Контрольные вопросы и задачи

1. Каковы цели и задачи качественного анализа ?

2. На чём основан принцип сульфидной классификации катионов на аналитические группы ?

3. Что является основой классификации катионов по кислотно-щелочному методу ?

4. Что является основой классификации анионов ?

5. Написать реакции открытия катионов К⁺ и NH⁺₄ в молекулярной и ионно-молекулярной форме ?

6. Какая реакция является одновременно характерной для открытия ионов Ag⁺ и CI^- ? Записать её в молекулярной и ионно-молекулярной форме. Указать цвет осадка.

7. Какая реакция является одновременно для открытия ионов Ва²⁺ и SO₄^2-. Записать её в молекулярной и ионно-молекулярной форме. Указать цвет осадка.

8. Какая реакция является одновременно характерной для открытия ионов Pb²⁺ и J^- ? Записать её в молекулярной и ионно-молекулярной форме. Указать цвет осадка.

9. Как обнаружить присутствие в растворе Mg²⁺ и AI³⁺. Записать реакции в молекулярной и ионно-молекулярной форме.

10. 11.Какие реакции являются характерными для обнаружения ионов Te²⁺ и Fe³⁺ ? Записать их в молекулярной и ионно-молекулярной форме, указать изменение окраски растворов.

11. Записать реакции открытия анионов Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ гидроксидом аммония в молекулярной и ионно-молекулярной форме, указать в каждом случае изменение окраски раствора.

12. Записать реакции открытия анионов РО^3-₄, SiO^2-₃ в молекулярной и ионно-молекулярной форме. Указать характкерные особенности этих реакции.

13. Записать реакции открытия ионов NO^-₃, NO^-₂, Cu₃СОО^- в молекулярной и ионно-молекулярной форме. Указать характерные особенности этих реакции.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Цель работы: ознакомиться с простейшими методами получения комплексных соединений, их строением, номенклатурой и химическими свойствами.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Известный ученый А.А. Гринберг трактует комплексы как соединения, содержащие в своем составе комплексный ион, не разрушающейся при переходе этих соединений в раствор.

Примеры комплексных соединений можно привести следующие:

K₄[Fe(CN)₆], [Ag(NH₃)₂]Cl, и т.д.

По координационной теории А. Вернера в структуре комплексных соединений различают координационную сферу (внутреннюю) - это группировка из центральной части - комплексообразователя-иона или атома и окружающих его лигандов - молекул или ионов противоположного знака. В формулах координационная сфера обозначается квадратными скобками. Число лигандов, располагающихся вокруг комплексообразователя, называется координационным числом. Ионы за квадратными скобками образуют внешнюю сферу.

В приведенных формулах внутреннюю сферу составляют комплексный анион [Fe(CN)₆]^{4- –} и комплексный катион [Ag(NH₃)₂]⁺, а внешнюю соответственно K⁺ и Cl^-, ионы Fe²⁺ и Ag⁺ - комплексообразователи, CN^-, NH₃ – лиганды, числа 6 и 4 – координационные числа.

Комплексы, не имеющие заряда называются неэлектролитами, например [Pt(NH₃)₂Cl₂].

Среди комплексных соединений имеются:

кислоты: H[AuCl₄], H₂[SiF₆];

основания: [Ag(NH₃)₂]OH, [Cu(NH₃)₄](OH)₂;

соли: [Ni(NH₃)₆](NO₃)₂, Na[AlF₆].

Комплексообразование особенно характерно для ионов переходных металлов, т.е. d-элементов (Ag⁺, Cu²⁺, Au³⁺, Fe²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺), атомы неметаллов в различной положительной степени окисления (B³⁺, Si⁴⁺, P⁵⁺) тоже могут образовывать координационные соединения.

По составу внутренней координационной сферы можно выделить наиболее распространенные классы комплексов:

1) ацидокомплексы (от латинского acidum - кислота), лиганды - кислотные остатки (CN^-, NCS^-, Cl^-, Br^-, I^-, CO₃^2-, SO₄^2-, NO₂^-, S₂O₃^2-, NO₃^-); например, K₂[HgI₄], Na₃[Cd(NO₂)₆];

2) аммиакаты, лиганд - аммиак; например, [Ag(NH₃)₂]Cl, [Cu(NH₃)₄]SO₄;

3) аквакомплексы, лиганд - вода; например, [Сr(H₂O)₆]Cl₃, [Cu(H₂O)₄](NO₃)₂;

4) гидроксокомплексы, лиганд - гидроксил-ион; например, K₃[Co(OH)₆].

В составе внутренней сферы могут одновременно находиться и кислотные остатки, и нейтральные группы; например, K[Pt(NH)₃Cl₃]. Широко распространены карбонилы металлов; например, [Ni(CO)₆], [Cr(CO)₆], где комплексообразователь имеет нулевую степень окисления.

Наиболее характерными для комплексообразователей являются координационные числа 2 (Cu⁺, Ag⁺, Au⁺), 4 (Cu²⁺, ³⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Sn²⁺, Pt²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺), 6 (Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Co²⁺, Pt⁴⁺, Ni²⁺).

Наряду с координационным числом следует учитывать дентатность (dentate - зубчатый), т.е. координационную емкость лиганда. Монодентатные

лиганды (CО, H₂O, NH₃, галогенид-ионы) занимают только одно координационное место центрального атома. Лиганды, которые могут занимать два координационных места и более, называются полидентатными, а количество возможных координационных атомов указывается терминами моно-, би- и т.д. дентатный лиганд.

Полидентатные лиганды осуществляют связь с одним и тем же центральным атомом одновременно посредством нескольких донорных атомов, т.е. с замыканием одного или нескольких колец. Такие комплексы называются хелатами ( от греческого chelate - клешня) или циклическими. Примером является соединение меди с глицином - диглицинат меди, где лиганд занимает два координационных места и является бидентатным:

CH₂ - H₂N NH₂ - CH₂

Cu

O = C - O O - C = O.