Скачать презентацию Комплексные соединения Основные вопросы темы l Современные Скачать презентацию Комплексные соединения Основные вопросы темы l Современные

Комплексные соединения.ppt

  • Количество слайдов: 62

Комплексные соединения Комплексные соединения

Основные вопросы темы: l Современные представления о строении и свойствах комплексных соединений. l Биологическая Основные вопросы темы: l Современные представления о строении и свойствах комплексных соединений. l Биологическая роль и применение в медицине комплексных соединений.

Реагенты в аналитической химии Лекарственные препараты Витамины Катализаторы Хлорофилл Гемоглобин И др. Реагенты в аналитической химии Лекарственные препараты Витамины Катализаторы Хлорофилл Гемоглобин И др.

Чугаев Л. А. Комплексные соединения (КС) – это продукт сочетания простых соединений, способных к Чугаев Л. А. Комплексные соединения (КС) – это продукт сочетания простых соединений, способных к самостоятельному существованию КС– это такие соединения, в узлах кристаллической решётки которых находятся комплексы или комплексные ионы, способные к самостоятельному существованию

Примеры реакций комплексообразования l. Hg. I 2 + 2 KI = K 2[Hg. I Примеры реакций комплексообразования l. Hg. I 2 + 2 KI = K 2[Hg. I 4] l. KF + BF 3 = K[BF 4] l. Al(OH)3+ Na. OH = Na[Al(OH)4] l. Ag. Cl + 2 NH 3=[Ag(NH 3)2]Cl

[Pt(NH 3)2 Cl 2 ]0 [Ni(CO)4] l Кристаллогидраты: [Cu(H 2 O)4]SO 4 Н 2 [Pt(NH 3)2 Cl 2 ]0 [Ni(CO)4] l Кристаллогидраты: [Cu(H 2 O)4]SO 4 Н 2 О Н - связь Cu. SO 4 • 5 H 2 O

Альфред Вернер Швейцарский химик, 1893 г Альфред Вернер Швейцарский химик, 1893 г

Составные части комплексных соединений Центральный атом Ион внешней сферы Лиганды [Co+3 (NH 3) 6]3+Cl Составные части комплексных соединений Центральный атом Ион внешней сферы Лиганды [Co+3 (NH 3) 6]3+Cl 3 Внутреняя сфера Внешняя сфера Координационное число

Характеристика центрального атома Комплексообразующая способность элементов f >d>p>s Инертные газы также могут выступать в Характеристика центрального атома Комплексообразующая способность элементов f >d>p>s Инертные газы также могут выступать в качестве комплексообразователя: Cs [Xe. F 7]

Важнейшие характеристики центрального атома : l. Степень окисления l. Координационное число l. Ионный потенциал Важнейшие характеристики центрального атома : l. Степень окисления l. Координационное число l. Ионный потенциал

Степень окисления Положительная K 3[Fe 3+(CN)6], K 4[Fe 2+(CN)6], Cs[Xe+6 F 7], К[BF 4] Степень окисления Положительная K 3[Fe 3+(CN)6], K 4[Fe 2+(CN)6], Cs[Xe+6 F 7], К[BF 4] Отрицательная [N -3 H 4 ] Cl Нулевая [Cl 2(H 2 O)4]

Координационное число (КЧ) Это число атомов или групп атомов, непосредственно связанных с центральным атомом Координационное число (КЧ) Это число атомов или групп атомов, непосредственно связанных с центральным атомом

КЧ зависит: - от размеров центрального атома и лигандов. Лат. liganda -то, что должно КЧ зависит: - от размеров центрального атома и лигандов. Лат. liganda -то, что должно быть связано

Na[BF 4] Na 3[Al. F 6] F F- FF F F B 3+ F- Na[BF 4] Na 3[Al. F 6] F F- FF F F B 3+ F- FF r. B 3+ = 0, 02 нм FAl 3+ F F- F- F F- r. Al 3+ = 0, 057 нм

