SO 4

Цель: получить комплексную соль сульфат–тетроамино меди из медного купороса CuSO 4 ∙5H 2 O и концентрированного раствора аммиака NH 4 OH.

Техника безопасности:

1.Стеклянная химическая посуда требует осторожного обращения, пред началом работы следует проверить ее на наличие трещин.

2.Пред началом работы следует проверить исправность электроприборов.
3.Нагревание производить только в термостойкой посуде.

4.Аккуратно и экономно использовать хим. реактивы. Не пробовать их на вкус, не нюхать.

5.Работу следует проводить в халатах.

6.Аммиак ядовит и его пары раздражают слизистую оболочку.

Реактивы и оборудование:

Концентрированный раствор аммиака - NH 4 OH

Этиловый спирт – C 2 H 5 OH

Медный купорос - CuSO 4 ∙ 5H 2 O

Дистиллированная вода

Мерные цилиндры

Чашки Петри

Вакуум насос (водоструйный вакуумный насос)

Стеклянные воронки

Теоретическое обоснование:

Комплексными соединениями называют вещество, содержащее комплексообразователь, с которым связано определенное число ионов или молекул называемых аддендами или легандами. Комплексообразователь с аддендами составляет внутреннюю сферу комплексного соединения. Во внешней сфере комплексных соединений находится ион, связанный с комплексным ионом.

Комплексные соединения получаются при взаимодействии более простых по составу веществ. В водных растворах они диссоциируют с образованием положительно или отрицательно заряженного комплексного иона и соответствующего аниона или катиона.

SO 4 = 2+ + SO 4 2-

2+ = Cu 2+ + 4NH 3 –

Комплекс 2+ окрашивает раствор в васильково - синий цвет,а взятые отдельно Cu2+ и 4NH3 – такого окрашивания не дают. Комплексные соединения имеют большое значение в прикладной химии.

SO4 - темно – фиолетовые кристаллы,растворимые в воде,но не растворимые в спирте.При нагревании до 1200С теряет воду и часть аммиака, а при 2600С теряет весь аммиак.При хранении на воздухе соль разлагается.

Уравнение синтеза:

CuSO4 ∙ 5H2O +4NH4OH = SO4 ∙ H2O +8H2O

CuSO4 ∙ 5H2O + 4NH4OH= SO4 ∙ H2O +8H2O

Мм CuSO4∙ 5H2O = 250 г/моль

Мм SO4 ∙ H2O = 246 г/моль

6г CuSO4∙ 5H2O - Хг

250 г CuSO4∙ 5H2O - 246 SO4 ∙ H2O

Х=246∙6/250= 5,9 г SO4 ∙ H2O

Ход работы:

6г медного купороса растворить в 10 мл дистиллированной воды в термостойком стакане. Нагреть раствор. Энергично перемешивать до полного растворения, затем добавить концентрированный раствор аммиака небольшими порциями до появления фиолетового раствора комплексной соли.

Затем раствор перенести в чашку Петри или фарфоровую чашку и вести осаждение кристаллов комплексной соли этиловым спиртом, который вливают бюреткой в течение 30-40 минут, объем этилового спирта 5-8 мл.

Полученные кристаллы комплексной соли отфильтровать на воронке Бюхнера и оставить сушить до следующего дня. Затем кристаллы взвесить и рассчитать % выхода.

5,9г SO4 ∙ H2O - 100%

m навески – Х

Х = m навески ∙100% / 5,9г

Контрольные вопросы:

1.Какой тип химических связей в комплексных солях?

2.Какой механизм образования комплексного иона?

3.Как определить заряд комплексообразователя и комплексного иона?

4.Как диссоциирует комплексная соль?

5.Составьте формулы комплексных соединений дициано - аргентат натрия.

Лабораторная работа №6

Получение ортоборной кислоты

Цель : получить ортоборную кислоту из буры и соляной кислоты.

