химия. Представлен основной учебный материал по темам. Комплексные соединения
 Скачать 51.77 Kb.
|
|
Представлен основной учебный материал по темам. Дополнительную информацию можно получить в литературе, список которой представлен в конце дидактического материала. Во случае, выдаваемый библиотекой обязательный минимум литературы вполне достаточен. 1.КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Обучающая программа составлена в диалоговом режиме и общение о ней не составляет никакого труда, Вся информация, касающаяся самой программы, в естественной форме выводится на дисплей, обучающемуся остается только выполнять ее рекомендации. В программе содержатся ссылки на основной учебник курса (Общая и неорганическая химия: Учебник для студентов химико-технологических специальностей вузов / Н.С.Ахметов. - М.: Высшая школа, I981. 680 с.) и учебное пособив (1бщая и неорганическая химия / М.Х.Карапетьянц и С.И.Дракин. - М.: Химия, 1981. 632 с.), которые при проработке материалов необходимо иметь с собой. Типичные комплексы - это сложные молекулярные частицы, образованные в результате донорно акцепторного взаимодействия атома (иона), называемого центральним атомом (ионом)-комплексообразователем, и заряженных или центральных частиц (лигандов*1), способных к независимому существованию в средах (в растворе, расплава, твердой и газовой фазах), в которых происходит образование комплекса. части, вследствие заполнения вакантных орбиталей центрального атома электронными парами лиганцов: Pt 2+ +NH3 = [Pt [NH3)) 2+ [Pt (NH3)]2++NH3 == [Pt (NH3)) 2+ [Pt (NH3)2+ + Cl == (Pt (NH3)2, CL]+ (PtINH3), CL)+ + CL- =[Pt(NH3)2 Cl2) Здесь Pt 2+ - центральный ион-комплексообразователь ; NH3; CL - лиганды, Все частицы способны к независимому существование в различных средах. Наличие подходящих орбиталей вытекает из электронной структуры частиц и устанавливается методами спектроскопии. По определению к комплексам не относятся анионы кислородосодержащих кислот, такие как NO-3 , SO2-4 , BO-2 , SO2-3 ,WO2-4, которые не образуются за счет донорно-акцепторного взаимодействия из N 5+ , S6+ , B3+ , S4+ , W6+ , анионов О2-. Эти анионы являются многоатомными частицами с типично ковалентной связью, к комплексным соединениям нецелесообразно относить также металлорганические соединения (например, цинка ZN(СН3)2 , Рb( С2 Н5)4 , Мg CL (СН3) и др.), которые не образуются из составляющих их частиц путем донорно-акцепторного взаимодействия. Химические соединения, в которых состав входят комплексы, называют комплексными соединениями, Необходимо уметь с первого взгляда отличать комплексные соединения от некомплексных, Потренируемся в этом с помощью первого задания. Вам предлагается пять перечней химических соединений, из которых только единственный содержит одни комплексные соединения, Найдите его, но будьте осторожны, в некоторых случаях скобки поставлены необоснованно: 1. K2 [AL(ОH)5(H2O) ] [Co (NH3)4 CO3]Br Zn (СН3)2 ] FP2 [So4 ]3 [NH4]2 [ Cr( H2 O) CL5 2. K [Agf4) [Co(H20)4(NO2)2] KH2[PO4] (NH4)3 [Fe (SO4)3] ] [Cr(H 2O)6 ] CL3 3. K2[ Be( So4 )] [Cr(NH3)3 (NCS)3] [NH4 ] [NO2 ] K2 [HgL4 ] [Co(NH3)5 NO2]3 (Co(NO2)6]2 4. NO3 [(Co)(C2 O4) (NO3)2] [CO(NH4)6 ][Co(NH3)2 (NO2)4 ] 3 H[FeL4] [Cr(ON)3 (H2O)3) [NL(CO)4] 5. [Cr(NH3)6][Co(C2H4)3] Po(C2H5)4] [NL(NO)(OH)3] No3[Ag(S2O3) NH4[Cr(SCN)4(NH3)2] В формулах химических соединений комплексы обозначаются квадратными скобками: [Cu(H2О)]CL2 [Ag(NH3)2 ]OH, [Pt (NH3]2 Cl2 и т.