25. Комплектесі қосылыстардың изомериясы және номенклатурасы

Комплектесі қосылыстардың алғашқы номенклатурасын А.Вернер ұсынған .1960 жылы ИЮПАК комплексті қосылыстардың жаңа номенклатурасын жария етті .Бұл бойынша комплексті қосылыстарды 3 топқа бөлді.1.Комплексті катиондары бар қосылыстардың аттары 2.Құрамында комплексті анион болатын ктмплексті жүйеліктің аты.3.Сыртқы сферасы жоқ нейтрал комплекстардің аттары

Изомерия (изо... және грекше meros – үлесі, бөлігі) – құрамы мен молекулалық массасы бойынша бірдей, бірақ физикалық және химиялық қасиеттері әр түрлі болатын қосылыстардың (негізінен, органикалық) болуын сипаттайтын құбылыс. Мұндай қосылыстар изомерлер деп аталады

Гидратты изомерлерде су молекуласының жалпы саны бірдей,ал ішкі және сыртқы сфералардағы су молекуласының саны әр түрлі болады

Иондық изомерлерде қосылысты4 құрамы бірдей болады да тек ыдырағанда әртүрлі иондарға ыдырайды

Геометриялық изомерия А.Вернердің ұсынысы бойынша кейбір қосылыстарда лигадалардың өзара әртүрлі орналасқан түрі

Оптикалық изомерия комплексті қосылыстардың молекуласының ассиметриялығына байланысты екі түрлі изомерия болуы мүмкін Комплекстті қосылыстардың изомериясы мен номенклатурасы. Комплексті қосылыстар туралы ілімнің негізін жасаған Швейцария ғалымы Альфред Вернер (1893 жылы).

Комплексті қосылыстармен танысу үшін мынадай мысал келтірейік. HF және SiF₄ реакцияласқанда:

2HF+SıF₄=H₂SiF₆

кремний фторсутек қышқылы түзіледі. Мұндай химиялық қосылыстың түзілуін валенттікке сай химиялық байланыстың түрлерімен түсіндіре алмаймыз, шынында HF мен SiF₄ молекулаларының құрамындағы атомдардың валенттіктері қанақ бұл молекулаларда химиялық байланыстың негізі—электрон жұбын түзетін не бұлттары тоғысып қаптасатын жалқы электрон жоқ. Солай бола тұрса да екі газ жап-жақсы реакцияласады, су ерітіндісінде екеуі түгел қосылады.

Мұндағы қосылысудың ретін түзілген HF2SiF6 қасиеттері көрсетеді, бұл екі негізді күшті қышқыл былай диссоциацияланады:

H₂SiF₆ 2H⁺+SiF₆^2-

SiF₆^2- ионының түзілуі бейтарап молекула SiF₄ фтор ионымен F^- қосылысатындығын көрсетеді. Айталық, HF мен SiF₄ арасындағы реакцияны көрнекті түрде былай жазуға болады:

2HF+SiF₄=

Демек, SiF₄ құрамындағы кремний HF құрамындағы F^- ионын өзіне тартып алады. Осы арадағы теріс зарядты фтор иондары, әрине, кейін тебіседі, бірақ оң зарядтыкремнийдің оларды өзіне тартуы басым болғндықтан, оң 4 зарядты бір кремний теріс зарядты алты фтормен бірігіп, өткенде көрсеткендей комплекс түзеді, ол комплекс теріс 2 зарядты ион болып шығады. Комплекс иондары әдетте квадрат жақшаға алып жазылады.

Құрамында осындай комплекс ионы бар қосылыстар комплексті қосылыстарға жатады.

Координациялық теория бойынша комплексті қосылыстар орталық орын алып тұрған ион, не атом (мысалымызда кремний) комплекс түзуші деп аталады. Мысалы, мына қосылыстар CuSO₄*4NH₃ не PtCl₄*2KCl комплексті қосылыстар болады.

Комплексті қосырыстардың изомериясы

Изомерия деп, құрамы және молекулалық массасы бірдей, ал молекула құрылысы, химиялық және физикалық қасиеттрі әртүрлі қосылыстар болатын құбылысты айтады. Комплексті қосылыстар үшін изомерияның келесі түрлері тән:

1. Сольватты (гидратты) изомерияның негізінде су (еріткіш) молекулаларының сыртқы және ішкі координациялық сфера арасында әртүрлі таралуында жатыр.

2. Ионизациялық изомерия табиғаты әр текті иондардың сыртқы және ішкі координациялық сфераларда әртүрлі таралуына байланысты туындайды, осыған байланысты осы қосылыстың диссоциация сипаты өзгереді:

3. Координациялық изомерия лигандтар комплексті катион арасында әртүрлі орналасуына байланысты осы қосылыстың диссоциация сипаты өзгереді:

4. Геометриялық изомерия координациялық саны 4 және 6,2-ден төмен емес әр түрлі лигандтары бар қосылыстарға тән. Химиялық құрамы әр түрлі, лгандтар саны неғұрлым көп болса, соғұрлым изомерлер де көп болады.

5. Оптикалық изомерия, комплексті қосылыстардың молекуласының ассиметриялығына байланысты, екі түрлі изомері болуы мүмкін: L- изомер сәуленің бағытын солға айналдыратын, D—изомер сәуле бағытын оңға айналдыратын изомер.

Комплексті қосылыстардың номенклатурасы

Құрамында комплекс катионы бар қосылыстардың систематикалық аты былай құрастырылады. Ең бірінші қышқылдық қалдық лигандалар аталады, олардың саны грек тілінде көрсетіледі. 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса, 7-пента, 8-окта. Қышқылдық қалдыққа «О» жұрнағы қосылады. Br^—бромо, Cl^—хлоро, F^—фторо және т.б.

Бұлардан кейін электронейтрал молекулалар айтылады. Мысалы, H₂O-аква, NH₃ -аммин және т.б.

Әшкә сферадағы лигандаларды атағаннан кейін, комплекс түзуші атау септігінде аталады, рим санымен заряды көрсетіледі, ең соңында сыртқы сферадағы анион ы, і әрпін қосып айтылады.

Құрамында комплекс анионы бар қосылыс былай аталады: Алдымен сыртқы сфера атау септігінде аталады. Осыдан кейін ішкі сфераны бұрыңғы ретпен атап, комплекс түзушіге «аты» деген жұрнақ қосып, соңынан жақша ішінде оның тотығу жәрежесін көрсетеді: KAg(NH₃)₂Cl—калий дицианоаргентаты.

Сыртқы сфера жоқ қосылыстардың аталуы: Cr(C₆H₆)₂—дибензолхром

26.Тотығу-тотықсыздану реакциялары және олардың жіктелуі. Заттардың құрамындағы атомдардың тотығу дәрежелері өзгере жүретін реакциялар тотығу-тотықсыздану реакциялары (ТТР) деп аталады. Мұндай реакциялар, міндетті түрде, тотығу мен тотықсыздану процестерінен құралады және тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың қатысуымен орындалады.

Реакция барысында электрондарын беретін атомдар, иондар және молекулалар тотықсыздандырғыш болып есептеледі.

Реакция барысында электрондардың берілуі тотығуға, ал электрондардың қосып алынуы тотықсыздануға жатады. Сол себепті тотығу-тотықсыздану реакцияларының нәтижесінде тотықсыздандырғыш электрондарын беріп, тотығады, ал тотықтырғыш электрондарды қосып алып, тотықсызданады.

Электрондардың тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа тасымалдануы барысында белгілі бір атомның, молекуланың немесе ионның тотығу дәрежесі өзгереді және тотығатын заттың тотығу дәрежесі жоғарылайды, ал тотықсызданатын заттікі-төмендейді.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларын теңестірудің екі тәсілі бар, электронды баланс және ионды-электронды тәсілдері. 2 тәсілдің де негізі бірдей: ол-тотығу-тотықсыздану процесінде тотықсыздандырғыш берген электрондардың саны тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болуы шарт.

Электронды баланс тәсілі:

Na₂SO₃+KmnO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O

Реакция кезінде тотығу дәрежесі өзгеретін элементтерді тауып, олардың үстіне жазамыз:

+4 +7 +6 +2

Na₂SO₃+KMnO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O

ТОТЫҚСЫЗДАНДЫРҒЫШ ТОТЫҚТЫРҒЫШ

S⁺⁴-2e=S⁺⁶

Mn⁺⁷+5e=Mn⁺²

Тотығу және тотықсыздану процесіне қатысушы заттардың коэффициенттері электрондық баланс тәсілінің шарты бойынша тотықсыздандырғыш берген, тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болады:

5S⁺⁴-2e=S⁺⁶

2Mn⁺⁷+5e=Mn⁺²

Қысқартылған теңдеуден соң, реакцияның молекулярлық теңдеуін жазамыз:

5Na₂SO₃+2KMnO₄+3H₂SO₄→5Na₂SO₄+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O

Ионды-электронды тәсіл:

Бұл үшін реакцияға қатысатын, яғни тотығып, тотықсызданатын не байланысатын бөлшектерді ғана қалдырып, реакцияның иондық теңдеуін жазайық:

SO₃^2-+MnO₄^-+H⁺→SO₄^2-+Mn²⁺+H₂O

Тотығу және тотықсыздану реакцияларының жартылай иондық теңдеулері түрінде жазамыз:

5SO₃^2-+H₂O-2e=SO₄^2-2H⁺

2MnO₄^-+8H⁺+5e=Mn²⁺+4H₂O

Соңғы теңдеуде MnO₄^- анионындағы 4 оттек атомын байланыстыру үшін 8Н⁺ керектігін бірдей ескеріп жазамыз. Табылған коэффициенттерге теңдеулердің оң жағы мен сол жағын көбейтіп қоссақ, иондық теңдеудің теңескен түрі шығады:

5Na₂SO₃+2KMnO₄+3H₂SO₄→5Na₂SO₄+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O

27.Негізгі тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштар. Медицинада қолданылуы. Практикада көп қолданылатын аса маңызды тотықтырғыштарға металл еместер (F₂, Cl₂, Br₂, I₂, O₂), калий перманганаты KmnO₄, калий дихроматы мен хроматы K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, азот қышқылы және оның тұздары, концентрлі H₂SO₄, галогендердің құрамында оттегі бар қышқылдары және олардың тұздары (KClO₃ -калий хлораты және KClO–гипохлориті), және жоғары тотығу дәрежедегі металл иондары, сутек ионы +1тотығу дәрежесінде (негізінен қышқылдардың құрамында).

Аса маңызды тотықсыздандырғыштарға кернеу қатарында сутектен бұрын орналасқан активті металдар (сілтілік және сілтілік жер металдар, Zn, Al, Fe), сондай-ақ кейбір металл еместер H₂, C, P, Si, галогенсутектер, күкіртсутек(HCl, HBr, HI, H₂S) және кейбір төменгі зарядты металл иондары (Sn²⁺, Fe²⁺, Cu⁺) жатады.

Қорыта айтқанда, жоғары тотығу дәрежесіндегі элементтер тек қана тотықсыздана алады, себебі олардың атомдары электрондарды тек қана қабылдауға қабілетті. Мысалы, күкірт +6 (H₂SO₄), азот +5 (HNO₃, нитраттар), марганец +7 (перманганаттар), хром +6 (K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄), қорғасын +4 (PbO₂), т.б. ал төменгі тотығу дәрежесіндегі элементтр тек қана тотыға алады, себебі олардың атомдары электрондарды тек беруге қабілетті: S-2 тотығу дәрежеде (H₂S,сульфидтер), азот-3 ( NH₃ және оның туындылары), йод-1 (HI, йодидтер).

