­ного анализа и препаративного разделения дисперсных систем.

32.. Получение и свойства дисперсных систем. Получение суспензий, эмульсий, коллоидных растворов.

Дисперсной называется система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено в объеме другого(Вещество, которое присутствует в меньшем количестве, диспергирует и распределено в объеме другого, называют дисперсной фазой.Вещество, присутствующее в большем количестве, в объеме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсной средой)