КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

В.В.Скопенко, В.Я.Зуб

КООРДИНАЦІЙНА ХІМІЯ

Практикум

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як підручник для студентів хімічних факультетів університетів

УДК 546(075.8)

ББК 24.1я73

С44	В.В.Скопенко, В.Я.Зуб Координаційна хімія. Практикум : Підручник. – К.: Видавничо-полігра­фічний центр "Київський університет", 2002. – 331 с.; 47 табл., 84 рис.

Рецензенти:

Р.Д.Лампека, д-р хім. наук, проф. Київський національний університет імені Тараса Шевченка; В.Ф.Шульгін, д-р хім. наук, проф. Таврійський національний університет

ISBN 966-594-314-6

У підручнику подано основні уявлення про координаційні сполуки, методи їх синтезу, висвітлено найважливіші питання процесів комплексоутворення в розчині, у тому числі комп'ютерних методів обробки експериментальних результатів. Розглянуто природу хімічного зв'язку в комплексах, охарактеризовано деякі фізичні методи дослідження координаційних сполук. Запропоновано ряд практичних і лабораторних робіт, контрольні запитання і задачі. Посібник розраховано на студентів хімічних спеціальностей університетів.

В учебнике даны основные представления о координационных соединениях, методах их синтеза, рассмотрены наиболее важные вопросы процессов комплексообразования в растворах, в том числе компьютерных методов обработки экспериментальных результатов. Рассматривается природа химической связи в комплексах, охарактеризованы некоторые физические методы исследования координационных соединений. Предлагается ряд практических и лабораторных работ, контрольные вопросы и задачи. Пособие рассчитано на студентов химических специальностей университетов.

Рекомендовано до друку

вченою радою хімічного факультету

23 Травня 2002 року

ISBN 966-594-314-6

© В.В.Скопенко, В.Я.Зуб, 2002

© ВПЦ "Київський університет", 2002

ЗМІСТ

ПЕРЕДМОВА 5

Розділ 1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА КООРДИНАЦІЙНИХ СПОЛУК

1.1. Основні поняття координаційної хімії 9

1.2. Ізомерія координаційних сполук 16

Лабораторні роботи 18

Контрольні запитання 26

Література 30

Розділ 2 ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК У КООРДИНАЦІЙНИХ СПОЛУКАХ

2.1. Метод валентних зв'язків 33

2.2. Теорія кристалічного поля 37

2.3. Теорія поля лігандів 48

Лабораторна робота. 51

Контрольні запитання 52

Задачі 53

Література 58

Розділ 3 КОМПЛЕКСОУТВОРЕННЯ В РОЗЧИНІ

3.1. Ступінчастий характер комплексоутворення в розчині 61

Практичні роботи 65

3.2. Фактори, які впливають на стійкість комплексів у розчині 69

3.3. Кінетика реакцій комплексоутворення 75

Лабораторні роботи 87

3.4. Експериментальні методи визначення складу

і стійкості комплексів у розчині 90

3.4.1. Найважливіші функції, що характеризують

комплексоутворення в розчині 91

3.4.2. Спектрофотометричний метод 98

3.4.3. Потенціометричний метод 122

3.4.4. рН-потенціометричний метод 130

Лабораторні роботи 144

Контрольні запитання 158

Задачі 159

Література 165

Розділ 4 СИНТЕЗ КООРДИНАЦІЙНИХ СПОЛУК

4.1. Реакції приєднання та обміну 169

4.1.1. Синтез комплексів у розчинах 169

4.1.2. Екстракційний варіант синтезу координаційних сполук 182

4.1.3. Синтез координаційних сполук на поверхні кремнезему 187

Методики синтезу з водних розчинів 192

Методики синтезу з неводних розчинів 196

Методики екстракційного синтезу 201

Методики синтезу комплексів на поверхні кремнезему 201

4.2. Методи синтезу, основані на окисно-відновних реакціях 203

4.2.1. Окисно-відновні процеси синтезу комплексів у розчинах 204

4.2.2. Прямий синтез координаційних сполук 208

4.2.3. Електрохімічний синтез координаційних сполук 214

Методики синтезу 217

Методики прямого синтезу 222

Методики електрохімічного синтезу 224

4.3. Темплатний або матричний синтез 225

Методики темплатного синтезу 231

Контрольні запитання 234

Задачі 235

Література 237

Розділ 5 ДЕЯКІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ БУДОВИ КООРДИНАЦІЙНИХ СПОЛУК

