Новые понятия: комплексное соединение, комплексообразователь, лиганды, координационное число, внешняя и внутренняя сферы комплекса. Оборудование и реактивы



Дата21.06.2016
өлшемі93 Kb.
#151025
Комплексные соединения.

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, лиганды, координационное число, внешняя и внутренняя сферы комплекса.
Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, концентрированный раствор аммиака, растворы сульфата меди(II), гидроксида натрия, желтой и красной кровяных солей, солей железа (II) и (׀׀׀), соли кобальта (II), радонида калия.

Ход урока.

К комплексным соединениям относятся сложные вещества, образующиеся в результате взаимодействия нескольких сложных веществ друг с другом (без выделения побочных продуктов).

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

Комплексным соединением называют сложное соединение, образующееся при взаимодействии более простых неизменных частиц (атомов, ионов или молекул), каждая из которых способна существовать независимо в обычных условиях.

Комплексные соединенияэто соединения, характеризующиеся наличием хотя бы одной ковалентной связи, возникшей по донорно-акцепторному механизму.
Координационная теория.

(предложил Альфред Вернер в 1893 г.).




А.Вернер
(1866–1919)

1. В комплексном соединении один из атомов или ионов является центральным, его называют комплексообразователем.

2. Вокруг комплексообразователя расположено (координировано) определённое число противоположно заряженных ионов или нейтральных молекул, называемых лигандами (аддендами).

3. Комплексообразователь с лигандами образует внутреннюю координационную сферу, которую при написании заключают в квадратные скобки.

4. В большинстве случаев число лигандов, связанных с центральным атомом-комплексообразователем, называется координационным числом (чаще 2, 4, 6, 8).

5. Ионы, расположенные на более далёком расстоянии от комплексообразователя образуют внешнюю координационную сферу.


Комплексообразователь (М) – нейтральный атом, положительно или отрицательно заряженный ион, координирующий вокруг себя другие атомы, ионы или молекулы.

M + n L [MLn]

+ - о


Чаще М, иногда М или М.

Наиболее типичными комплексообразователями являются катионы d-элементов.



Лиганды (L) –– ионы, атомы или простые молекулы, координирующиеся вокруг комплексообразователя.
Координационное число (КЧ) – это число химических связей между М и L.

Меняется от 2 до 8 (иногда выше). Чаще 4 и 6.

Между значениями КЧ и степенью окисления М чаще всего существует зависимость:

КЧ = степень окисления М х 2.

Координационные числа.


2

4

6

8

Cu +, Ag+,Au+, I+


Zn2+, Pb2+, Cu2+,Hg2+, Au2+, Cd2+,

B+3, Pt2+, Pd2+,Au3+


Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Al3+, Pt4+.

Co3+, Cr3+, Pb4+

Ca2+, Cr2+, Ba2+

Если в качестве лигандов выступает вода, то у М2+ координационное число = 6



Внутренняя (координационная) сфера комплекса - лиганды, непосредственно связанные с комплексообразователем.
Обозначается внутренняя сфера квадратными скобками. [MLn]
В зависимости от соотношения суммарного заряда лигандов и комплексообразователя внутренняя сфера может иметь:

Положительный заряд

Отрицательный заряд

Нейтральный заряд

[Al(H2O)6]3+

[Ag(SO3S)2]3

[Pt(NH3)2Cl2]

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.

Если заряд лигандов компенсирует заряд комплексообразователя, то такие комплексные соединения называют нейтральными или комплексами-неэлектролитами: они состоят только из комплексообразователя и лигандов внутренней сферы.
Внешняя сфера комплексного соединения - ионы, нейтрализующие заряд внутренней сферы, но не связанные с комплексообразователем ковалентно.




= [Zn(NH3)4]Cl2
Комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, являются сильными электролитами и в водных растворах диссоциируют практически нацело на комплексный ион и ионы внешней сферы. Например:

[Cu(NH3)4]SO4 [Cu(NH3)4]2+ + .

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

[Cu(NH3)4]SO4 + BaCl2 = [Cu(NH3)4]Cl2 + BaSO4.




Номенклатура комплексов.

Основы современной номенклатуры комплексных соединений были заложены Альфредом Вернером.




Историческая номенклатура

Формула

Систематическая номенклатура

Пурпуреосоль (красная соль)

[Co(NH3)5Cl]Cl2




Лутеосоль (желтая соль)

[Co(NH3)6]Cl3




Соль Фишера

K3[Co(NO2)6]




Красная кровяная соль

K3[Fe(CN)6]




Желтая кровяная соль

K4[Fe(CN)6]





Названия лигандов.

анионные лиганды анион (или его корень) + О

нейтральные лиганды

катионные лиганды

CH3COO  ацетато CN  циано C2O42  оксалато NO  нитрозо Cl  хлоро H  гидридо NO2 нитро O22  пероксо OH  гидроксо SO32  сульфито NH2  амино

Иногда анионные лиганды имеют специальные названия, например O2  оксо, S2  тио, HS  меркапто,CH3  метил



H2O  аква NO  нитрозил SO2  диоксосера NH3  аммин CO  карбонил PF3  трифторофосфор C2H4  этилен N2H4  гиидразин

N2H5+  гидразиний NO+  нитрозилий NO2+  нитроилий H+  гидро



Порядок перечисления лигандов.


Правила изображения формул комплексных соединений следующие. При составлении формулы слева ставят символ центрального атома (комплексообразователя), а затем перечисляют лиганды в порядке уменьшения их зарядов от положительных значений к отрицательным: [M(L1)+(L2)0(L3) ].