д. В зависимости от знака заряда комплекса различают: катионные комплексные соединения ( (Сr(NН3)4 (H2 O) CL] r2, [Ir(NH3)5 LO3 ] CL2, [CO(NH3)CO3)Br], анионные [Na3 (Ag(S2O3)2 , K[Co(C2O4)(NH3)2(NO2)2] , K7[Cu(Jo6)2] катионно-анионные [Co(NH3)6[Co(NH3)2(NO2)4]3 , [Pt(NH3)4][Pt(NO2)6] и, наконец, нейтральные комплексные соединения [Nt (NO)(OH3)], [Co(NO2)3(NH3)3], [Cr(H2O)3(C2O4)CL]). По определению понятия "комплекс" и "комплексное соединение" различны, Попробуйте выполнить второе задание, в котором укажите правильную последовательность комплексов (К) и комплексных соединений (КС) для следующего ряда формул: [CoCL (NH3)5]2+, [Co (C 2O4)(NО2)2 (NH3)2]-, [Ir(H2O)CL5)2-, [XeF5][CoF4), [Nl (OH3)(NO)] , (Co(NH3)3Cl3] , [ Сr (SCN)4 (NН3)2 ]- ,[Pt (H2O)(NН3)2 (OH)]+, [Ru (Н20) (NН3)4 (HSO3)]+. 1. К, К, К, К, К, К, К, К, К. 2. К, К, К, КС, КС, КС, К, К, К. 3. К, К, К, КС, К, К, К, К, К. 4. К, К. К, К, КС, КС, К, К, К. Третье задание относится к классификации комплексных соединений. Укажите, какой перечень комплексных соединений отвечает последовательности: катионно- анионное, катионное, анионное нейтральное комплексное соединение. 1.[Ni(NO)(ОH)3] [Ru(SO 2(NH 3)4 Cl]Cl K2[Hg(NO3)4] (Cr(NH3)6][Co(C 2O4)3 2.[C0(NH3)[(Co(NH3)2(NO2)], [Cr(H2O)6 ]Cl3 Na[Co(C2O4)(NH3)2(NO 2)2] [Ni(CO)4] 3. (NH4)2 CO4, [Cu (NH3)4 ]Cl2 Pt[NH3]2(HC2O4)2] K2[HgI4] 4. (NH4)[Ir(H2O)Cl5] [CoCl (NH3)3]Cl2 [i3 At H0] [Cr(H 2O)3(C 2O4)Cl] 5. [Pt(NH3)4][Pt(CN)4] Na3[Ir(C2O4)2Cl2] [Cl(NH3)3(NCS)3] Четвертов задание по формулировке сходно с третьим, однако есть возможность самим составлять формулы комплексных соединений. В каждом из приведенных ниже рядов указаны составные части или катионного, или анионного, или нейтрального комплексного соединения а)2NA+, Fe3+, 5CN-, NO б)CU2+, 4H2O, SO2-4 в)Cr3+, Co3+, 6NH3, 6CN- г)Fe, 5CO Составив формулы соединений, укажите вариант, дающий правильную классификацию всех комплексных соединений… 1. а) анионный; б) катионный; в) катионно-анионный; г) нейтральные. 2. а) катионный; 6) анионный; в) катионно-анионный; г) нейтральный. 3. а) анионный; б) нейтральный; в) катионно-анионный; г) нейтральный. 4. а) анионный б) катионно-анионный; в) нейтральный; г) катионный. 5. Прошу помощи В комплексном соединении можно выделить внутреннюю и внешнюю сферы: [M(L)n] Am Km [M(L)n [M(L)n Внешняя сфера, внутренняя сфера, внешняя сфера M`(L` )n]m` Внутренняя сфера, являющаяся внешней по отношению к аниону. [M``(L``)n``]m Внутренняя сфера являющаяся внешней по отношению к катиону. М- комплексообразователь, L- лиганд, n- число лигандов, m- число катионов и анионов. В конденсированном состоянии все комплексные объединения образуют кристаллические решетки, (Поэтому возможно еще такое определение комплексных соединений: комплексными называют соединения, в узла кристаллов которых находятся комплексы, способные к самостоятельному существованию в растворе), Комплексные соединения, имеющие внешнюю координационную сферу, в сред полярных растворителей подвергаются сначала первичной (электролитической) диссоциаций, идущей с полным отщеплением ионов внешней сферы:  [ Cu (NH3)4 Cl2 [Cu (NH3)4 ]2+CL-(Или; [Cr(NH5(Co(С2О4)3]= [Cr(NH 3)6]3+ + [Co(C2O4)3]3- а затем неполной обратимой сольнолитической диссоциации по внутренней cфере, например: [Cu(NH3)4]2+ - [Cu(NH3)3, (R)]2+ +NH3,== [Cu(NH3)2 (R)2 ]2++2NH3 и т.