Техника безопасности:

1. Стеклянная химическая посуда требует осторожного обращения, перед работой следует проверить ее на наличие трещин.

2. Перед началом работы следует проверить исправность электроприборов.

3. Нагревание производить только в термостойкой посуде.

4. Аккуратно и экономно использовать химические реактивы. Не пробовать их на вкус, не нюхать.

5. Работу следует проводить в халатах.

Оборудование и реактивы:

Тетраборат натрия (декагидрат) – Na 2 B 4 O 7 *10H 2 O

Соляная кислота (конц.) – HCl

Дистиллированная вода

Электроплитка, вакуум-насос (водоструйный вакуумный насос), химические стаканы, фильтровальная бумага, фарфоровые чашки, стеклянные палочки, стеклянные воронки.

Ход работы:

Растворяют 5г декагидрата тетрабората натрия в 12,5 мл кипящей воды прибавляют 6 мл раствора соляной кислоты и оставляют стоять сутки.

Na 2 B 4 O 7 *10H 2 O + 2HCl + 5H 2 O = 4H 3 BO 3 + 2NaCl

Выпавший осадок ортоборной кислоты декантируют, промывают небольшим количеством воды, фильтруют под вакуумом и сушат между листами фильтровальной бумаги при 50-60 0 С в сушильном шкафу.

Для получения более чистых кристаллов ортоборную кислоту перекристаллизовывают. Рассчитывают теоретический и практический выход

Контрольные вопросы:

1. Структурная формула буры, борной кислоты.

2. Диссоциация буры, борной кислоты.

3. Составить формулу кислоты тетрабората натрия.

Лабораторная работа №7

Получение оксида меди (II)

Цель : получить оксид меди (II) CuO из медного купороса.

Реактивы:

Сульфат меди (II) CuSO 4 2- * 5H 2 O.

Гидроксид калия и натрия.

Раствор аммиака (р=0.91 г/см 3)

Дистиллированная вода

Оборудование: технохимические весы, фильтры, стаканы, цилиндры, вакуум-насос (водоструйный вакуумный насос), термометры, электроплитка, воронка Бюхнера, колба Бунзена.

Теоретическая часть:

Оксид меди (II) CuO – черно-коричневый порошок, при 1026 0 С распадается на Cu 2 O и О 2 , почти не растворим в воде, растворим в аммиаке. Оксид меди (II) CuO встречается в природе в виде черного землистого продукта выветривания медных руд (мелаконит). В лаве Везувия она найдена закристаллизованной в виде черных триклинных табличек (тенорит).

Искусственно окись меди получают нагреванием меди в виде стружек или проволоки на воздухе, при температуре красного каления (200-375 0 С) или прокаливанием нитрата карбоната. Полученная таким путем окись меди аморфна и обладает ярко выраженной способностью адсорбировать газы. При прокаливании, при более высокой температуре на поверхности меди образуется двухслойная окалины: поверхностных слой представляет собой оксид меди (II), а внутренний – красный оксид меди (I) Cu 2 O .

Окись меди используют при производстве стекла эмалей, для придания из зеленой или синей окраски, кроме того CuO применяют при производстве медно-рубинового стекла. При нагревании с органическими веществами оксид меди окисляет их, превращая углерод и диоксид углерода, а водород в оду и восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются при элементарном анализе органических веществ, для определения содержания в них углерода и водорода. В медицине она также находит применение, главным образом в виде мазей.

2. Приготовить из рассчитанного количества медного купороса насыщенный раствор при 40 0 С.

3. Приготовить из рассчитанного количества 6%-ный раствор щелочи.

4. Нагреть раствор щелочи до 80-90 0 С и влить в него раствор сульфата меди.

5. Смесь нагревают при 90 0 С в течение 10-15 минут.

6. Выпавшему осадку дают отстояться, промывают водой до удаления ионаSO 4 2- (проба BaCl 2 + HCl).

II.1. Понятие и определение.

Комплексные соединения – наиболее многочисленный класс неорганических соединений. Дать краткое и исчерпывающее определение этим соединениям трудно. Комплексные соединения также называют координационными. В химии координационных соединений переплетаются органическая и неорганическая химия.

До конца XIX века изучение комплексных соединений носило чисто описательный характер. 1893 год швейцарский химик Альфред Вернер создал координационную теорию. Суть ее заключается в следующем: в комплексных соединениях имеется правильное геометрическое размещение атомов или групп атомов, называемых лигандами или аддендами, вокруг центрального атома – комплексообразователя.

Таким образом, химия комплексных соединений изучает ионы и молекулы, состоящие из центральной частицы и координированных вокруг нее лигандов. Центральная частица – комплексообразователь и непосредственно связанные с ней лиганды, образуют внутреннюю сферу комплекса. Для неорганических лигандов, чаще всего, число их совпадает с координационным числом центральной частицы. Таким образом, координационное число – это общее число нейтральных молекул или ионов (лигандов), связанных с центральным атомом в комплексе

Ионы, находящиеся за пределами внутренней сферы, образуют внешнюю сферу, комплексного соединения. В формулах внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки.

K 4 4- - внутренняя сфера или комплексный ион

ион-комплексообразователь координационное

Комплексообразователями служат:

1) положительные ионы металлов (чаще d-элементы): Ag + , Fe 2+, Fe 3+ , Cu 2+ , Al 3+ , Co 3+ ; и др. (ионы- комплексообразователи).

2) реже - нейтральные атомы металлов, относящиеся к d-элементам: (Сo, Fe, Mn и др.)

3) некоторые атомы неметаллов с различной положительной степенью окисления - B +3, Si +4 , P +5 и др.

Лигандами могут быть:

1) отрицательнозаряженные ионы (OH - , Hal - , CN - -цианогруппа, SCN - - тиоцианогруппа, NH 2 - -аминогруппа, и др.)

2) полярные молекулы: H 2 O (название лиганда - «аква»), NH 3 («аммин»),

CO («карбонил»).

Таким образом, комплексными соединениями (координационными соединениями) называются сложные химические соединения, в составе которых имеются комплексные ионы, образованные центральным атомом в определенной степени окисления (или с определенной валентностью) и связанными с ним лигандами.

II.2. Классификация

I. По характеру лигандов:

1. Аквакомплексы (H 2 O)

2. Гидроксокомплексы (OH)

3. Амминкомплексы (NH 3) - аммиакаты

4. Ацидокомплексы (с кислотными остатками - Сl - , SCN - , S 2 O 3 2- и другие)

5. Карбонилкомплексы (СО)

6. Комплексы с органическими лигандами (NH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 и др.)

7. Анионгалогенаты (Na )

8. Аминокомплексы (NH 2)

II. По заряду комплексного иона:

1. Катионного типа - заряд комплексного иона - положительный

2. Анионного типа - заряд комплексного иона - отрицательный.

Для правильного написания комплексного соединения необходимо знать степень окисления центрального атома, его координациооное число, природу лигандов и заряд комплексного иона.

II.3. Координационное число можно определить как число σ - связей между нейтральными молекулами или ионами (лигандами) и центральным атомом в комплексе.

Величина координационного числа определяется, главным образом, размерами, зарядом и строением электронной оболочки комплексообразователя. Наиболее часто встречается координационное число 6. Оно характерно для следующих ионов: Fe 2+ , Fe 3+ , Co 3+ , Ni 3+ , Pt 4+ , Al 3+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Sn 4+ .

K 3 , Na 3 , Cl 3

гексацианоферрат (Ш) гексанитрокобальтат(Ш) гексааквахрома (Ш)хлорид

калия натрия

Координационное число 4 встречается у 2-хзарядных ионов и у алюминия или золота: Hg 2+ , Cu 2+ , Pb 2+ , Pt 2+ , Au 3+ , Al 3+ .

(OH) 2 - тетрааммин меди(II) гидроксид;

Na 2 – тетрагидроксокупрат (II) натрия

K 2 – тетраиодомеркурат (II) калия;

H – тетрахлороаурат(III) водорода.

Часто координациооное число определяется как удвоенная степень окисления иона-комплексообразователя: у Hg 2+ , Cu 2+ , Pb 2+ - координационное число равно 4; у Ag + , Cu + - координационное число равно 2.

Для определения, расположения иоов во внутренней или внешней сфере нужно провести качественные реакции. Например, у K 3 -гексацианоферрата(III) калия. Известно, что ион железа (+3) образует с роданид (тиоционат)- анионом роданид железа (+3) темно-красного цвета.

Fe 3+ +3 NH 4 SCN à Fe (SCN) 3 + 3NH 4 +

При добавлении раствора роданида аммония или калия к раствору гексацианоферрата(III) калия окраски не наблюдается. Это говорит об отсeтствии ионов железа Fe 3+ в растворе в достаточном количестве. Центральный атом связан с лигандами ковалентной полярной связью (донорно-акцепторный механизм образования связи), поэтому реакция ионного обмена не идет. Наоборот, внешняя и внутренняя сферы связаны ионной связью.

II.4. Строение комплексного иона с точки зрения электронного строения комплексообразователя.

Разберем строение катиона тетраамминмеди (II):

а) электронная формула атома меди:

2 8 18 1 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

б) электронная формула катиона Cu 2+ :

Cu 2+)))) ↓ ↓ ↓ ↓ 4p 0

4s o:NH 3:NH 3: NH 3: NH 3

CuSO 4 + 4: NH 3 -à SO 4

SO 4 à 2+ + SO 4 2-

ионная связь

ков. связь

по донорно- акцепторному механизму.

Упражнение для самостоятельного решения:

Изобразите строение комплексного иона 3- по алгоритму:

а) напишите электронную формулу атома железа;

б) напишите электронную формулу иона железа Fe 3+ , убрав электроны с 4s подуровня и 1 электрон с 3d- подуровня;

в) перепишите электронную формулу иона еще раз, переведя электроны 3d- подуровня в возбужденное состояние путем их спаривания в ячейках этого подурвня

г) подсчитайте число всех свободных ячеек на 3d, 4s, 4p - подуровнях

д) расположите под ними цианид-анионы CN - и проведите стрелки от ионов к пустым ячейкам.

II.5. Определение заряда комплексообразователя и комплексного иона:

1.Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы с обратным знаком; он также равен сумме заряда комплексообразователя и всех лигандов.

K 2 +2+ (- 1) ·4 =х х = -2

2. Заряд комплексообразователя равен алгебраической сумме зарядов лигандов и внешней сферы (с обратным знаком).

Cl х +0·2 +(–1)·2 = 0; х=2-1= +1

SO 4 х+ 4· 0 -2 = 0 х = +2

3.Чем больше заряд центрального атома и меньше заряд лиганда, тем больше координационное число.

II.6. Номенклатура.

Существует несколько способов названий комплексных соединений. Выберем более простой с использованием валентности (или степени окисления) центрального атома

II.6.1. Название комплексных соединений катионного типа:

Комплексные соединения относятся к катионному типу, если заряд комплексного иона положительный.

При названии комплексных соединений:

1) сначала называется координационное число с помощью греческих приставок (гекса, пента, три);

2) затем, заряженные лиганды с добавлением окончания «о»;

3) затем, нейтральные лиганды (без окончания «о»);

4) комплексообразователь на русском языке в родительном падеже, указывается его валентность или степень окисления и после этого называется анион. Аммиак – лиганд называется «аммин» без «о», вода –«аква»

SO 4 тетрааммин меди (II) сульфат;

Cl диаммин серебра (I) хлорид;

Cl 3 – гексаиодокобальта (Ш) хлорид;

Cl – оксалатопентаакваалюминия(Ш) хлорид

(окалат - двухзарядный анион щавелевой кислоты);

Cl 3 –гексаакважелеза(Ш) хлорид.

II.6.2. Номенклатура комплексных соединений анионного типа.

Называется катион, координационное число, лиганды и, затем, комплексообразователь - центральный атом. Комплексообразователь называется на латинском языке в именительном падеже с окончанием «ат».

K 3 – калия гексафтороферрат(Ш);

Na 3 – натрия гексанитрокобальтат (III);

NH 4 –аммония дитиоцианодикарбонил меркуриат (I)

Нейтральный комплекс: – пентакарбонил железо.

ПРИМЕРЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Пример 1. Классифицировать, полностью охарактеризовать и дать названия следующим комплексным соединениям: а) K 3 –; б) Cl ; в) .

Решение и ответ:

1) K 3 - 3 иона К + - внешняя сфера, ее общий заряд +3, 3- - внутренняя сфера, ее общий заряд равен заряду внешней сферы, взятому с противоположным знаком - (3-)

2) Комплексное соединение анионного типа, так как заряд внутренней сферы - отрицательный;

3) Центральный атом - комплексообразователь - ион серебра Ag +

4) Лиганды - два двухзарядных остатка тиосерной кислоты H 2 S 2 O 3 , относится к ацидокомплексам

5) Координационное число комплексообразователя в данном случае как исключение равно 4 (у двух остатков кислоты 4 валентных σ - связи без 4-х катионов водорода);

6) Заряд комплексообразователя равен +1:

K 3 : +1 · 3 + Х + (-2) · 2 = 0 à X= +1

7) Название: – калия дитиосульфатоаргентат (I).

1) Cl - 1 ион - Сl - - внешняя сфера, ее общий заряд -1, - - внутренняя сфера, ее общий заряд равен заряду внешней сферы, взятому с противоположным знаком - (3+)

2) Комплексное соединение катионного типа, так как заряд внутренней сферы - положительный.

3) Центральный атом - комплексообразователь - ион кобальта Со, вычисляем его заряд:

: Х + 0 · 4 + (-1) · 2 = +1 à Х = 0 +2 +1 = +3

4) Комплексное соединение смешанного типа, так как в его составе разные лиганды; ацидокомплекс (Cl - - остаток хлороводородной кислоты) и амминкамплекс - аммиакатный (NH 3 - аммиак-нейтральное соединение)

6) Название – дихлоротетраамминкобальта(III) хлорид.

1) - внешней сферы нет

2) Комплексное соединение нейтрального типа, так как заряд внутренней сферы = 0.

3) Центральный атом - комплексообразователь - атом вольфрама,

его заряд =0

4) Карбонилкомплекс, так как лигандом является нейтральная частица - карбонил - СО;

5) Координационное число комплексообразователя равно 6 ;

6) Название: – гексакарбонилвольфрам

Задание 1. Охарактеризуйте комплексные соединения:

а) Li 3 Cr (OH) 6 ]

б) I 2

в) [ Pt Cl 2 (NH 3) 2 ] и дайте им названия.

Задание 2. Назовите комплексные соединения: NO 3 ,

K 3 , Na 3 , H, Fe 3 [ Cr (CN) 6 ] 2

Комплексные соединения

Конспект урока-лекции

Цели. Сформировать представления о составе, строении, свойствах и номенклатуре комплексных соединений; развить навыки определения степени окисления у комплексообразователя, составления уравнений диссоциации комплексных соединений.
Новые понятия: комплексное соединение, комплексообразователь, лиганд, координационное число, внешняя и внутренняя сферы комплекса.
Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, концентрированный раствор аммиака, растворы сульфата меди(II), нитрата серебра, гидроксида натрия.

ХОД УРОКА

Лабораторный опыт. К раствору сульфата меди(II) прилить раствор аммиака. Жидкость окрасится в интенсивный синий цвет.

Что произошло? Химическая реакция? До сих пор мы не знали, что аммиак может реагировать с солью. Какое вещество образовалось? Каковы его формула, строение, название? К какому классу соединений его можно отнести? Может ли аммиак реагировать с другими солями? Есть ли соединения, аналогичные этому? Ответить на эти вопросы нам и предстоит сегодня.

Чтобы лучше изучить свойства некоторых соединений железа, меди, серебра, алюминия, нам потребуются знания о комплексных соединениях.

Продолжим наш опыт. Полученный раствор разделим на две части. К одной части прильем щелочь. Осадка гидроксида меди(II) Cu(OH) 2 не наблюдается, следовательно, в растворе нет двухзарядных ионов меди или их слишком мало. Отсюда можно заключить, что ионы меди вступают во взаимодействие с прибавленным аммиаком и образуют какие-то новые ионы, которые не дают нерастворимого соединения с ионами OH – .

В то же время ионы остаются неизменными. В этом можно убедиться, прибавив к аммиачному раствору раствор хлорида бария. Тотчас же выпадет белый осадок BaSO 4 .

Исследованиями установлено, что темно-синяя окраска аммиачного раствора обусловлена присутствием в нем сложных ионов 2+ , образовавшихся путем присоединения к иону меди четырех молекул аммиака. При испарении воды ионы 2+ связываются с ионами , и из раствора выделяются темно-синие кристаллы, состав которых выражается формулой SO 4 H 2 O.

Комплексными называют соединения, содержащие сложные ионы и молекулы, способные к существованию как в кристаллическом виде, так и в растворах.

Формулы молекул или ионов комплексных соединений обычно заключают в квадратные скобки. Комплексные соединения получают из обычных (некомплексных) соединений.

Примеры получения комплексных соединений

Строение комплексных соединений рассматривают на основе координационной теории, предложенной в 1893 г. швейцарским химиком Альфредом Вернером, лауреатом Нобелевской премии. Его научная деятельность проходила в Цюрихском университете. Ученый синтезировал много новых комплексных соединений, систематизировал ранее известные и вновь полученные комплексные соединения и разработал экспериментальные методы доказательства их строения.

А.Вернер (1866–1919)

В соответствии с этой теорией в комплексных соединениях различают комплексообразователь , внешнюю и внутреннюю сферы . Комплексообразователем обычно является катион или нейтральный атом. Внутреннюю сферу составляет определенное число ионов или нейтральных молекул, которые прочно связаны с комплексообразователем. Их называют лигандами . Число лигандов определяет координационное число (КЧ) комплексообразователя.

Пример комплексного соединения

Рассмотренное в примере соединение SO 4 H 2 O или CuSO 4 5Н 2 О – это кристаллогидрат сульфата меди(II).

Определим составные части других комплексных соединений, например K 4 .
(Справка. Вещество с формулой HCN – это синильная кислота. Соли синильной кислоты называют цианидами.)

Комплексообразователь – ион железа Fe 2+ , лиганды – цианид-ионы СN – , координационное число равно шести. Все, что записано в квадратных скобках, – внутренняя сфера. Ионы калия образуют внешнюю сферу комплексного соединения.

Природа связи между центральным ионом (атомом) и лигандами может быть двоякой. С одной стороны, связь обусловлена силами электростатического притяжения. С другой – между центральным атомом и лигандами может образоваться связь по донорно-акцепторному механизму по аналогии с ионом аммония. Во многих комплексных соединениях связь между центральным ионом (атомом) и лигандами обусловлена как силами электростатического притяжения, так и связью, образующейся за счет неподеленных электронных пар комплексообразователя и свободных орбиталей лигандов.

Комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, являются сильными электролитами и в водных растворах диссоциируют практически нацело на комплексный ион и ионы внешней сферы. Например:

SO 4 2+ + .

При обменных реакциях комплексные ионы переходят из одних соединений в другие, не изменяя своего состава:

SO 4 + BaCl 2 = Cl 2 + BaSO 4 .

Внутренняя сфера может иметь положительный, отрицательный или нулевой заряд.

Если заряд лигандов компенсирует заряд комплексообразователя, то такие комплексные соединения называют нейтральными или комплексами-неэлектролитами: они состоят только из комплексообразователя и лигандов внутренней сферы.

Таким нейтральным комплексом является, например, .

Наиболее типичными комплексообразователями являются катионы d -элементов.

Лигандами могут быть:

а) полярные молекулы – NH 3 , Н 2 О, CO, NO;
б) простые ионы – F – , Cl – , Br – , I – , H – , H + ;
в) сложные ионы – CN – , SCN – , NO 2 – , OH – .

Pассмотрим таблицу, в которой приведены координационные числа некоторых комплексообразователей.

Номенклатура комплексных соединений. В соединении сначала называют анион, а затем катион. При указании состава внутренней сферы прежде всего называют анионы, прибавляя к латинскому названию суффикс -о- , например: Cl – – хлоро, CN – – циано, OH – – гидроксо и т.д. Далее называют нейтральные лиганды и в первую очередь аммиак и его производные. При этом пользуются терминами: для координированного аммиака – аммин , для воды – аква . Число лигандов указывают греческими словами: 1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса. Затем переходят к названию центрального атома. Если центральный атом входит в состав катионов, то используют русское название соответствующего элемента и в скобках указывают его степень окисления (римскими цифрами). Если центральный атом содержится в анионе, то употребляют латинское название элемента, а в конце прибавляют окончание -ат . В случае неэлектролитов степень окисления центрального атома не приводят, т.к. она однозначно определяется из условия электронейтральности комплекса.

Примеры. Чтобы назвать комплекс Сl 2 , определяют степень окисления (С.О.)
х комплексообразователя – иона Cu х + :

1 x + 2 (–1) = 0, x = +2, C.O.(Cu) = +2.

Аналогично находят степень окисления иона кобальта:

y + 2 (–1) + (–1) = 0, y = +3, С.О.(Со) = +3.

Чему равно координационное число кобальта в этом соединении? Сколько молекул и ионов окружает центральный ион? Координационное число кобальта равно шести.

Название комплексного иона пишут в одно слово. Степень окисления центрального атома обозначают римской цифрой, помещенной в круглые скобки. Например:

Cl 2 – хлорид тетраамминмеди(II),
NO 3 – нитрат дихлороакватриамминкобальта(III),
K 3 – гексацианоферрат(III) калия,
K 2 – тетрахлороплатинат(II) калия,
– дихлоротетраамминцинк,
H 2 – гексахлорооловянная кислота.

На примере нескольких комплексных соединений определим структуру молекул (ион-комплексообразователь, его С.О., координационное число, лиганды, внутреннюю и внешнюю сферы), дадим название комплексу, запишем уравнения электролитической диссоциации.

K 4 – гексацианоферрат(II) калия,

K 4 4K + + 4– .

H – тетрахлорозолотая кислота (образуется при растворении золота в «царской водке»),

H H + + –.

OH – гидроксид диамминсеребра(I) (это вещество участвует в реакции «серебряного зеркала»),

OH + + OH – .

Na – тетрагидроксоалюминат натрия,

Na Na + + – .

К комплексным соединениям относятся и многие органические вещества, в частности, известные вам продукты взаимодействия аминов с водой и кислотами. Например, соли хлорид метиламмония и хлорид фениламмония являются комплексными соединениями. Согласно координационной теории они имеют следующее строение:

Здесь атом азота – комплексообразователь, атомы водорода при азоте, радикалы метил и фенил – лиганды. Вместе они образуют внутреннюю сферу. Во внешней сфере находятся хлорид-ионы.