5.1. Електронні спектри координаційних сполук 243

5.2. Дослідження координаційних сполук

методом інфрачервоної спектроскопії 265

5.3. Циклічна вольтамперометрія 285

Контрольні запитання 297

Задачі 298

Література 302

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ ДО РОЗДІЛІВ 1–5

Лабораторна робота 1 305

Лабораторна робота 2 306

Лабораторна робота 3 307

Лабораторна робота 4 308

Лабораторна робота 5 309

Лабораторна робота 6 310

Лабораторна робота 7 311

Лабораторна робота 8 311

ДОДАТКИ

Додаток 1. Константи стійкості деяких комплексів 315

Додаток 2. Діаграми Танабе – Сугано 320

Додаток 3. Кореляційні діаграми групових частот 326

ПЕРЕДМОВА

Хімія координаційних сполук є одним із важливих розділів сучасної хімії. Тому спецкурси з координаційної хімії викладаються в більшості університетів світу студентам, які спеціалізуються в галузі неорганічної, аналітичної хімії, хімії навколишнього середовища, фізичній хімії тощо.

У навчальному плані хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка для студентів кафедр неорганічної та аналітичної хімії поряд із лекційним курсом передбачено практичні й лабораторні заняття з курсу "Координаційна хімія". Даний практикум основано на тих лабораторних і практичних роботах, які виконуються студентами третього кур­су кафедри неорганічної хімії впродовж останніх років.

Практикум має за мету дати можливість студентам засвоїти різні методики дослідження процесів комплек­соутворення в розчинах, ознайомитись із методами синтезу і деякими методами дослідження координаційних сполук. Крім того, передбачається ознайомити студентів у загальних рисах із можливостями сучасних комп'ютерних програм Excel, ORIGIN, CHEMDRAW, SUPERQUAD, Species тощо, які дозволяють обробляти результати експерименту (проводити розрахунки, будувати графіки, працювати зі спектрами) і належним чином оформляти їх. На старших курсах студенти кафедри неорганічної хімії поглиблюють одержані знання при вивченні таких курсів, як "Фізичні методи дослідження будови неорганічних сполук" і "Біо­неорганічна хімія".

Спецкурс "Координаційна хімія" викладається студентам третього року навчання (п'ятий семестр), які тільки починають виконувати самостійні наукові дослідження. Тому передбачається, щоб кожний студент, крім традиційних лабораторних робіт, виконав одну-дві лабораторні роботи, які є моделлю невеликого завершеного наукового дослідження. Це дасть можливість допомогти студентам зрозуміти методологію наукової роботи і, таким чином, підготувати їх до виконання дипломних робіт. Приклади деяких із таких комплексних робіт наведено на с. 305–312. Проте вик­ладачі, які проводять лабораторні заняття, можуть запропонувати свої варіанти подібних робіт, ураховуючи при цьому тематику наукових робіт відповідної кафедри. При їх виконанні студенти ведуть робочий журнал, а далі подають науковий звіт у вигляді короткої статті, написаної та оформленої за правилами одного з хімічних журналів. За результатами лаборатор­них робіт проводять семінар, на якому студенти представляють результати своїх досліджень у вигляді короткої наукової доповіді.

Автори виносять подяку доценту кафедри неорганічної хімії І.О.Фрицькому за допомогу в підготовці лабораторних робіт з рН-потенціометрії, а також співробітникам кафедр неорганічної та аналітичної хімії, які сприяли створенню даного посібника.

Автори будуть вдячні всім, хто надішле свої зауваження, побажання з метою подальшого удосконалення підручника.

Розділ 1