Лабораторна робота № 4 Комплексні (координаційні) сполуки

Мета: вивчити будову комплексних сполук, їх номенклатуру та електролітичну дисоціацію. Вміти визначати ступінь окиснення комплексоутворювача і заряд комплексного йона, писати хімічні формули комплексних сполук за назвою.

Програмні питання

1. Будова і номенклатура комплексних сполук.

2. Класифікація комплексних сполук.

3. Електролітична дисоціація комплексних сполук.

Зразок картки контролю знань

1. Для сполуки [Co(NH₃)₄]Cl₂:

- встановіть заряд комплексного йону,

- визначте ступінь окиснення комплексоутворювача, його координаційне число,

- назвіть ліганди;

- назвіть комплексну сполуку,

- напишіть рівняння реакцій її дисоціації:

2. Напишіть хімічну формулу калій тетраціаноаурату(III).

Основи теоретичного матеріалу

Багато хімічних сполук, частіше солі, здатні взаємодіяти між собою з утворенням більш складних сполук, які одержали назву комплексних. Наприклад:

Fe(CN)₂ + 4KCN = K₄[Fe(CN)₆],

ZnSO₄ + 4NH₃ = [Zn(NH₃)₄]SO₄.

Розглянемо будову комплексних сполук. В їх молекулах міститься атом в позитивному ступені окиснення, який об’єднює довкола себе всі інші частинки. Його називають комплексоутворювачем чи центральним атомом; в наших прикладах це Fe⁺² і Zn⁺².

Найчастіше, комплексоутворювачами є катіони d – елементів, наприклад, Fe²⁺, Fe³⁺, Co³⁺, Cr³⁺, Cu²⁺, Ti⁴⁺ тощо, рідше – атоми елементів головних підгруп періодичної системи з позитивним ступенем окиснення, наприклад, Be⁺², Al⁺³, а також неметали з високим ступенем окиснення (B⁺³, Si⁺⁴, P⁺⁵ тощо).

В безпосередній близькості від комплексоутворювача розміщуються частинки, які називають лігандами; в наших прикладах це СN^- та NH₃. Лігандами зазвичай є негативно заряджені йони (СN^-, OH^-, Сl^-, I^-, NO^-₂ тощо) або нейтральні молекули (H₂O, NH₃).

Число лігандів, розміщених навколо комплексо-утворювача, визначає координаційне число комплексоутворювача (комплексні сполуки часто називають координаційними). Для K₄[Fe(CN)₆] координаційне число рівне 6, а для [Zn(NH₃)₄]SO₄ координаційне число рівне 4. Значення координаційного числа залежить від багатьох факторів: від природи лігандів, від співвідношення радіусів лігандів і комплексоутворювача, умов проведення процесів комплексоутворення. Але основним фактором, який впливає на координаційне число, є ступінь окиснення комплексоутворювача:

ступінь окиснення комплексоутворювача	+1	+2	+3	+4	вище +4
координаційні числа	2	4;6	6;4	6	8-12

(підкреслені найбільш характерні координаційні числа).

Комплексоутворювач і ліганди складають комплексний йон, або внутрішню сферу комплексу, який у хімічній формулі комплексної сполуки записують в квадратних дужках; в нашому прикладі це [Fe(CN)₆]^4-, а для комплексної сполуки [Zn(NH₃)₄]SO₄ – це [Zn(NH₃)₄]²⁺. Заряд комплексного йону дорівнює сумі зарядів комплексоутворювача і лігандів.

Йони, що знаходяться за межами внутрішньої сфери, утворюють зовнішню сферу комплексу; і для першої сполуки це K⁺, а другої – SO₄^2-. Заряд комплексного йону можна визначити за зарядом зовнішньої сфери, взятого з протилежним знаком.

Для комплексних сполук [Zn(NH₃)₄]Cl та K₄[Fe(CN)₆] схематично будову комплексної сполуки можна зобразити таким чином:

Рисунок 3 – Схематичне зображення будови комплексних сполук [Zn(NH₃)₄]Cl та K₄[Fe(CN)₆]

Внутрішня координаційна і зовнішня сфери – це протилежно заряджені йони, між якими здійснюється електростатичне притягання.