Названия веществ строят из названий лигандов с предшествующей числовой приставкой : 1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса и т.д., указывающей число лигандов каждого типа в формуле, и названия комплексообразователя в определенной форме.


Перечисление лигандов ведут от отрицательного заряда лиганда к нейтральному и затем положительному, т.е. справа налево по формуле соединения:

[M(L1)+(L2)0(L3)]

Нейтральные комплексы

Названия комплексов без внешней сферы состоят из одного слова. Вначале указывается число и названия лигандов (для лигандов каждого вида отдельно), затем название центрального атома в именительном падеже.


Например:

[Al2Cl6] – гексахлородиалюминий


[Co2(CO)8] – октакарбонилдикобальт
[Ni(CO)4] – тетракарбонилникель
Комплексные катионы

Названия соединений с комплексными катионами строятся так же, как и названия простых соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. "анион катиона", например NaCl - хлорид натрия). Однако в рассматриваемом случае катион не простой, а комплексный.

Названия комплексных катионов состоят из числа и названия лигандов и названия комплексообразователя. Обозначение степени окисления комплексообразователя дают римскими цифрами в скобках после названия (по способу Штока):

[Ag(NH3)2]+  катион диамминсеребра(I)


[Cr2(NH3)9(OH)2]4+  катион дигидроксононаамминдихрома(III)
[Mn(H2O)6]2+  катион гексааквамарганца(II)
Названия соединений, включающих комплексный катион, строятся следующим образом:
[Mn(H2O)6] SO4  сульфат гексааквамарганца(II)
[Ag(NH3)2]OH  гидроксид диамминсеребра(I)
[Cr2(NH3)9(OH)2]Cl4  хлорид дигидроксононаамминдихрома(III)

Комплексные анионы

Названия соединений с комплексными анионами строятся так же, как названия простых соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. "анион катиона", например NaCl - хлорид натрия). Однако в рассматриваемом случае анион не простой, а комплексный.

Название комплексного аниона строится из числа и названия лигандов, корня названия элемента-комплексообразователя, суффикса -ат и указания степени окисления комплексообразователя:

[BF4]  тетрафтороборат(III)-ион


[Al(H2O)2(OH)4]  тетрагидроксодиакваалюминат(III)-ион
Для целого ряда элементов-комплексообразователей вместо русских используются корни их латинских названий:

Ag  аргент- ; Au  аур- ; Cu  купр- ; Fe  ферр- ; Hg  меркур- ; Mn  манган- ; Ni  никкол- ; Pb  плюмб- ; Sb  стиб- ; Sn  станн-.

Примеры названий комплексных анионов:

[Fe(CN)6]3  гексацианоферрат(III)-ион


Названия соединений, включающих комплексный анион, строятся следующим образом:

K2[HgI4] – тетраиодомеркурат(II) калия


H[Sb(OH)6]  гексагидроксостибат(V) водорода
Na[Ag(CN)2]  дицианоаргентат(I) натрия
K3[AlF6] – гексафтороалюминат(III) калия

Типы комплексных соединений


Наиболее распространенной в настоящее время является классификация комплексных соединений по характеру координируемых лигандов.
Однако эта классификация в полной мере применима только для тех комплексных соединений, внутренняя сфера которых состоит из одинаковых лигандов. Тем не менее она позволяет объединить комплексы в определенные группы (типы) по общности методов синтеза и некоторых физико-химических свойств.

1. Аквакомплексы Аквакомплексы представляют собой ионы или молекулы, в которых лигандами служат молекулы воды.

2. Гидроксокомплексы Гидроксокомплексы – комплексные соединения, содержащие в качестве лигандов гидроксид-ионы OH.

3. Аммиакаты Аммиакаты – это комплексные соединения, в которых функции лигандов выполняют молекулы аммиака NH3. Более точное название комплексов, содержащих аммиак во внутренней сфере – аммины; однако молекулы NH3 могут находиться не только во внутренней, но и во внешней сфере соединения – аммиаката.

4. Ацидокомплексы В ацидокомплексах лигандами служат анионы кислот, органических и неорганических:
F, Cl, Br, I, CN, NO2, SO42, C2O42, CH3COO и др. Эту группу комплексных соединений можно подразделить на две части: комплексы с кислородсодержащими лигандами и комплексы с бескислородными (преимущественно галогенидными или псевдогалогенидными) лигандами.

5. Анионгалогенаты Анионгалогенаты – комплексные соединения, в которых и комплексообразователь, и лиганды представляют собой галогены.

6. Катионгалогены Катионгалогены – это соединения, содержащие катионы, в которых и комплексообразователь, и лиганды – галогены.

7. Гидридные комплексы Гидридные комплексы содержат в качестве лиганда гидридный ион Н. Комплексообразователи в гидридных комплексах чаще всего элементы IIIA-группы – бор, алюминий, галлий, индий, таллий.

8. Карбонильные комплексы. Комплексные соединения, в которых лигандом является карбонил – монооксид углерода СО, называются карбонильными. Степень окисления металла в комплексных карбонилах, как правило, нулевая.

9. π-комплексы π -комплексы (пи-комплексы) – это комплексные соединения, в которых в роли лигандов фигурируют ненасыщенные органические молекулы типа этилена, циклопентадиена, бензола и т.п.

10. Хелаты Хелатами называют комплексные соединения, внутренняя сфера которых состоит из циклических группировок, включающих комплексообразователь.

11. Многоядерные комплексные соединения. К этому типу относят кластеры мостиковые соединения изо- и гетерополисоединения


Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет