Комплексные соединения получение строение свойства и применение

Комплексные соединения: получение, строение, свойства и применение

1. Понятие комплексных соединениях. Координационная теория А. Вернера Структура комплексных соединений K 2[Pt. Cl 6] Альфред Вернер (1866 -1919) Pt 4+ - комплексообразователь, Cl- - лиганд, [Pt. Cl 6]2 - - внутренняя сфера (комплексный ион), Число 6 – координационное число, К+ - ионы внешней сферы

Координационное число — общее число нейтральных молекул и ионов, связанных с центральным ионом в комплексе. [Cu(NH 3)4]SO 4 К 4[Fe(CN)6] [Сu(NH 3)2]Cl [Pt(NH 3)2 Cl 2]Cl 2 [Pt(NH 3)4 Cl 2]Cl 2 [Ag(NH 3)2]Cl [Cr(H 2 O)3 F 3] K 3[Co(NO 3)6] Заряд комплексообразователя Координационное число 1 2 3 4 2, 3 3, 4, 6 4, 5, 6 6, 8

Для написания формулы комплексного соединения надо знать: 1. Заряд комплексообразователя 2. Заряд лигандов 3. Координационное число 4. Ионы внешней сферы x - 3 K 3[Fe(CN)6] + X+(-1) • 6 = -3 X = +3 K+ CN-NC CNFe+3 K+ -NC CNCN- K+

Типичными комплексообразователями являются d – элементы: n Это Ag+, Au+, Cu+2, Hg+2, Cd+2, Co+2, Zn+2, Fe+3, Ni+2, Pt+4, и. т. д. n Способность к комплексообразованию уменьшается в ряду: f > d > p > s n Комплексообразователями могут быть и некоторые неметаллы: Si, S, N. n

2. Классификация и номенклатура КС. n Одной из классификаций КС является классификация в зависимости от вида лигандов. n Важнейшими лигандами являются нейтральные молекулы, имеющие дипольный характер, например молекулы: H 2 O, NH 3, NO, CO и др. или ионы: CN -, NO -2, CI -, Br -, OH -, CO 2 - и. т. д.

n - Дентатность лиганда Монодентатные лиганды: молекулы H 2 O, NH 3 , ионы CN , NO 2, CI - Бидентатные лиганды: NH 2 CH 2 NH 2 – этилендиамин, NH 2 COO- - ион аминоуксусной кислоты, ионы CO 32 -, SO 42 - n Однородность лигандов Однородные комплексы - cодержат одинаковые лиганды : К 4[Fe(CN)6] [Сu(NH 3)2]Cl Неоднородные комплексы - cодержат разные по природе лиганды: [Pt(NH 3)2 Cl 2]Cl 2 [Co(NH 3)Cl 2] - - - Среди однородных комплексов выделяют: Аммиакаты – лиганды NH 3: [Cu(NH 3)4]SO 4 [Co(NH 3)6]Cl 3 Аквакомплексы – лиганды H 2 O: [Al(H 2 O)6]Cl 3 [Cr(H 2 O)6]Cl 3 Карбонилы – лиганды СО: Ni(CO)4 Fe(CO)5 Ацидокомплексы – лиганды - кислотные остатки Комплексные соли: K 2[Pt. Cl 4] Ca 2[Fe(CN)6] Комплексные кислоты: Н 2[Si. F 6] H 2[Co. Cl 4] Гидроксокомплексы – лиганды ОН-: Na 2[Zn. OH]4 Na 2[Sn(OH)6]

2. 1 Номенклатура комплексных соединений. n 1. 2. 3. 4. 5. Порядок составления названия КС, если комплексный ион является анионом: Указывается число лигандов: 1 -моно, 2 -ди, 3 -три, 4 -тетра, 5 -пента, 6 -гекса; Название лиганда: 2 Cl - хлоро, CN - циано, SO 3 - сульфито, OH – гидроксо Далее нейтральные лиганды: NH 3 – аммин, H 2 O – аква, CO – карбонил Название комплексообразователя: латинское название с заменой окончания –ум на –ат Fe – феррат, Co – кобальтат, Hg - меркурат Указать заряд комплексообразователя – в круглых скобках римской цифрой Указать катион внешней сферы К[Fe(NH 3)2(CN)4] – тетрацианодиамминферрат (III) калия Na 3[Co(NO 3)6] – гексанитрокобальтат (III) натрия

Порядок составления названия КС, если комплексный ион является катионом: 1. Указать название анионов внешней сферы 2. Указывается число лигандов: 1 -моно, 2 -ди, 3 -три, 4 -тетра, 5 -пента, 6 -гекса; 3. Название лиганда: Cl- - хлоро, CN- - циано, SO 32 - - сульфито, OH- – гидроксо Далее нейтральные лиганды: NH 3 – аммин, H 2 O – аква, CO – карбонил 4. Название комплексообразователя: русское название металла в родительном падеже 5. Указать заряд комплексообразователя – в круглых скобках римской цифрой [Pt(NH 3)4 Cl 2]Cl 2 – хлорид дихлородиамминплатины (IV) [Ag(NH 3)2]Cl – хлорид диамминсеребра (I)

3. Строение комплексных соединений 3. 1. Химическая связь в комплексных соединениях. Для объяснения образования строения и свойств комплексных соединений принимают три теории: 1) метод валентных связей (ВС) 2) теория кристаллического поля (ТКП) 3) метод молекулярных орбиталей (МО)

3. 2 Изомерия КС n Изомерия – это явление существования двух или нескольких химических веществ, имеющих одинаковые качественный и количественный состав, но обладающие различным строением. n Различают: геометрическую, оптическую, сольватную (гидратную), ионную виды изомерии.

1. Геометрическая (цис – транс) изомерия [Pt 2+(NH 3)2 CI 2] CI Pt NH 3 CI NH 3 цис-изомер Сl Pt NH 3 CI транс-изомер 2. Сольватная (гидратная) изомерия [Cr(H 2 O)6]Cl 3 -фиолетовый раствор, [Cr(H 2 O)5 Cl]Cl 2 – голубовато-зеленый, [Cr(H 2 O)5 Cl 2]Cl – темно-зеленый. NH 3

3. Ионная изомерия [Pt(NH 3)4 Br 2]Cl 2 – хлорид дибромотетраамминплатины (IV) [Cr(H 2 O)4 Cl 2]Cl – хлорид дихлоротетрааквахрома (III) [Pt(NH 3)4 Cl 2]Br 2 – бромид дихлоротетраамминплатины (IV)

4. Способы получения КС и их свойства 4. 1 Способы получения КС 1. Реакции присоединения Fe(CN)3+3 KCN=K 3[Fe(CN)6] красная кровяная соль 2. Реакции внедрения Ag. CI+2 NH 3=[Ag(NH 3)2]CI Cu. SO 4+4 NH 4 OH→[Cu(NH 3)4]SO 4+4 H 2 O 3. Реакции обмена Fe. CI 3+ KCNS=KCI+[Fe(CNS)]CI 2

4. 2. Химические свойства комплексных соединений Комплексные соединения вступают в реакции: 1. Обмена: 2 Cu. SO 4 + K 4[Fe(CN)6]= Cu 2[Fe(CN)6]↓ + 2 K 2 SO 4 2. Окислительно-восстановительные: KMn. O 4 + 5 K 4[Fe(CN)6] + 4 H 2 SO 4 = Mn. SO 4 + 5 K 3[Fe(CN)6] + 3 K 2 SO 4 + 4 H 2 O Mn+7 + 5ē → Mn+2 – окислитель, процесс восстановления Fe+3 – 1 ē → Fe+3 – восстановитель, процесс окисления 1 5

4. 3 Диссоциация КС. Понятие о константах нестойкости и устойчивости КС. Комплексные соединения – в водных растворах диссоциируют, но внутренняя сфера сохраняет относительную стабильность. Мерой устойчивости комплексных соединений служит константа нестойкости или константа устойчивости. Соединение [Zn(NH 3)4]CI 2 диссоциирует по двум стадиям: [Zn(NH 3)4]CI 2 = [Zn(NH 3)4]+2 + 2 CI[Zn(NH 3)4] + 2 = Zn+2 + 4 NH 3

Диссоциация комплексного иона подчиняется закону действующих масс и выражается константой равновесия. Кд = Кн = = 4, 0∙ 10 -10 Константа диссоциации комплексного иона получила название константы нестойкости, (Кн. ), обратная ей величина называется Куст = = Комплексный ион тем устойчивее, чем меньше его Кн.

5. Значение комплексных соединений. Л. А. Чугаев Курнаков Н. С. И. И. Черняев

Гемоглобин Хлорофилл

Этилендиаминатетрауксусная кислота (ЭДТА) Хелат металл-ЭДТА Модель комплекса образованного ЭДТА с ионом Cu 2+