- •Лекция 11.
- •Часть 1. Гальванические элементы
- •Условная схема гальванического элемента
- •Аккумуляторы
- •Часть 2. Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии
- •Механизм электрохимической коррозии
- •Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией
- •Электрохимическая коррозия в кислородной деполяризацией
- •Способы защиты металлов от коррозии
- •4Электрохимическая защита.
- •Контрольная работа №11 (3 балла)
- •Лекция 13. Качественный анализ.
- •Типы реакций, применяемые в аналитической химии
- •Качественный анализ
- •Условия проведения реакций
- •Определение и регулирование рН в ходе анализа
- •Способы выполнения реакций
- •Реакции “сухим” способом
- •Реакции “мокрым” способом
- •Микрокристаллоскопический метод анализа
- •Методы определения качественного состава раствора
- •Дробный метод анализа.
- •Систематический метод анализа
- •Аналитические классификации ионов
- •Фильтрование
- •Центрифугирование
- •Осаждение ( седиментация)
- •Маскирование
- •5. Хроматографическое разделение
- •Экстракция
- •Электрохимические методы разделения
- •Флотация
- •Разделение и обнаружение газов
- •Реакции обнаружения анионов
- •Качественный анализ минерала (этот материал дополнительный, приведен для ознакомления)
- •Прямые методы анализа
- •Непрямые методы анализа
- •Аппаратура, химическая посуда, материалы
- •Подготовка образца к анализу
- •Выбор растворителя
- •Растворение в воде
- •Кислотное растворение
- •Растворение в разбавленной hCl
- •Растворение в концентрированной hCl
- •Растворение в азотной кислоте и смеси кислот
- •Бескислотное растворение
- •Контроьные задания
- •Задание №1,6,11,16
- •Задание №2,7,12,17
- •Задание №3,8,13,18
- •Задание №4,9,14,19
- •Задание №5,10,15,20
- •Лекция 14.Комплексные соединения
- •1.Понятие о комплексном соединении
- •2.Структура комплексных соединений
- •3.Номенклатура комплексных соединений
- •4.Классификация комплексных соединений
- •4.1.Комплексные соединения, содержащие
- •4.2.Комплексные соединения, содержащие ионные лиганды
- •4.3. Циклические комплексные соединения
- •4.4. Многоядерные комплексные соединения
- •5.Изомерия комплексных соединений
- •6.Равновесия в растворах комплексных соединений
- •7.Квантово-механические методы трактовки химической связи в комплексных соединениях
- •7.1. Метод валентных связей
- •7.2. Теория кристаллического поля
- •9. Применение комплексных соединений
- •Лекция 10. Окислительно-восстановительные реакции (овр)
- •Правила для определения степени окисления атомов:
- •Определение степени окисления атомов в сложных соединениях и ионах
- •Основные окислители и восстановители
- •Метод электронного баланса
- •2. Метод полуреакций или ионно-электронный метод
- •Типы окислительно-восстановительных реакций
- •Направление окислительно-восстановительных реакций Электродные потенциалы
- •Сущность возникновения электродного потенциала
- •Ряд стандартных электродных потенциалов
- •Информация, заложенная в ряду стандартных электродных потенциалов:
- •Стандартные электродные потенциалы металлов
- •Определение направления протекания овр
- •Лекция № 8 Общие свойства растворов.
- •Основные способы выражения концентрации растворов:
- •Понижение давления насыщенного пара
- •Примеры решения задач
- •Повышение температуры кипения растворов
- •Примеры решения задач
- •Понижение температуры замерзания растворов
- •Осмотическое давление раствора
- •Лекция 9 Растворы электролитов
- •Механизм электролитической диссоциации
- •1. Диссоциация веществ с ионной связью
- •2. Диссоциация соединения с полярной ковалентной связью (полярные молекулы)
- •Количественный критерий процесса диссоциации
- •Слабые электролиты
- •Сильные электролиты
- •Взаимосвязь между кд и . Закон разбавления Оствальда
- •Диссоциация воды. Водородный показатель
- •Свойства кислот, оснований и солей в свете теории электролитической диссоциации
- •Реакции ионного обмена (рио)
- •Условия необратимого протекания реакций ионного обмена (рио)
- •Гидролиз солей
- •Произведение растворимости.
- •Лекция № 7 химическая кинетика и химическое равновесие
- •Факторы, влияющие на скорость реакции
- •Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
- •Особенности закона действия масс
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Ограниченность правила Вант-Гоффа:
- •Катализаторы
- •Химическое равновесие
- •Механизмы химических реакций
- •Лекция 12. Электролиз
- •Электролиз водных растворов солей
- •Особенности катодных процессов в водных растворах
- •Примеры решения задач
- •Электролиз расплавов электролитов
- •Законы Фарадея
- •Практическое применение электролиза
- •Электрохимический ряд напряжений металлов
- •Стандартные электродные потенциалы металлов
- •Перенапряжение
- •Стандартные электродные потенциалы окислительно-восстановительных систем
- •Окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем (инертный электрод – платина)
- •Контрольная работа №12
- •Лекция № 6 основные положения химической термодинамики и основы термохимии
- •Термодинамическая система
- •Процессы
- •Первое начало термодинамики ( I н т/д )
- •Правила знаков в термодинамике
- •Основы термохимии (т/х) Закон Гесса. Термохимические расчеты
- •Второе начало термодинамики (II н т/д)
- •Свободная энергия Гиббса. Критерий направленности процесса в неизолированных системах
- •Одно из основных уравнений химической термодинамики
- •Термодинамические расчеты
- •Третье начало термодинамики
- •Приложение Примеры решения задач
7.Квантово-механические методы трактовки химической связи в комплексных соединениях
Для описания химической связи в комплексных соединениях используются различные квантово-механические методы. В их числе уже ранее использованные нами для описания неорганических соединений первого порядка методы валентных связей (МВС) и молекулярных орбиталей (ММО). Кроме того, существует теория, разработанная специально для описания химической связи в комплексах - теория кристаллического поля (ТКП). Здесь мы остановимся на применении метода валентных связей и теории кристаллического поля к объяснению связи в комплексных соединениях.
7.1. Метод валентных связей
Метод валентных связей предполагает, что координационные связи между комплексообразователем и лигандами ковалентные и образуются по донорно-акцепторному механизму. Химическая связь возникает как результат перекрывания валентных вакантных атомных орбиталей комплексообразователя с заполненными орбиталями донора-лиганда. Чем больше степень перекрывания орбиталей комплексообразователя и лигандов, тем прочнее связь. При этом разные исходные орбитали комплексообразователя подвергаются гибридизации и превра-
щаются в новый набор эквивалентных орбиталей, с определенными пространственными свойствами. Строение и прочность комплексного соединения зависят от характера орбиталей, участвующих в гибридизации. Так, если в образовании связи участвуют две d-, одна s- и три р-орбитали (d2sp3 или sp3d2 гибридизация), то комплекс имеет октаэдрическое строение. Если имеет место sp3 или sd3 гибридизация, то комплексное соединение имеет тетраэдрическое строение, dsp2- гибридизация приводит к образованию комплексного соединения, имеющего структуру плоского квадрата.
Напомним, что метод ВС рассматривает образование только -связей. Ниже приведем несколько примеров.
Вначале рассмотрим механизм образования комплексного иона .
Ион-комплексообразователь получается в результате
отщепления от атома Ag(5s14d105p0) одного 5s-электрона. В катионе на внешнем энергетическом уровне имеются незаполненные орбитали на 5s-, 5р-подуровнях и поэтому он может играть роль акцептора электронных пар:
В молекуле , как мы уже знаем, атом азота имеет неподеленную электронную пару (2s2) и, следовательно, молекулы аммиака могут быть донорами электронных пар. При взаимодействии катиона с молекулами аммиака происходит гибридизация его орбиталей (5s- и двух 5р-орбиталей). В результате получаются две одинаковые по форме sp-гибридные орбитали, которые перекрываются с орбиталями двух молекул-лигандов. Это приводит к образованию двух связей.
Комплексный ион имеет линейную структуру, которая обусловлена взаимной ориентацией в пространстве двух sp-гибридных орбиталей, занятых электронными парами связей, образованных по донорно-акцепторному механизму.
Свойства комплексных соединений зависят от степени перекрывания орбиталей комплексообразователя и лигандов. Рассмотрим это на примере двух комплексных частиц и .
В данных комплексных ионах комплексообразователем является ион , имеющий следующее строение внешних энергетических уровней:
.
В случае лигандами являются молекулы NH3, создающие сильное электростатическое поле, при действии которого происходит предварительное спаривание 3d-электронов комплексообразователя. При этом освобождаются две 3d-орбитали, которые участвуют в гибридизации. Образовавшиеся шесть гибридных 3d24s4p3-орбиталей перекрываются с орбиталями шести лигандов
.
Получающийся при этом комплекс называется низкоспиновым, или внутриорбитальным. Он не имеет магнитного момента, так как содержит только спаренные электроны.
Ионы , являющиеся лигандами в комплексе , имеют слабое электростатическое поле. Они поставляют электронные пары на вакантные орбитали комплексообразователя (4s, 4p, 4d), а 3d-орбитали, содержащие по одному электрону сохраняются. При этом осуществляется 4s4p34d2-гибридизация:
.
Образовавшийся комплекс является высокоспиновым или внешнеорбитальными, имеет магнитный момент, величина которого определяется числом неспаренных электронов.
Метод валентных связей является наглядным методом, предсказывающим геометрическое строение комплексов, число неспаренных электронов и, следовательно, магнитные свойства. Однако этот метод не позволяет описывать прочность и оптические свойства комплексов. Более эффективной в этом отношении является теория кристаллического поля.