Na 3[Al. F 6] Na [Al. Cl 4] Cl- l F F- l Cl- Na 3[Al. F 6] Na [Al. Cl 4] Cl- l F F- l Cl- F- F l F- Al 3+ F- F l F- F r. F_ = 0, 133 нм Cl- r. Cl- = 0, 181 нм

- от степени окисления центрального атома: Степень КЧ окисления ц. а. (подчеркнуто характерное) Примеры - от степени окисления центрального атома: Степень КЧ окисления ц. а. (подчеркнуто характерное) Примеры +1 2, 3 [Ag(NH 3)2]Cl +2 3, 4, 6 [Cu(NH 3)4]Cl 2 +3 4, 5, 6 Na 3[Co(NO 2)6] +4 6, 8 H 2[Sn. Cl 6]

Эмпирическое правило: чаще всего кч устойчивого комплекса в два раза больше степени окисления ц. Эмпирическое правило: чаще всего кч устойчивого комплекса в два раза больше степени окисления ц. а. КЧ = 2 Z

- концентрации исходных компонентов : Al(OH)3 + Na. OH= Na[Al(OH)4] Al(OH)3 +3 Na. OH= - концентрации исходных компонентов : Al(OH)3 + Na. OH= Na[Al(OH)4] Al(OH)3 +3 Na. OH= Na 3[Al(OH)6]

Ионный потенциал =Z/r Z – заряд иона ц. а. r - радиус иона ц. Ионный потенциал =Z/r Z – заряд иона ц. а. r - радиус иона ц. а. ↑ Z, ↓ r ↑ Прочность комплекса

Характеристика лигандов Характеристика лигандов

Лиганды Нейтральные молекулы NH 3, H 2 O, CO, N 2, O 2 и Лиганды Нейтральные молекулы NH 3, H 2 O, CO, N 2, O 2 и др. Анионы Cl-, Br-, I-, OH-, SO 42 -, CO 32 -, C 2 O 42 и др. Крайне редко лигандами могут быть катионы

Классификация КС по природе лигандов Лиганды Название Примеры OH- Гидроксокомпле Na 3[Al(OH)6], ксы Na Классификация КС по природе лигандов Лиганды Название Примеры OH- Гидроксокомпле Na 3[Al(OH)6], ксы Na 2[Zn(OH)4] Анионы Ацидокомплек кислотных сы остатков: Cl-, Br -, SO 2 -, CO 2 - и 4 3 др. K 2[Hg. I 4], K 4[Fe(CN)6] Нейтральные молекулы: NH 3, H 2 O, и др. [Zn (NH 3)4]Cl 2 [Al(H 2 O)6]Cl 3 Аммиакаты, аквакомплексы

Число донорных атомов в лиганде характеризует его координационную ёмкость – дентатность Лат. dentalus – Число донорных атомов в лиганде характеризует его координационную ёмкость – дентатность Лат. dentalus – имеющий зубы -монодентатные лиганды, содержат 1 донорный атом -, Cl-, Br-) (H 2 O, NH 3, OH

-бидентатные лиганды, содержат 2 донорных атома и занимают два координационных места: О=С–О– O OS -бидентатные лиганды, содержат 2 донорных атома и занимают два координационных места: О=С–О– O OS O С 2 О 42 - O- SО 42 -

H 2 N-CH 2 -NH 2 H 2 N-CH 2 COO H (амбидентатный) различные H 2 N-CH 2 -NH 2 H 2 N-CH 2 COO H (амбидентатный) различные донорные атомы

-полидентатные лиганды: СН 2 - СH – CH 2 NH 2 триаминопропан -полидентатные лиганды: СН 2 - СH – CH 2 NH 2 триаминопропан

ЭДТА (этилендиаминтетраацетат – анион) -OOCH C CH 2 COO 2 N – CH 2 ЭДТА (этилендиаминтетраацетат – анион) -OOCH C CH 2 COO 2 N – CH 2 - CH 2 – N -OOCH C CH 2 COO 2 Комплексы с полидентатными лигандами называют хелатными

Этилендиаминовый комплекс платины(IV): 2 CH H 2 C N H 2 2 CH H Этилендиаминовый комплекс платины(IV): 2 CH H 2 C N H 2 2 CH H 2 C H 2 N N H 2 N Pt 4+ NH 2 CH 2 Chela (греч. ) - клешня

H 2 C – H 2 N O = C – O- Cu 2+ H 2 C – H 2 N O = C – O- Cu 2+ NH 2 –CH 2 -O - C =O «Хелатный эффект» - увеличение устойчивости комплексов с полидентатными лигандами по сравнению с комплексами с монодентатными лигандами

Природа химической связи в комплексных соединениях Природа химической связи в комплексных соединениях

Zn 2+ + 4 NH 3 [Zn(NH 3)4]2+ Zn 2+ + 4 NH 3 [Zn(NH 3)4]2+

0: 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 0: 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 0 Zn Zn 2+: 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 03 d 104 p 0 3 d 4 s 4 p Zn 2+: Zn (NH 3)4 2+ • • sp 3

4 s 3 d 4 p Cr 3+: Cr(H 2 O)6 3+ • • 4 s 3 d 4 p Cr 3+: Cr(H 2 O)6 3+ • • • • d 2 sp 3

 • • H 3 N N H 3 • • Zn 2+ • • • H 3 N N H 3 • • Zn 2+ • • N H 3 2+ N H 3

Классификация комплексных соединений 1. По заряду внутренней сферы Комплексные соединения Катионные Нейтральные Анионные Классификация комплексных соединений 1. По заряду внутренней сферы Комплексные соединения Катионные Нейтральные Анионные

2+ 3 - [Cu(NH 3)4]SO 4 Na 3[Co(NO 2)6] + [Co(NH 3)4 Cl 2]Cl 2+ 3 - [Cu(NH 3)4]SO 4 Na 3[Co(NO 2)6] + [Co(NH 3)4 Cl 2]Cl 0 [Fe(CO)5] 0 [Pt(NH 3)2 Cl 2] 3 - K 3 [Fe(CN) 6]

2. По природе лиганда: l Гидроксокомплексы ( ОН-) l Аквакомплексы (Н 2 О) l 2. По природе лиганда: l Гидроксокомплексы ( ОН-) l Аквакомплексы (Н 2 О) l Аммиакатные комплексы (NH 3) l Ацидокомплексы ( CN- - циано, CNS— родано, NO 2 - - нитро, Сl- - хлоро, SO 42– сульфато и т. д. ) l Карбонильные (СО) l И др.

Номенклатура комплексных соединений Номенклатура комплексных соединений

Лига Назва Лига нды ние нды Fфторо : OH- гидро : CNксо Clхлоро : Лига Назва Лига нды ние нды Fфторо : OH- гидро : CNксо Clхлоро : OH 2 аква : SCN- Назва ние циано тиоци анато Br- бромо : NH 3 амми : NCS- изоти н оциан ато I- иодо карбо : NO 2 - нитро нил : CO

[Cu(NH 3)4]SO 4 Сульфат тетраамминмеди (II) Na 3[Co(NO 2)6] Гексанитрокобальтат (III) натрия [Pt(NH 3)2 [Cu(NH 3)4]SO 4 Сульфат тетраамминмеди (II) Na 3[Co(NO 2)6] Гексанитрокобальтат (III) натрия [Pt(NH 3)2 Cl 2] Дихлородиамминплатина [Cr(H 2 O)2(NH 3)3 Cl]Br 2 Бромид хлородиакватриамминхрома (III)

Диссоциация комплексных соединений Диссоциация комплексных соединений

Ковалентная (диссоциация по типу слабого электролита) K 4 [Fe(CN)6] Ионная связь (диссоциация по типу Ковалентная (диссоциация по типу слабого электролита) K 4 [Fe(CN)6] Ионная связь (диссоциация по типу сильного электролита)

K 4 [Fe(CN)6] 4 K+ + [Fe(CN)6 ] 4 первичная диссоциация K 4 [Fe(CN)6] 4 K+ + [Fe(CN)6 ] 4 первичная диссоциация

[Fe(CN)6 ] вторичная диссоциация 4 - 2+ Fe +6(CN) Константа нестойкости (Кн): Кн = [Fe(CN)6 ] вторичная диссоциация 4 - 2+ Fe +6(CN) Константа нестойкости (Кн): Кн = [Fe 2+] [CN-]6 [Fe (CN)6] 4 - Kн = 110 -31 (очень прочный комплекс)

[Ni(NH 3)6]2+ Кн = 2*10 -9 (непрочный комплекс) Куст. =1/ Кн [Ni(NH 3)6]2+ Кн = 2*10 -9 (непрочный комплекс) Куст. =1/ Кн

Кн и Ку относятся только к комплексному иону! Не забывайте ! Кн и Ку относятся только к комплексному иону! Не забывайте !

Разрушение комплексных соединений Разрушить комплекс Связать один из ионов Труднорастворимый осадок Слабый электролит Окислить Разрушение комплексных соединений Разрушить комплекс Связать один из ионов Труднорастворимый осадок Слабый электролит Окислить или восстановить Выделить в виде газа Связать в более прочный комплекс

[Ag (NH 3)2]+ Ag+ + 2 NH 3 Кн = 9, 3 ·10 -8 [Ag (NH 3)2]+ Ag+ + 2 NH 3 Кн = 9, 3 ·10 -8

[Ag (NH 3)2]++ KI =Ag. I + NH 3 +K+ ПРAg. I = 1, [Ag (NH 3)2]++ KI =Ag. I + NH 3 +K+ ПРAg. I = 1, 5·10 -16 [Ag (NH 3)2]++2 CN- = [Ag(CN)2]- +2 NH 3 Кн = 8·10 -22

[Ag (NH 3)2]+ Ag+ + 2 NH 3 + KI + HNO 3 Образование [Ag (NH 3)2]+ Ag+ + 2 NH 3 + KI + HNO 3 Образование труднорастворимого осадка + KCN NH 4 NO 3 Образование более прочного комплекса

Биологическая роль комплексных соединений Биологическая роль комплексных соединений

Порфирин: Порфирин:

Активный центр миоглобина – макроциклическое соединение – гем: Активный центр миоглобина – макроциклическое соединение – гем:

Mb + O 2 Mb. O 2 Создаёт депо кислорода в мышцах Mb + O 2 Mb. O 2 Создаёт депо кислорода в мышцах

Гемоглобин: Hb + 4 O 2 Hb (O 2)4 Гемоглобин: Hb + 4 O 2 Hb (O 2)4

Зеленый пигмент растений – хлорофилл: Синтезирует реакцию фотосинтеза Зеленый пигмент растений – хлорофилл: Синтезирует реакцию фотосинтеза

Витамин В 12 Витамин В 12

-антидоты: (унитиол) Меркаптидная связь ЭДТА, Na 2 Ca. ЭДТА -антидоты: (унитиол) Меркаптидная связь ЭДТА, Na 2 Ca. ЭДТА

Применение комплексных соединений в медицине Применение комплексных соединений в медицине

-комплексоны: (тетацин) -OOCH 2 COO- N – CH 2 - CH 2 – N -комплексоны: (тетацин) -OOCH 2 COO- N – CH 2 - CH 2 – N -OOCH 2 COOСa 2+ Hg 2+ + ЭДТА · Ca 2+ + ЭДТА · Hg 2+

-противоопухолевый препарат: цисизомер дихлородиамминплатины (цис-платин) цис- [Pt(NH 3)2 Cl 2] цис- [Pt(NH 3)4 Cl -противоопухолевый препарат: цисизомер дихлородиамминплатины (цис-платин) цис- [Pt(NH 3)2 Cl 2] цис- [Pt(NH 3)4 Cl 2]