Прочность комплексного соединения характеризуется константой нестойкости (константой равновесия диссоциации комплексного иона) или обратной ей константой устойчивости. Чем больше величина константы нестойкости, тем сильнее комплексный ион диссоциирует в растворе и тем менее он устойчив.
Ионы, находящиеся во внешней сфере комплексных соединений, связаны с комплексным ионом в основном силами электростатического взаимодействия. Комплексное соединение при электролитической диссоциации образуют комплексные ионы и ионы внешней сферы как сильные электролиты.
Комплексные соединения могут быть неэлектролитами. Комплексные ионы подвергаются диссоциации как слабые электролиты Применяя закон действующих масс к обратимым процессам диссоциации
комплексных ионов, получим выражения константы нестойкости комплексов:
Константа нестойкости комплексного иона характеризует прочность (устойчивость) внутренней сферы комплексного иона. Чем меньше константа нестойкости, тем прочнее комплексный ион.
Ккомплексным соединениям близко примыкают двойные соли, т.е. соединения с малоустойчивой внутренней сферой Двойные соли – это кристаллические комплексные соединения, образованные из
простых солей и имеющие малоустойчивую внутреннюю сферу. Часто формулу двойной соли обозначают перечислением формул простых солей, разделяя их точкой.
Получают двойные соли кристаллизацией из раствора или твердофазным синтезом.
квасцы– двойные соли сульфатов калия, натрия, алюминия, железа, хрома и аммония.
Кдвойным солям относят также комплексные соли, малорастворимые в воде
Кметаллопротеинам относят биополимеры, которые, помимо белка, содержат простетическую группу (компонент небелкового характера), включающую ионы металлов.
Гемопротеины, содержащие в качестве простетической группы соединения железа. Одним из важнейших гемопротеинов является гемоглобин. гемоглобин (миоглобин) является переносчиком молекул (Н2О, О2).
Витамины. Единственным витамином, содержащим в своей структуре металл, является витамин В12 (кобаламин). В его состав входит ион Со3+, который находится в центре плоской корриновой системы (подобна порфириновой) и связан с атомами азота восстановленных пиррольных колец. выполняет функции переносчика метильной группы в реакции синтеза метионина. Кроме того, витамин В12 необходим для образования эритроцитов.
Ферментами называют класс веществ белковой природы, катализирующих большое число химических реакций. Ферменты обеспечивают реализацию генетической информации, а также обмен веществ и энергии. Ферменты отличаются от неорганических катализаторов значительно большей активностью и высокой специфичностью действия: один фермент, как правило, катализирует только одну химическую реакцию.
18. Общая характеристика водорода. Гидриды. Ион водорода и ион гидроксония.
Водород расположен в главной подгруппе I группы и в первом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Атом водорода содержит на внешнем энергетическом уровне один неспаренный электрон в основном энергетическом состоянии. Степени окисления атома водорода — от -1
до +1. Водород – легкий газ без цвета, без запаха. Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью. подобно щелочным металлам водород обладает способностью отдавать один электрон, поэтому он может быть помещен в главную подгруппу 1 группы; однако, как и галогены, водород способен присоединять один электрон, поэтому его можно поместить в главную подгруппу 7 группы.
Гидриды – это соединения элементов с водородом. Все гидриды можно разделить на четыре типа: три из которых образованы элементами главных подгрупп, а один
– d 1. Ионные (или солеобразные гидриды) – это вещества, образованные щелочными и щелочно-земельными металлами (например, NaH, CaH2). Степень окисления атома водорода в ионных гидридах равна – 1.
Ионные гидриды представляют собой белые кристаллические вещества с высокими температурами плавления. Кристаллическая решетка близка к ионной. Ионные гидриды при растирании на воздухе самовоспламеняются. Они легко взаимодействуют водой.
Ковалентные гидриды – это вещества, образованные неметаллами IV – VII групп главных подгрупп. В ковалентных гидридах химическая связь ковалентная полярная, но может быть почти ковалентной неполярной (например, РН3), кристаллические решетки молекулярные, низкие температуры плавления и кипения. Ковалентные гидриды могут быть безразличными (СН4), основными (NH3), кислотными (HCl, HF).
3.Полимерные гидриды существуют в виде сложных структур с цепями и полиэдрами. Их образуют бериллий, магний, элементы III группы главной подгруппы – бор, алюминий, галлий. В обычном состоянии вещества твердые. Устойчивы к действию воды и разбавленных кислот.
Водород проявляет в полимерных гидридах степень окисления –1. Наиболее изучен полимерный гидрид алюминия (AlH3)n. Полимеризация происходит за счет образования трехцентровых связей.
4.Металлические гидриды – это вещества, образованные переходными d и f элементами. Обладают собственным кристаллическим строением и свойствами, типичными для металлов: металлическим блеском, твердостью. Многие являются жаропрочными и коррозионностойкими веществами. Состав металлических гидридом не соответствует степени окисления (MeH, MeH2, MeH3). Нестехиометрические соединения.
В самом металле водород может находиться в различных состояниях: может образовывать твердый раствор, то есть атомы водорода внедряются в кристаллическую решетку металла, занимая пустоты, но не образует с ним химические связи.
С некоторыми металлами водород образует соединения внедрения, проникает в кристаллическую решетку между атомами металла и образует ковалентные связи. При малом числе таких связей сохраняется металлическая связь и физические свойства металла. При большом числе ковалентных связей кристаллическая решетка металла превращается в решетку другого типа. Появляется хрупкость (водородная хрупкость металла).
Ионы водорода. Величина концентрации водородных ионов является важнейшей характеристикой природных вод, так как ионы Н+ играют исключительную роль в гидрогеохимических процессах. