Тема XV. Комплексные соединения. Лигандообменные равновесия и процессы

Комплексные соединения – наиболее обширный и разнообразный класс химических соединений, широко распространенных в природе и играющих важную роль в биологических процессах. Такие микроэлементы как Со, Мо, Zn, Cu, Mn и др. находятся в организме, в основном, в виде комплексных соединений, определяющих структуру и свойства ферментов, витаминов, гормонов. Комплексные соединения находят разнообразное практическое применение. Так, образование хелатных комплексов используется при умягчении жесткой воды, растворении камней в почках, выведении металлов-ядов из организма. Изучение данной темы необходимо для успешного усвоения таких дисциплин, как биохимия, фармакология, судебная медицина, гигиена питания и др.

По теме XV студент должен знать понятия: комплексное (координационное) соединение, внешняя и внутренняя сфера, центральный атом или ион, лиганды, дентатность, координационное число; номенклатуру комплексных соединений; основные типы комплексных соединений (хелатные, полиядерные и т.д.); термодинамические условия образования комплексных соединений; конкурирующие процессы: конкуренция за лиганд, за центральный атом; примеры совмещенных лигандообменных равновесий и процессов в живых системах; уметь классифицировать комплексные соединения; давать названия, составлять формулы комплексных соединений по названию; показывать поведение комплексных соединений в растворе, записывать константу нестойкости; теоретически оценивать направление протекания конкурирующих лигандообменных и совмещенных процессов; владеть навыками экспериментальной оценки конкурирующих лигандообменных процессов.

Вопросы для подготовки

1. Какие соединения называются комплексными?

2. Строение комплексных соединений: внутренняя и внешняя сферы, комплексообразователь, координационное число, лиганды, в т.ч. биологические.

3. Какие элементы выступают в роли комплексообразователя? Комплексообразующая способность s-, p-, d- элементов. Связь координационного числа и заряда комплексообразователя.

4. Какие ионы и молекулы выступают в роли лигандов.

5. Классификация комплексных соединений:

• по заряду комплексного иона;

• по характеру лигандов;

• по количеству комплексообразователей.

6. Номенклатура комплексных соединений.

7. Изомерия комплексных соединений.

8. Поведение комплексных соединений в растворах. Константа нестойкости и константа устойчивости.

9. Биологическая роль и применение комплексных соединений.

10. Совмещенные лигандообменные равновесия и процессы в живых системах.

Тесты

Какое из приведенных соединений относится к комплексным:

1.1. CuSO₄; 1.2. [Cu(NH₃)₄]SO₄;

1.3. PO₄^3-; 1.4. CuCl₂

1. Определите величину и знак заряда комплексного иона [Pt(NH₃)₂(H₂O)₂Cl₂]:

2.1. +4; 2.2. 0; 2.3. +2; 2.4. –1

2. Определите степень окисления иона-комплексообразователя в комплексном соединении K[Cr(H₂O)₂(NO₂)₄]

3.1. +2; 3.2. +6; 3.3. –1; 3.4. +3

3. Определите координационное число центрального иона-комплексообразователя в комплексном соединении K₂[Pt²⁺(C₂O₄)₂]:

4.1. 2; 4.2. 4; 4.3. 3; 4.4. 1

4. Укажите формулу комплексного соединения под названием бария диаквадихлородицианоплатинат (+2):

   1. Ba₂[Pt(CN)₂Cl₂(H₂O)₂];

   2. Ba[Pt(CN)₂Cl₂(H₂O)₂];

   3. Ba[Pt(CO)₃Cl₂(H₂O)₂];

   4. Ba₃[Pt(CN)₂Cl₃H₂O].

5. Какое комплексное соединение можно получить при взаимодействии CrCl₃ с NH₃ при условии, что координационное число комплексообразователя равно 6:

   1. [Cr(NH₃)₄]Cl₃; 6.2. [CrCl₂(NH₃)₂]Cl;

6.3. [Cr(NH₃)₆]Cl₃; 6.4. [Cr(NH₃)₂Cl₂]Cl

6. Какое из приведенных уравнений отражает ионизацию комплексного иона [CdI₄]^2- по второй ступени:

   1. [CdI₄]^2- ↔ Cd²⁺ + 4I^-;

   2. [CdI₄]^2- ↔ [CdI₃]^- + I^-;

   3. [CdI₃]^- ↔ Cd²⁺ + 3I^-;

   4. [CdI₃]^- ↔ CdI₂ + I^-.

7. Чему равна концентрация ионов натрия в 0,2М растворе натрия тетрацианогидраргирата (+2):

8.1. 0,2 моль ион/л; 8.2. 0,4 моль ион/л;

8.3. 0,1 моль ион/л; 8.4. 1 моль ион/л

8. Укажите наиболее устойчивый комплексный ион из приведенных в задании:

9.1. [Co(NH₃)₆]²⁺; 9.2. [Co(NH₃)₆]³⁺;

9.3. [Co(CN)₄]^2-; 9.4. [Cо(CN)₆]^3-

9. Какое из приведенных уравнений правильно описывает поведение комплексного соединения K₃[Fe(CN)₆] в растворе:

   1. K₃[Fe(CN)₆] ↔ K⁺ + K₂[Fe(CN)₆];

   2. K₃[Fe(CN)₆] → 3K⁺ + Fe³⁺ + 6CN^-;

   3. K₃[Fe(CN)₆] → 3KCN + Fe(CN)₃;

   4. K₃[Fe(CN)₆] → 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-

10. Какова природа связи между ионом-комплексообразователем и лигандами в комплексном соединении K[Al(OH)₄]:

    1. ковалентная связь;

    2. ионная связь;

    3. водородная связь;

    4. ван-дер-ваальсовое взаимодействие.

11. Охарактеризуйте природу лиганда

СH₃–(СН₂)₂–СН–СООН:

|

NH₂

1. монодентатный;

2. бидентатный;

3. тридентатный;

4. аквакомплекс.

1. Какое из приведенных соединений относится к смешанным комплексным соединениям:

13.1. K₄[PtCl₆]; 13.2. [NiCl]Cl₂;

13.3. [Al(H₂O)₄(OH)₂]NO₃; 13.4. CuSO₄

13. Катионное комплексное соединение содержит в своем составе Zn²⁺, Cl^-, H₂O; к.ч. центрального атома равно 4. Какая из приведенных формул соответствует его составу:

14.1. [Zn(H₂O)₃Cl]Cl; 14.2. [Zn(H₂O)₂Cl₂];

14.3. [Zn(H₂O)Cl]Cl; 14.4. Na [ZnCl₃(H₂O)]

14. Какой вид имеет комплексное соединение CrCl₃·5NH₃, если нитрат серебра осаждает ⅔ хлора, входящего в его состав:

    1. [Cr(NH₃)₅Cl]Cl₂;

    2. [Cr(NH₃)₅]Cl₃;

    3. [Cr(NH₃)₅Cl₂]Cl;

    4. [Cr(NH₃)₅Cl₃].