Lucrarea de laborator №5
Conexiuni complexe (de coordonare)
Compușii cu compoziție (coordonare) sunt compuși în care cel puțin una dintre legături covalente este formată prin mecanismul donor-acceptor.
Toți compușii de coordonare constau dintr-o sferă interioară (particule complexe), iar în cazul compușilor de coordonare cationică și anionică - și din sfera exterioară. Sferele interioare și exterioare ale compusului de coordonare sunt ionice.
Sfera interioară (particula complexă) constă dintr-un atom central (un atom al unui agent de complexare a metalului) și liganzi.
În formula compușilor complexi, sfera interioară este închisă în paranteze pătrate. Sfera interioară nu are nicio sarcină în complexele neutre, este încărcată pozitiv în compuși cationici și negativ în compușii de coordonare anionică. Încărcarea sferei interioare este suma algebrică a sarcinilor atomului și liganzilor centrali.
Atomul central este cel mai adesea ionul d-element: Ag +, Cu2 +, Hg2 +, Zn2 +, Ni2 +, Fe3 +, Pt4 + etc.
Numărul de coordonare al atomului central este numărul de legături covalente dintre agentul de complexare și liganzi.
Ca regulă, numărul de coordonare este de două ori sarcina atomului central. În compușii cei mai complexi, numerele de coordonare sunt 6 și 4, mai puțin de 2, 3, 5 și 7.
Liganzi - anioni sau molecule asociate cu atomul central prin legături covalente formate la mecanismul donor-acceptor. Liganzii pot fi molecule polare (H2O, NH3, CO, etc.) și anioni (CN-, NO2-, CI-, Br-, I-, OH-, etc.).
Dentatanța ligandului este numărul de legături covalente prin care acest ligand este conectat la agentul de complexare.
liganzi monodentați sunt împărțite în (H2O, NH3, CO, CN-, NO2-, CI-, Br-, I-, OH-), bidentat (C2O42-, SO42- și colab.) și polidentată.
De exemplu, în compusul complex anionic K3 [Fe (CN) 6]: sfera interioara - [Fe (CN) 6] 3-, sferă exterioară - 3K +, atom central - Fe3 +, numărul de coordonare al atomului central - 6 liganzi - 6CN-, dentația lor este de -1 (monodentat).
Când scriem formula unei particule complexe (ion), simbolul atomului central este înregistrat mai întâi, atunci liganzii sunt în ordinea alfabetică a simbolurilor lor, dar primele sunt liganzi anionici și apoi molecule neutre. Formula este în paranteze pătrate.
În numele compusului de coordonare, cationul (pentru toate tipurile de compuși) și apoi anionul este indicat mai întâi. Complexele cationice și neutre nu au un sfârșit special. În numele ansamblului anionic, termenul - end este adăugat la numele atomului central (agent de complexare). Gradul de oxidare a agentului de complexare este indicat prin cifra romană în paranteze.
Numele anumitor liganzi: NH3 - amină, H2O - aqua (aquo), CN - ciano, Cl - clor, OH - hidrox. Numărul de liganzi identici în compusul de coordonare este desemnat prin prefixul: 2-di, 3-tri, 4-tetra, 5-penta, 6-hexa.
În literatura chimică în limba rusă, este permis să menționăm mai întâi anionul (în cazul nominativ) și apoi cationul (în cazul genitiv).
[Ag (NH3) 2] CI diamină clorură de argint (I) sau
K2 [PtCl4] tetracloroplatinatul de potasiu (II) sau
Clasificarea compușilor de coordonare
Există mai multe clasificări ale compușilor de coordonare: încărcarea unei particule complexe, tipul de liganzi, numărul de agenți de complexare și așa mai departe.
În funcție de sarcina particulei complexe, compușii de coordonare sunt împărțiți în cationi, anionici și neutri.
În complexele cationice, sfera interioară se formează numai prin molecule neutre (H2O, NH3, CO etc.) sau simultan de molecule și anioni.
[Fe (H2O) 6] C13 clorura de hexaquat magneziu (III)
[Sulfat de Cu (NH3) 4] SO4 tetraammină (II)
[PtCl2 (NH3) 4] Cl2 tetraamină dicloroplatină (IV) clorură
În complexele anionice, sfera interioară se formează numai prin anioni, anioni și molecule neutre simultan.
K3 [Fe (CN) 6] hexacianoferrat de potasiu (III)
Na [Al (OH) 4] tetrahidroxaluminat de sodiu (III)
Na [Al (OH) 4 (H20) 2] diacetat tetrahidroxiluminat de sodiu (III)
Complexele neutre (neutre din punct de vedere electric) se formează prin coordonarea simultană cu atomul central al anionilor și al moleculelor (uneori numai molecule).
În funcție de tipul compușilor coordinativi ai ligandului sunt subdivizate în: acidocomplexes (liganzi sunt reziduuri acide CN-, NO2-, CI-, Br-, I-, etc.); complexe de acvacomplex (liganzi sunt molecule de apă); complecși de amină (liganzi sunt molecule de amoniac); hidroxo (liganzi sunt grupări OH-) și altele asemenea. d.
Disocierea și ionizarea compușilor de coordonare
Compușii de coordonare cationici și anionici în soluție se disociază complet prin legătura ionică în sferele interioare și exterioare:
K4 [Fe (CN) 6] → 4K + [Fe (CN) 6] 4-
[Ag (NH3) 2] N03- [Ag (NH3) 2] + + N03-
Ionii complexi sunt ionizați (disociați) în trepte ca electroliți slabi:
[Ag (NH3) 2] + # 8644; [Ag (NH3)] + + NH3
[Ag (NH3)] + # 8644; Ag + + NH3
Formarea compușilor de coordonare
Formarea de particule complexe (ioni) în soluții de ioni de agent de complexare a metalului și liganzi are loc în etape:
Ag + + NH3 # 8644; [Ag (NH3)] +
[Ag (NH3)] + + NH3 # 8644; [Ag (NH3) 2] +
și se caracterizează prin constante de formare treptată:
Pentru a caracteriza stabilitatea compușilor de coordonare în soluții, constantele generale ale formării N, care corespunde procesului de atașare a liganzilor n la un atom central:
Ag + + NH3 # 8644; [Ag (NH3)] +
Ag + + 2NH3 # 8644; [Ag (NH3) 2] +
Cu cât valoarea numerică este mai mare , Ionul complex mai puternic (mai stabil) este.
Obținerea compușilor de coordonare
Componentele de coordonare sunt cele mai des obținute prin următoarele metode.
1. Interacțiunea dintre ionii agentului de complexare a metalului (de obicei o soluție a sării unui metal dat) cu liganzi (soluție de sare, acizi, baze etc.):
FeCl3 + 6KCN -> K3 [Fe (CN) 6] + 3 KCI
Fe3 + + 6CN- [Fe (CN) 6] 3-
2. Înlocuirea completă sau parțială a unor liganzi în compusul de coordonare cu ceilalți:
K3 [Fe (SCN) 6] + 6KF → K3 [FeF6] + 6KSCN
[Fe (SCN) 6] 3- + 6F- → [FeF6] 3- + 6SCN-
# 1,65; 1,26; 1016;
Se formează un nou compus de coordonare dacă constanta de formare este mai mare decât constanta de formare a compusului inițial de coordonare.
3. Înlocuirea în compusul de coordonare a agentului de complexare a metalului, păstrând în același timp liganzii. Ca și în cazul precedent, această transformare este posibilă dacă, în același timp, se formează un compus de coordonare mai stabil.
[Zn (NH3) 4] SO4 + CuSO4- [Cu (NH3) 4] S04 + ZnS04
[Zn (NH3) 4] 2+ + Cu2 + → [Cu (NH3) 4] 2+ + Zn2 +
# 4, 5,10, 109 1,07, 1012
Partea experimentală
Experimentul 1. Pregătirea și distrugerea hidroxocomplexelor
În două tuburi se toarnă 1 ml de soluții de săruri de zinc și aluminiu (sulfați, cloruri sau nitrați). În fiecare dintre tuburi se adaugă o picătură de soluție de NaOH sau KOH 0,1 mol / l la precipitarea hidroxizilor corespunzători. Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară ionică, specificați culoarea precipitațiilor.
ZnS04 + 2NaOH → Zn (OH) 2¯ + Na2S04
AlCl3 + 3NaOH → Al (OH) 3¯ + 3NaCI
Verificați solubilitatea precipitatelor obținute într-o soluție de hidroxid de sodiu sau hidroxid de potasiu de 2 mol / l. Marcați observațiile. Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară ionică, specificați culoarea soluțiilor formate.
Zn (OH) 2 + 2NaOH → Na2 [Zn (OH) 4]
Al (OH) 3 + NaOH → Na [Al (OH) 4] sau Na3 [Al (OH) 6]
Pentru a distruge hidrocomplexurile din soluțiile rezultate, se adaugă o picătură de soluție de acid 2 mol / l (HCI, H2SO4 sau HNO3). Vă rugăm să rețineți că, sub formă de acid, se observă tulburarea soluțiilor sau precipitarea hidroxizilor corespunzători, care apoi se dizolvă în exces de acid. Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară ionică.
Zn (OH) 2 + 2HN03-> Zn (N03) 2 + 2H2O
Al (OH) 3 + 3HCI -> AlCl3 + 3H20
(CuOH) 2S04 + 6NH3 + (NH4) 2S04 → 2 [Cu (NH3) 4] S04 + 2H20
Soluția rezultată de sulfat de tetraamminiu (II) este împărțită în două eprubete. In tubul primul test, se adaugă soluție de acid sulfuric 2 mol / l, iar al doilea - sulfura de sodiu. Observați modificarea culorii soluției din primul precipitat eprubetă și culoare formate în al doilea tub. Aranjați coeficienții și scrieți ecuațiile reacțiilor în formă ionică-moleculară. Sub formulele, se indică culoarea materialelor inițiale colorate și a produselor de reacție.
Experimentul 3 Disocierea compușilor complexe
Țeava de turnare 3-5 picături de soluție de clorură de potasiu și se adaugă o cantitate mică (vârf de spatulă) de geksanitrokobaltata cristaline (III) Na3 de sodiu [Co (NO2) 6]. Observați formarea unui precipitat galben de K2Na [Co (NO2) 6]. Această reacție este calitativă pentru ionii de potasiu.
2 K + + Na + + [Co (NO2) 6] 3 → K2Na [Co (NO2) 6]¯
Într-un alt tub, se toarnă 3-5 picături de soluție de clorură ferică (III), apoi se adaugă 2-3 picături dintr-o soluție de tiocianat de amoniu sau de potasiu. Observați schimbarea culorii soluției. Această reacție este calitativă pentru ionul Fe3 +.
FeCI3 + Fe3 + + 3CI-
Fe3 + + 6SCN- # 8644; [Fe (SCN) 6] 3-
Realizați reacții calitative adecvate la ionii K + și Fe3 + într-o soluție de hexacianoferrat de potasiu (III) K3 [Fe (CN) 6]. Marcați observațiile.
Care dintre următoarele două ecuații de disociere pentru K3 [Fe (CN) 6] într-o soluție apoasă:
K3 [Fe (CN) 6] - 3K + [Fe (CN) 6] 3-
K3 [Fe (CN) 6] + 3K + + Fe3 + + 6CN-
este în concordanță cu observațiile dvs.?
Formulați concluzia cu privire la natura disocierii compușilor (coordonatori) complexi în soluții apoase.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: