Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Комплексные соединения





При рассмотрении видов химической связи отмечалось, что силы притяжения возникают не только между атомами, но и между молекулами и ионами. Такое взаимодействие может приводить к образованию новых более сложных комплексных (или координационных) соединений.

Комплексными называют соединения, имеющие в узлах кристаллической решетки агрегаты атомов (комплексы), способные к самостоятельному существованию в растворе и обладающие свойствами, отличными от свойств составляющих их частиц (атомов, ионов или молекул).

В молекуле комплексного соединения (например, K4[Fe(CN)6]) различают следующие структурные элементы: ион-комплексообразователь (для данного комплекса Fe), координированные вокруг него присоединенные частицы – лиганды или адденды (CN-), составляющие вместе с комплексообразователем внутреннюю координационную сферу ([Fe(CN)6]4-), и остальные частицы, входящие во внешнюю координационную сферу (K+). При растворении комплексных соединений лиганды остаются в прочной связи с ионом-комплексообразователем, образуя почти не диссоциирующий комплексный ион. Число лигандов называется координационным числом (в случае K4[Fe(CN)6] координационное число равно 6). Координационное число определяется природой центрального атома и лигандов, а также соответствует наиболее симметричной геометрической конфигурации: 2 (линейная), 4 (тетраэдрическая или квадратная) и 6 (октаэдрическая конфигурация).

Характерными комплексообразователями являются катионы: Fe2+, Fe3+, Co3+, Co2+, Cu2+, Ag+, Cr3+, Ni2+. Способность к образованию комплексных соединений связана с электронным строением атомов. Особенно легко образуют комп­лексные ионы элементы d-семейства, например: Ag+, Au+, Cu2+, Hg2+, Zn2+, Fe2+, Cd2+, Fe3+, Co3+, Ni2+, Pt2+, Pt4+и др. Комплексообразователями могут быть А13+ и некоторые неметаллы, например, Si и В.

Лигандами могут служить как заряженные ионы: F-, ОН-, NO3-, NO2-, Cl-, Вг-, I-, CO32-, CrO42-, S2O32-, CN-, PO43- и др., так и электронейтральные полярные молекулы: NH3, Н2О, РН3, СО и др. Если все лиганды у комплексообразователя одинаковы, то ком­плексное соединение однородное,например [Pt(NH3)4]Cl2; если ли­ганды разные, то соединение неоднородное,например [Pt(NH3)3Cl]Cl. Между комплексообразователем и лигандами обычно устанав­ливаются координационные (донорно-акцепторные) связи. Они об­разуются в результате перекрывания заполненных электронами орбиталей лигандов вакантными орбиталями центрального атома. В комплексных соединениях донором является комплексообразователь, акцептором – лиганд.



Количество химических связей между комплексообразователем и лигандами определяет координационное число комплексообразователя. Характерные координационные числа: Cu+, Ag+,Au+= 2; Cu2+,Hg2+,Pb2+,Pt2+, Pd2+ =4; Ni2+,Ni3+,Co3+,А13+ = 4 или 6; Fe2+, Fe3+, Pt4+, Pd4+, Ti4+, Pb4+, Si4+ =6.

Заряд комплексообразователя равен алгебраической сумме зарядов составляющих его ионов, например: [Fex(CN)6]4-, x + 6(-1) = 4-; x = 2.

Входящие в состав комплексного иона нейтральные молекулы не оказывают влияния на заряд. Если вся внутренняя сфера заполнена только нейтральными молекулами, то заряд иона равен заряду комплексообразователя. Так, у иона [Cux(NH3)4]2+ заряд меди х = 2+. Заряд комплексного иона равен зарядам ионов, находящихся во внешней сфере. В K4[Fe(CN)6] заряд [Fe(CN)6] равен -4, так как во внешней сфере находятся 4 катиона К+, а молекула в целом электронейтральна.

Лиганды во внутренней сфере могут замещать друг друга при сохранении одного и того же координационного числа.

 

Классификация и номенклатура комплексных соединений.Сточки зрения заряда комплексной частицывсе комплексные со­единения можно разделить на катионные, анионные и нейтральные.

Катионные комплексыобразуют катионы металлов, координирую­щие вокруг себя нейтральные или анионные лиганды, причем суммар­ный заряд лигандов меньше по абсолютной величине, чем степень окисления комплексообразователя, например [Co(NH3)6]Cl3. Катионные комплексные со­единения помимо гидроксокомплексов и солей, могут быть кислотами, например H[SbF6] – гексафторсурьмяная кислота.

В анионных комплексах,напро­тив, лигандов-анионов такое число, что суммарный заряд комплексно­го аниона отрицателен, например [Ni(CO)4]. В анионных комплексах в качестве лигандов выступают гидроксид-анионы – это гидроксокомплексы(например Na2[Zn(OH)4] –тетрагидроксоцинкат калия), или анионы кислотных остатков – это ацидокомплексы(например K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия).

Нейтральные комплексымогут быть нескольких видов: комплекс нейтрального атома металла с нейтральными лигандами (например Ni(CO)4 – тетракарбонил никеля, [Сr(С6Н6)2] – дибензолхром). В нейтральных комплексах другого ви­да заряды комплексообразователя и лигандов уравновешивают друг друга (например, [Pt(NH3)2Cl2] – хлорид гексаамминплатины (IV), [Co(NH3)3(NO2)3] – тринитротриамминкобальт).

Классифицировать комплексные соединения можно по природе лиганда.Среди соединений с нейтральными лигандами различают аквакомплексы, аммиакаты, карбонилы металлов. Ком­плексные соединения, содержащие в качестве лигандов молекулы во­ды, называют аквакомплексами. При кристаллизации вещества из раствора катион захватывает часть молекул воды, которые попадают в кристаллическую решетку соли. Та­кие вещества называются кристаллогидратами, например А1С13·2О. Большинство кристаллогидратов представляет собой аквакомплексы, поэтому их точнее изображать в виде комплексной соли ([А1(Н2О)6]С13 – хлорид гексаакваалюминия). Комплексные соединения с молекулами аммиака в качестве лиганда называют аммиакатами, например [Pt(NH3)6]C14 – хлорид гексаамминплатины (IV). Карбонилами металловназывают комплексные соединения, в ко­торых лигандами служат молекулы оксида углерода (II), например, [Fe(CO)5] – пентакарбонил железа, [Ni(CO)4] – тетракарбонил никеля.



Известны комплексные соединения с двумя комплексными ионами в молекуле, для которых существует явление координационной изомерии, которая связана с разным распределением лигандов между комплексообразователями, например: [Ni(NH3)6][Co(NO2)6] – гексанитрокобальтат (III) гексаамминникеля (III).

При составлении названия комплексного соединения применяются следующие правила:

1) если соединение является комплексной солью, то первым называется анион в именительном падеже, а затем катион в родительном падеже;

2) при названии комплексного иона сначала указываются лиганды, затем комплексообразователь;

3) молекулярные лиганды соответствуют названиям молекул (кроме воды и аммиака, для их обозначения применяются терми­ны «аква» и «амин»);

4) к анионным лигандам добавляют окончание – о, например: F- – фторо, С1- – хлоро, О2- – оксо, CNS- – родано, NO3- – нитрато, CN- – циано, SO42- – сульфато, S2O32- – тиосульфато, СО32- – карбонато, РО43- – фосфато, ОН- – гидроксо;

5) для обозначения количества лигандов используются гречес­кие числительные: 2 – ди-, 3 – три-, 4 – тетра-, 5 – пента-, 6 – гекса-;

6) если комплексный ион – катион, то для названия комплексообразователя используют русское наименование элемента, если анион – латинское;

7) после названия комплексообразователя рим­ской цифрой в круглых скобках указывают его степень окисления;

8) у нейтральных комплексов название центрального атома дается в именительном падеже, а его степень окисления не указывается.

Свойства комплексных соединений. Химические реакции с участием комплексных соединений разделяют на два типа:

1) внешнесферные – при их протекании комплексная частица остается неизменной (реакции обмена);

2) внутрисферные – при их протекании происходят изменения в степени окисления центрального атома, в строении лигандов или изменения в координационной сфере (уменьшение или увеличение координационного числа).

Одним из важнейших свойств комплексных соединений является их диссоциация в водных растворах. Большинство растворимых в воде ионных комплексов – сильные электролиты, они диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы: K4[Fe(CN)6] ↔ 4K+ + [Fe(CN)6]4 -.

Комплексные ионы достаточно устойчивы, они являются слабыми электролитами, ступенчато отщепляя в водный раствор лиганды:

[Fe(CN)6]4 - ↔[Fe(CN)5]3- + CN- (число ступе­ней равно числу лигандов).

Если суммар­ный заряд частицы комплексного соединения равен нулю, то имеем молекулу неэлектролита, например [Pt(NH3)2C14].

При обменных реакциях комплексные ионы переходят из од­них соединений в другие, не изменяя своего состава. Электролитическая диссоциация комплексных ионов подчиня­ется закону действующих масс и количественно характеризуется константой диссоциации, которая носит название константы нестой­кости Кн . Чем меньше константа нестойкости комплекса, тем в меньшей сте­пени он распадается на ионы, тем устойчивее это соединение. У соединений, характеризуемых высокой Кн, комплексные ионы неустойчивы, т. е. их практически нет в раство­ре, такие соединения являются двойными солями. Отличие между типичными представителями комплексных и двойных солейзаключается в том, что последние диссоци-ируют с образованием всех ионов, которые входят в состав этой соли, например: KA1(SO4)2 ↔ К+ + А13+ + 2SO42- (двойная соль);

К [Fe(CN)6] ↔ 4К+ + [Fe(CN)6]4- (комплексная соль).

Литература

1. Глинка Н. Л. Общая химия. – М.: Химия, 2006. – 720 с.

2. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л. Химия, 1985. – 264 с.






Date: 2015-12-13; view: 351; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию