138

Глава 14. Комплексные соединения

Студент должен уметь:

1.Определять координационное число и степень окисления комплексообразователя.

2.Давать название комплексному соединению.

3.Записывать диссоциацию комплексного соединения и выражение для константы нестойкости комплексного иона.

4.Вычислять концентрацию ионов комплексообразователя и лигандов в растворе комплексной соли.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, называются

комплексными.

Комплексные соединения имеют следующее строение, например:

[Ag(NH3)2]Cl

внутренняя сфера внешняя сфера (комплексный ион)

Ag+ – комплексообразователь; NH3 – лиганд; 2 – координационное числокомплексообразхователя;

Между комплексообразователем и лигандами реализуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму, в которой лиганды являются донорами (отдают на связь неподелѐнные пары электронов), а

комплексообразователь – акцептором (предоставляет для связи свободные орбитали). Комплексообразователями чаще всего являются положительно заряженные ионы металлов. Наиболее характерно комплексообразование для d-

элементов. Лигандами могут быть кислотные остатки, нейтральные, либо легко поляризующие молекулы.

Если лигандами являются только нейтральные молекулы, то заряд комплексного иона равен заряду комплексообразователя. Заряд любого

139

комплексообразователя и лигандов.

Число связей между лигандами и комплексообразователем определяет

координационное число (к.ч.) последнего. Если один лиганд соединен с комплексообразователем одной связью, то координационное число комплексообразователя совпадает с числом лигандов и такие лиганды называются монодентантными. В данном случае координационное число серебра равно двум (два монодентантных лиганда NH3).

Комплексные соединения диссоциируют по двум ступеням:

Процесс образования любого комплексного иона обратим и характеризуется константой нестойкости.

[Ag+] [NH3]2

[[Ag(NH3)2]+]

Чем меньше величина Кнест., тем прочнее комплекс. Значение Кнест.

позволяет вычислять концентрацию иона - комплексообразователя и лигандов.

Номенклатура комплексных соединений

1. В названиях комплексных соединений первым указывают анион,

вторым – катион.

2. В названиях комплексных ионов или молекул первыми указывают лиганды, перечисляя их в алфавитном порядке независимо от заряда.

Анионным лигандам присваивают окончание –о, нейтральные лиганды называют также, как соответствующие молекулы, за исключением H2O – -аква,

NH3 – аммин. Число лигандов указывают численными приставками – ди-, три-,

тетра-, пента-, гекса-.

3. Степень окисления металла указывают в скобках римскими цифрами.

140

4.В комплексных катионах комплексообразователь называют по-русски в родительном падеже (пример А).

5.В названиях комплексных анионов комплексообразователь называют по-латыни и присваивают ему суффикс –ат, характерный для анионов (пример В).

6.В нейтральных комплексах комплексообразователь называют по-

русски в именительном падеже (пример С).

Пример А. Катионный комплекс:

Пример С. Нейтральный комплекс:

[Pt(NH3)2Cl4] – *диамминтетрахлороплатина

* - степень окисления (С.О.) комплексообразователя не указывается, а

легко рассчитывается.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Получение комплексных соединений

Пример 1. При действии избытка осаждающего реагента NaOH на осадок

Решение: В результате реакций обмена между гидроксидом алюминия и гидроксидом натрия образуется следующее комплексное соединение:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4].

Ответ: «б».

141

Определение степеней окисления комплексообразователей и зарядов комплексных ионов

Пример 2. Формула дибромоаргената (I) натрия следующая:

а) Na[AgBr2] б) Na2[AgBr2] в) Na3[AgBr2] г) Na4[AgBr2]

Решение: Для составления формулы необходимо знать номенклатуру комплексных соединений (см. в теоретической части). Т.к. данный комплекс –

комплексообразователя в соединении [Pt(NH3)4Cl2]Сl2 соответственно равны:

а) 4 и 6 б) 6 и 4 в) 4 и 2 г) 2 и 4.

Решение: Поскольку суммарный заряд внешней сферы -2 (2Cl-), то заряд комплексного иона будет +2.

На основании заряда комплексного иона определим степень окисления (С.О.) комплексообразователя:

Координационное число (к.ч.) платины равно 6 (числу лиганд). Таким образом, С.О. (Pt) = +4, к.ч. (Pt) = 6.

Ответ: «а».

Составление формул комплексных соединений, их диссоциация Пример 4. Какова формула комплексного соединения, имеющего состав: Cr3+, Cl-, H2O, если координационное число комплексообразователя равно 6.

а) [CrCl3](H2O)3 б) [Cr(H2O)3 Cl3]Cl3 в) [Cr(H2O)2Cl4]Cl г) [Cr(H2O)6]Cl3

Решение: Исходя из того, что комплексообразователями чаще всего являются

Ответ: «г».

Определение концентрации ионов комплексообразователя и лигандов в растворе комплексной соли

Пример 7. Какова концентрация ионов комплексообразователя Ag+ и лиганда CN - в 0,005 м растворе комплексной соли К[Ag(CN)2], если Кнест. = 1,0 10-21.

Решение: 1. Напишем уравнения диссоциации комплекса по первой и второй ступеням и выражение константы нестойкости.

K[Ag(CN)2]  K+ + [Ag(CN)2]–

[Ag(CN)2]  Ag+ + 2CN–

143

2. В полученном уравнении Кнест. примем:

[Ag+] = Х, тогда [CN–] = 2Х, а [Ag(CN)2]– = 5 10 -3 – Х (моль/л) 3. Подставим обозначения в выражение Кнест:

Поскольку величина х в знаменателе по сравнению с концентрацией комплексного иона очень мала, то можно величиной х пренебречь. Тогда получим:

[CN–] = 2Х = 2 1,08 10-21 = 2,16 10-21 моль/л.

Ответ: «а».

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Вычислите степени окисления комплексообразователей в следующих комплексных ионах: а) [PtCI3(NO3)]2+; б) [Au(CN)2 Br2]– ; в) [Ni(NH3)6 ]2+; [SiF6]2-.

2.Напишите формулы следующих комплексных соединений, уравнения их

диссоциации и выражения Кнест. для комплексных ионов:

а) фосфатопентаамминкобальта; б) тринитрокупрата (II) калия;

в) тетрароданоплатината(II) калия.

3.Вычислите концентрацию комплексообразователя и лиганда в 0,001 м

растворе [Ag(NH3)2]NO3, если Кнест. = 9 10-8.