Заттың құрамында аралық тотығу дәрежесіндегі элементтер реакцияның жүру жағдайларына қарай тотықсыздандырғыш та, тотықтырғыш та бола алады. Мұндай заттар электрондарды беруге және қабылауға қабәлетті.

28.Дисперстік жүйелер. Жіктелуі мен алыну жолдары. Каллоидты химия гетерогенді жоғары дисперсті жүйелердің физика-химиялық қасиеттерін зерттейді. Организмде, клеткада, ұлпаларда жүретін биохимиялық көптеген өзгерістер каллоиддық күйде болатын заттарға негізделген. И.И.Жуков «адам-жүріп тұратын коллоиддық жүйе» деп айтқан. Мысалы: қан, лимфа, плазма, асқазан сөлі, жұлын сұйықтығы, т.б. биологиялық сұйықтар коллоидтық жүйелер болып табылады. Сонымен қатар адам организмінде коллоидтарға тән ісіну және синерезис, коагуляция және пептизация, қорғау түршігу сияқты құбылыстар жүріп жатады. Санитарлық жұмыстарда ас суын тазарту заттардың осы адсорбция және коагуляция сияқты қасиеттеріне негізделген. Коллоидтардың қасиетін білу медицина және санитарлық іс үшін аса маңызды.

Көптеген дәрілік заттар ұнтақтар, эмульсиялар, суспензиялар, аэрозольдер, яғни диспресті жүйелер түрінде дайындалады. Коллоидтық химияның теориялық заңдылықтарын білмей дәрілерді дайындау, қолдану мерзімі мен сақтау шарттарын білу мүмкін емес. Электрофорезді, ультрафильтрацияны, электродиализді оқу дәрігер тәжрибесінде аса қажет.

Дисперсті деп газ, сұйық немесе қатты ортада біркелкі таралған көптеген ұсақ бөлшектерден тұратын жүйелерді айтады. Кез-келген заттың майдалану дәрежесін дисперстілік шамасы D сипаттайды:

D=1/a, a-бөлшектің размері, см

Барлық дисперсті жүйелерге тән негізгі екі белгі бар: жоғары дисперстілік (майдалану) және гетерогендік. Дисперсті жүйелердің гетерогенділігі мынадан көрінеді: олар өзара ерімейтін кем дегенде екі фазадан—дисперсті фазадан және дисперсиялық ортадан тұрады. Дисперсті фаза—ұнтақталған ұсақ бөлшектер, дисперсиялық орта—дисперсті фаза бөлшектерін біркелкі таратушы газ, сұйық не қатты газ.

Дисперсті жүйе түсінігі «коллоидты жүйе» түсінігіне қарағанда кеңірек. Коллоидты жүйелер деп дисперсті фаза бөлшектерінің ұнтақталу дәрежесі жоғары гетерогенді жүйелерді айтады. Дисперсті жүйелерді әртүрлі белгілеріне байланысты жіктейді. Бөлшектердің ұнтақталу дәрежесіне (дисперстілігіне) байланысты дисперсті жүйелерді үш топқа бөледі:

1. Ірі дисперсті жүйелер (жүзінділер, суспензия, эмульсия, ұнтақтар), бөлшектер радиустары 10^-4—10^-7 м.

2. Коллоидтық-дисперсті жүйелер (зольдер), бөлшектер радиустары 10^-7—10^-9 м.

3. Молекулалық-иондық ерітінділер, бөлшектер радиустары 10^-9 м-ден кіші.

Демек, коллоидтық жүйелер бөлшектер өлшемдері бойынша ірі дисперсті және молекулалық-иондық жүйелердің ортасында тұр. Адам қанныңэритроциттері (7*10^-6 м), ішек таяқшалары (3*10^-6 м), тұмау вирусы (1*10^-7 м) коллоидты-дисперсті жүйелерге жатады.

Фазалардың агрегаттық күйлері бойынша жіктеу

Дисперсті жүйелердің агрегаттық күйлері бойынша 8 түрі бар. Дисперсті жүйені белгілегенде алдымен дисперсті фаза, сонан соң бөлшек сызық арқылы дисперсиялық орта жазылады.

Қатты-сұйық түріне қатысты жоғары дисперсті коллоидты жүйелер зольдер деп аталады. Дисперсиялық ортасы су болатын зольдер—гидрозольдер, ал егер орта органикалық орта болса—органозольдер деп аталады. Дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты лиозольдер—дисперсиялық ортасы сұйық зольдер, аэрозольдер—дисперсиялық ортасы газды зольдер, қатты зольдер—дисперсиялық ортасы қатты болып жіктеледі. Ірі дисперсті жүйелерге суспензиялар—қатты-сұйық және эмульсиялар—сұйық-сұйық жатады.

Дисперсті фаза бөлшектері арасындағы өзара әрекеттесулерге байланысты дисперсті жүйелер 2 топқа бөлінеді:

1. Ірі дисперсті жүйелер, дисперсті фаза бөлшектері өзара байланыспаған, олар өзара тәуелсіз қозғалады (лиозольдер, аэрозольдер, суспензиялар, эмульсилар)

2. Байланған дисперсті жүйелер: фазалардың біреуі құрылымды байланған, еркін қозғалмайды. Оларға гельдер, ұйымаар, көбіктер, түтікшелі-кеуек денелер, қатты ерітінділер жатады.

Дисперсті фаза мен дисперсиялық ортаның өзара әрекеттесуі бойынша жіктелуі:

Дисперсті жүйе фазаларының өзара әрекеттесуі дегеніміз сольватация (гидратация) процестері, яғни дисперсті фаза бөлшектерінің айналасында дисперсиялық орта молекулаларының сольватты (гидратты) қабықшаларының түзілуі. Фазалардың молекулааралық әрекеттесуінің дәрежесі бойынша дисперсті жүйелер 2-ге бөлінеді:

1. Лиофильді (гидрофильді) жүйелер—дисперсті фаза мен дисперсиялық орта бөлшектері арасындағы әрекеттесулер өте жоғары.

2. Лиофобты (гидрофобты)—екі фаза арасындағы молекулааралық әрекеттесулер әлсіз.

Дисперсті жүйелердің алынуы. Дисперсті орта қызметін атқаратын бейорганикалық заттар сұйықтарда мүлдем ерімейтін болса, одна олардан лиофобты зольдерді алуға болады.

Дисперсті фазаның бөлшектері (мицеллалар) күрделі құрылымға ие және ол зольдің алыну жағдайына тәуелді. Дисперсті жүйелерді екі жолмен алады:

1. Физикалық және химиялық конденсация арқылы иондар мен молекулалардың агрегаттарға бірігуі;

2. Заттарды өлшемі 10^-7-10^-9 м-ге тең коллоидты бөлшектерге дейін дисперстілеу (майдалау)

Физикалық конденсация бұларды салқындату арқылы немесе еріткішті ауыстырғанда заттардың ерігіштігін төмендету арқылы жүзеге асырылады.

Химиялық конденсация дисперсиялық ортада нашар еритін өосылыстар түзілуімен қатар жүретін химиялық реакциялар нәтижесінде жүзеге асады.

Коллоидты жүйелердің айтарлықтай тұрақты екендігін түсіну үшін бөлшектердің құрылысын қарастыру керек. Коллоидты қарапайым бөлшек мицелла деп аталады, яғни золь (коллоидты ерітінді) мицелла мен мицеллааралық сұйықтықтан тұрады. Мицеллалар зольдің дисперсті фазасын, ал мицеллааралық сұйықтық құрамына еріген электролиттер, бейэлектролиттер және беттік-активті заттар (БАЗ) енетін дисперсті ортаны құрайды, соңғылар коллоидты жүйенің стабилизаторлары болып табылады.