Многие органические вещества, имеющие большое значение в жизнедеятельности организмов, представляют собой комплексные соединения. К ним относятся гемоглобин, хлорофилл, ферменты и др.

Комплексные соединения находят широкое применение:

1) в аналитической химии для определения многих ионов;
2) для разделения некоторых металлов и получения металлов высокой степени чистоты;
3) в качестве красителей;
4) для устранения жесткости воды;
5) в качестве катализаторов важных биохимических процессов.

катионные 2

анионные 3-

нейтральные 0

По характеру лигандов различают:

акво- [Сu(H 2 O) 4 ]SO 4

аммино-SO 4

ацидо- К 2

гидроксо-K 2

По структуре внутренней сферы различают внутрикомплексные(циклические) соединения. Например, в живом организме встречаются клешневидные (хелатные) пятичленные циклы. Они образуются катионом металла и ɑ-аминокислотами. К ним относятся гемоглобин, хлорофилл, витамин В 12 .

При составлении названия комплексных соединений руководствуются следующими правилами:

Сначала называют внутреннюю сферу.

Составные части её называют в следующей последовательности: лиганды анионы, лиганды – молекулы, комплексообразователь. Записывают формулу в обратной последовательности.

К названиям лигандов – ионов добавляют окончание «о» (Сl - хлоро-, СN - циано-). Нейтральные молекулы сохраняют свои названия, за исключением Н 2 О – акво, NН 3 – амин.

Число лигандов указывают греческими числительными: ди, три-, тетра-, пента-, гекса- и т.д.

В последнюю очередь называют ионы внешней сферы.

Пример: катионные –SO 4 – тетраамминокупрат (II) сульфат; анионные – Na 3 –гексанитрокобольтат (III) натрия; нейтральные Cl 2 - дихлородиамминоплатина.

Комплексообразующая способность s-, р- и d- элементов

Комплексообразующая способность катионов определяется следующими факторами:

Заряд катиона, радиус катиона и электронная конфигурация катиона.

Чем больше заряд катиона и меньше радиус, тем прочнее связь комплексообразователя с лигандами. Поэтому катионы s- элементов (К + , Nа + , Са +2 , Мg +2 и др.) обладающие относительно большим радиусом и малым зарядом, имеют низкую комплексообразующую способность. Катионы d-элементов (Со +3 , Рt +4 , Сr +3 и др.), имеющие, как правило небольшой радиус и высокий заряд, являются хорошими комплексообразователями.

d-элементы имеют большое количество валентных орбиталей, среди которых имеются свободные орбитали и с неподелёнными электронными парами. Поэтому они одновременно могут быть и донорами и акцепторами. Если аналогичной возможностью обладает и лиганд, то одновременно с σ- связью (лиганд донор, а комплексообразователь является акцептором), образуюется и π-связь (лиганд акцептор, а комплексообразователь – донор). При этом происходит увеличение кратности связи, что обуславливает высокую прочность d- элементов со многими лигандами. Эта связь называется дативной связью.

Характер химической связи в комплексных соединениях.

Связь между комплексообразователем и лигандами осуществляется, посредством перекрывания электронных облаков. Связь, образованная по обменному механизму соответствует вернеровской главной валентности. Связь, образованная по донорно акцепторному механизму – побочной валентности; при этом лиганд является донором, а комплексообразователь акцептором.

Связь по донорно – акцепторному механизму может возникнуть и между нейтральными молекулами, если одна имеет атом со свободной орбиталью, а другая не поделённую электронную пару.

Следовательно: причина комплексообразования – валентная ненасыщенность атомов. Увеличение валентной насыщенности атомов в процессе комплексообразования ведёт к устойчивости комплексов.

Поскольку комплексообразователь в большинстве случаев предоставляет для образования связей неравноценные орбитали, то происходит их гибридизация, а тип гибридизации определяет геометрию молекул.

sp линейная молекула +

sp 3 тетраэдр или квадрат 2+