Неорганическая химия (стр. 9 )

Ионизационная изомерия-неодинаковое расположение кислотных остатков между внутренней и внешней сферами

Сульфат-пента-аммино бромид-пента-аммино-

бромидокобальта (III)) сульфокобальта (III))

(красно-фиолетовый) (красный)

1)комплексное соединение взаимодействует с BaCl,осаждает SOион;

2)  во втором случае-AgNO осаждает бромид-ион.

6 Устойчивость комплексных соединений

При растворении кристаллического комплексного соединения в воде его кристаллическая решётка разрушается, то есть комплексные соединения диссоциируют на ионы внешней и внутренней сферы

K( Fe ( CN)6 ) 3K+ + [ Fe ( CN - )6]3-

Комплексные ионы в свою очередь подвергаются вторичной диссоциации:

[ Ag ( CN)2 ]- Ag+ + 2 CN-

Однако эта диссоциация обычно протекает в незначительной степени. Применяя закон действующих масс к обратимым процессам, получим выражение константы нестойкости комплексных ионов

К н (Ag ( CN)2 )- = ( Ag+) * (CN-) 2 = 1, 0 * 10-21

( (Ag ( CN)2 )-)

К н ( Fe (CN)6)3- = ( Fe3+) * ( CN-)6 = 1,0 * 10-44

( ( Fe (CN)6)3-)

Константа нестойкости комплексного иона характеризует прочность (устойчивости) внутренней сферы комплексного соединения. В приведённых примерах ( Fe ( CN)6)3- более прочен, чем комплекс ( Ag (CN)2)-

Соединения с малоустойчивой внутренней сферой называют двойными солями

K2 SO4 * Al2 (SO4 )3; ( NH4)2 SO4 * Fe SO4 * 6 H2O - соль

(NH4)2 SO4 * Fe SO4* 6H2O 2NH4++ Fe2+ + 2SO42-+ 6H2O

все образовавшиеся в растворе при диссоциации ионы можно обнаружить с помощью соответствующих реакций.

Так как диссоциация комплексного иона является процессом обратимым, то выводя из сферы реакции посылаемые им ионы, можно практически разрушить комплекс.

Например (Ag (NH3) Cl ( Ag (NH3)2 )+ + Cl-

(Ag ( NH3)2 )+ Ag+ + 2NH3

(Ag (NH3)2 ) Cl + 2HNO3 = Ag Cl + 2 NH4 NO3

(Ag (NH3)2 ) + + Cl + 2H+ → Ag Cl + 2 NH4+

Разрушение комплекса может произойти и в результате образование какого – либо более прочного комплекса, т. е обладающей меньшей Кн. Например:

[Ag ( NH3)2 ]Cl + 2KCN = K [ Ag ( CN)2 ] + K Cl +2 NH3

[ Ag ( NH3)2 ]+ + 2 CN - = [Ag ( CN)2 ]- + 2 NH3

А также в результате окислительно - восстановительных реакций. Например

2K2 ( Ni (CN)4 ) + Br2 + 6 KOH = 2 Ni (OH)3 + 2 K Br + 8 K CN

7 Биологическая роль комплексных соединений

Комплексные соединения имеют большое значение в химической промышленности. Они применяются для получения и очистки платиновых металлов, золота, серебра, никеля, кобальта, меди. Широко используются в процессах разделения редкоземельных металлов (элементов), а также в области химического анализа для обнаружения и количественного определения элементов. В живых организмах различные классы комплексных соединений выполняют специфические функции в обмене веществ. Гемоглобин – один из сложнейших природных комплексов, а также хлорофилл. Они являются внутрикомплексными соединениями. В этих соединениях центральный атом (комплексообразователь) образует связи с лигандами - одновременно двумя способами: как за счёт неспаренных электронов, так и по донорно - акцепторному механизму. Например: гемоглобин состоит из белковой части молекулы – гемоглобин образован четырьмя полипептидными цепями, и к каждой цепи глобина присоединён один ИМ. ИМ состоит из циклического соединения поршня и иона Fe3+. Гемоглобин играет важную роль – он связывает кислород воздуха и переносит его ко всем органам. При недостатке в организме Fe3+ , т. е. низком содержании гемоглобина, развивается заболевание

анемия.

Присутствие Сo3+ в виде комплексных соединений - витамин В12 в организ - ме значительно повышается активность основного обмена, активизируется синтез мышечного белка, увеличивается количество гемоглобина и фермент ных элементов крови, а в органах и тканях количество витаминов. Хлорофилловый комплекс содержит ионы Мg2+ , он осуществляет фотосинтез, он даёт жизнь растениям, и обогащает воздух кислородом.

Лабораторная работа

Тема: Комплексные соединения

Цель: изучить строение, устойчивость и получение комплексных соединений, а также влияние концентрации раствора на комплексообразование, разрушение комплексных соединений.

Студент должен уметь: составлять и определять состав комплексных соединений; определять степени окисления комплесообразователя, лиганды, внутренней и внешней сферы; записывать уравнения диссоциации, выражения константы нестойкости и устойчивости комплексных соединений; знать: номенклатуру, типы химических связей и классификацию комплексных соединений.

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, спиртовка, банка для слива остатков. Растворы: хлорид железа(3), гексациано (3) феррат калия, сульфат железа (2), роданид калия или аммония, нитрат серебра, соляная кислота (2н), гидроксид аммония (2н), гидроксид натрия (2н), азотная кислота (2н), хлорид кобальта(2), насыщенный раствор роданида калия, сульфата меди и фторида натрия.

Опыт 1 Сравнение устойчивости солей железа

а) К 2 каплям раствора FeCl3 прибавьте 1-2 капли KSCN. Наблюдайте появление кроваво-красного окрашивания вследствие образования роданида железа(3) Fe(SCN)3. Составьте уравнение реакции. Эта реакция характерна для иона железа (3) Fe3+ и применяется для его обнаружения.

б) Проделайте аналогичный опыт, взяв вместо хлорида железа FeCl3 гексациано (3) феррат калия K3[Fe(CN)6] . Убедитесь в том, что раствор этой соли не обнаружил ионов железа(3) Fe3+.

Опыт 2 Получение комплексных катионов и анионов

а) Образование аммиаката серебра. К 2-3 каплям раствора нитрата серебра AgNO3 прибавьте 2-3 капли раствора соляной кислоты HCl. Что наблюдаете?

Возьмите часть полученного осадка и прибавьте 8-10 капль раствора аммиака. Что происходит? К полученному раствору прибавьте по каплям раствор азотной кислоты HNO3 до кислой реакции. Что образуется? Составьте уравнения реакций образования осадка и его перехода в раствор.

б) Образование аммиаката меди.. К 2-3 каплям раствора сульфата меди CuSO4 прибавляйте по каплям раствор аммиака до образования голубого осадка. Возьмите часть взмученного осадка и прибавьте к нему избыток аммиака NH4OH. Что происходит? Составьте уравнения реакций. Укажите заряд комплексообразователя и его координационное число.

г) Образование гексафторо-(3) феррат-иона. К 2-3 каплям раствора хлорида железа (3) FeCl3 добавьте 3-4 капли раствора фторида натрия NaF. Наблюдайте исчезновение желтой окраски раствора вследствие образования комплексных ионов. Составьте уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Опыт 3 Влияние концентрации раствора на комплексообразование. К 3-4 каплям раствора хлорида кобальта CoCl2 в пробирку прилейте насыщенный раствор роданида калия KSCN. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции. Половину объема раствора отлейте в другую пробирку и разбавьте дистиллированной водой. Наблюдайте изменение окраски раствора.

Контрольные вопросы

1 Какие соединения называются комплексными?

2 Основные положения координационной теории Вернера.

3 Что такое комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сфера комплекса?

4 Номенклатура комплексных соединений.

5 Как происходит диссоциация комплексных электролитов?

6 Что такое константы устойчивости комплексных соединений?

7 Можно ли провести резкую границу между двойными и комплексными соединениями?

Индивидуальные задания

1 Составьте уравнения электролитической диссоциации солей: a)KAl(SO4)2, b)[Cu(NH3)4] SO4, c) Na3[Co(NO2)6], d) K3[ Fe(CN)6], e) K4[ Fe(CN)6], k) K2[HgJ4], l) Fe3[Fe(CN)6]2, m) [Zn(H2O)4]Cl2, n) [Co(NH3)5(NO2)]Cl2. Назовите комплексные соединения по международной номенклатуре.

2 Что называют константой нестойкости комплекса? Напишите выражения для констант нестойкости следующих комплексных ионов: [Cd(NH3)4]2+, [Co(NH3)6]3+, [AgBr4]3-, [Cd(CN)4]2-, [AlF6]3-, [Hg(CN)4]2- и найдите эти константы в таблице 7 Приложения: Платонов по неорганической химии.

3 Что такое комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сфера комплекса?

4 Определите заряд и координационное число комплексообразователя в следующих комплексных соединениях: [Pt(NH3)4]Cl2, K2[PtCl6], K2[Co(SCN)4], K3[Co(NO2)6], [Co(NH3)5 (NO2)]Cl2, [Zn(H2O)6]SO4., K3[AgBr4], ) Fe3[Fe(CN)6]2, Na3[AlF6].

5 Соответственно вашему варианту для двух веществ, в одном случае надо по данной формуле комплексного соединения определить комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутреннюю и внешнюю сферу комплекса. Во втором случае по данным характеристикам комплекса надо составить формулу комплексного соединения. Результаты можно оформить в виде таблицы. Запишите выражения для константы устойчивости (или нестойкости) комплексного нона. Дайте названия рассмотренным веществам.