д. Здесь R - молекула полярного координирующего растворителя (спирт, вода, диметилрормамид, диметилсульроксид и т.д.). Упрощенно этот процесс выражают следующим образом: [Cu(NH3)2+ == [Cu(NH3)3 ], + NH3 [Cu(NH3)32+ -- [Cu(NH3)2]2+ + NH3 [Cu(NH3)2] 2+ == [Cu (NH3)]2+ + NH3 [Cu (NH3)]2+==Cu 2+ + NH3 Cu2 + + NH3 Нейтральные комплексы связаны в кристаллической решетке силами межмолекулярного взаимодействия и подвергаются лишь обратимой сольволитической диссоциации по внутренней сфере; [Pt (NH3)2 (HC2O4)2] == [Pt(NH3)2(HC2O4)]+ + HC2O4- [Pt (NH3)2 (HC2O4)]+== [Pt (NH 3)2 ]2+ + HC2O4-, [Pt (NH 3)2]2+ [Pt(NH3)] 2+ + NH3, [Pt (NH3)] 2+== Pt2+ + NH3 Существуют сложные ассоциаты со слабым взаимодействием составных частей, которые в полярных растворителях подвергаются полной сольволитической диссоциации и к разряду типичных комплексов не могут быть отнесены, Примером таких соединений могут служить так называемые двойные соли: K[AL (SO4)2] ( K2 SO4AL2 (SO4)3 12H2O- * Если внешняя сфера в данном растворителе не подвергается полной диссоциации, то говорят с существовании внешнесферных комплексов. альмогалиевые квасцы), (NH4)2 [Fe (SO4)2] [(NH4)2 SO4FeSO4 6H2O- соль Мора), которые имеют некоторые признаки комплексных соединений лишь в твердой фазе, Диссоциация в полярных растворителях описывается уравнением КAL (SO4)2 == К+ + AL3+2 SO42+ Пятое задание имеет цель закрепить представления о составных частях комплексных соединений с позицией их сольволитической диссоциации. Для четырех комплексных соединений, среди которых отсутствуют двойные соли [Zn(NH3)4]OH)2, K3[Fe(CN)6]. [Cr(NH3)6]][CO (C2O4)3], Pt(NH3)2(HC2O4)2], приведенные три ваирианта уравнений сольволитической диссоциации лишь один вариант правильно выражает свойства комплексных соединений, укажите его. I. [Zn(NH3)4] (OH)2 == [Zn(NH3)4] OH- + OH- [Fe (CN)6]---[Fe(CN)5 + CN- (Cr(NH3)6[(CO(C2O4)3] =[Cr(NH3)6]3+ + [C2O4)3]3- [Pt (NH3)2(HC2O4)2] -- [Pt (NH3)2 HC2O4,] + HC2O4- 2. [Zn(NH3)4] OH)2 --[Zn(NH 3)4 ]2+ + 2OH- [Fe (CN)6]3- == | Fe(CN)5]2- + CN- [Cr (NH3)6][CO (C 2O4)3] =- [Cr(NH3)6]3+ + [Co (C2O4)3]3- | [Pt(NH3)2(HC2O4)2] ==[Pt(NH3)2 HC2O4]+ + HC2O4- 3.[Zn (NH3)4 ] (OH)2 ==Zn2+ + 4NH3 + 2OH- [Fe (CN)6]3-== Fe3+ + 6CN- [Cr(NH3)6][Co(C2O4)3] – Cr3++Co3++ 6NH3 +C2O42- [Pt (NH3)2 (HC2O4)2] ==Pt2+ + 2NH3 + 2HC2O4- 4. Прошу помощи В качестве центрального атома-комплексообразователя могут выступать как атомы металлов (Со, Fe, Сr и т.п.)или иногда неметаллов, так и их одно- и более высокозарядные ионы, В составе комплексного соединения центральный атом-комплексообразователь чаще всего несет на себе положительный заряд, эффективное значение которого колеблется от +0,3 до -2 единиц электронного заряда. Поэтому названия "центральный атом-комплексообразователь" и центральный ион-комплексообразователь" можно считать равнозначными. Таким образом, центральный атом (ион)-комплексообразователь- это атомная частица, которая в составе комплекса может координировать вокруг себя определенное число лигандов (чаще всего больше двух) В связи с тем, что в составе ковалентных частиц, таких, как CH4 , NH3, SiCt4, SO2-4 , CH3OH можно также выделить центральный атом, окруженный прочно связанными партнерами, употреблять термин "центральный атом", когда речь идет о комплексных частицах, не следует. В этом случае целесообразно пользоваться полным термином "центральный атом (ион)-комплексообразователь". Типичными центральными атомами-комплексообразователями являются атомы (ионы) d - и f-элементов. Им существенно уступают по комплексообразующей способности атомы (ионы) s- p-элементов. Наиболее слабые комплексообразователи - катионы щелочных в щелочноземельных металлов. Реагенты, содержащие центральный атом (ион)-комплексообразователь, называются комплексообразователями, К ним прежде всего следует отнести растворы солей переходных элементов середины четвертого, пятого и шестого периодов периодической системы Л.И.Менделеева, а также редкоземельных и актиноидных элементов: 6KCN + Fe CL3 = K3[Fe (CN)6] + 3KCL 2KL + Hgl2 = K2[Hg l4] и Т.Д. В шестом задании в каждой из последовательности пп, "а", "б" и в приведены формулы предположительно центрального иона-комплексообразователя, лиганда и внешнесферной частицы. Укажите, в каком из четырех вариантов приведена действительная последовательность составных частей комплексного соединения: а)N5+ б)O2- в)H+ а)Co3+ б)NH3+ CL- в)SO2-4 а)NH4+ б)H2O NO2 в) Cr3+ а)Pt2+ б)Br- в)NH3CL- 5. Прошу помощи Степень окисления центрального атома-комплексообразователя вычисляется по известным правилам, Вычисления сильно упрощается, если в расчетах принимать во внимание заряд целиком всего лиганда Так, в комплексном соединения Na[Cr(So3)4Cl2имеет степень окисления +Ш, что вытекает из простого уравнения 7(1+) +x +4(2-) +2(1-) =0 Потренируемся в подобных расчетах, выполнив седьмое задание: Вычислите степени окисления центральных атомов в каждом из следующих комплексных соединений и укажите соответствующий вариант из числа предложенных: Для [Cl(H2O)6]2 (SO4)3 Для NO[AlH4] Для Cu[Fe(CN)6]2 +УI, +Ш, +П -Ш, +Ш. Для No(NO)4] : O (1+) 3 + 2(x + (1-) 6). (2+) 3 + 2( x + (1-) 6). Комплексные соединения называются также координационными* соединениями, причем внутренняя сфера комплексного соединения иногда именуется также координационным узлом. Центральный атом-комплексообразователь характеризуется координационным числом, а лиганд - дентатностью, Координационное число - это число место во внутренней сфере комплекса, которые могут быть заняты лигандами. Дентатность - коли естественная характеристика донорно-акцепторной способности лиганда, которая измеряется числом координационных мест, занимаемым одним лигандом во внутренней сфере одного или нескольких центральных атомов металла-комплексообразователя Если лиганд занимает одно место около центрального атома (имеет один ион-активный атом), то его называют монодентатным, если два - бидентатным, три - тридентатным, четыре - тетрадентатным. Более высокая, дентатность (пента-, гекса-) встречается сравнительно не часто. В качестве лигандов могут выступать одноатомные анионы ( Cl-, Br-, I- , F- ), многоатомные анионы (OH- ,CN-,CNS-,PO3-4,CH3COO и многие другие), относительно простые неорганические и органические молекулы (H2O , NH3 , C2H4 ,N2, CO,O2, I2 Cложные органические молекулы - моно-, ои- и полифункциональные производные углеводородов (амины, кетоны, аминокислоты, аминоспирты, дикетоны, кетокислоты, гетероциклы и др.). Координация - закономерное расположение определенных атомно-молекулярних частиц (молекул, ионов и т.д.) вокруг упорядочивающего центра (чаще ноего иона) как следствие взаимодействия между ними. 1 * Термин происходит ст лат Ligo - привязываю, Устаревший тер- мин "аддено " |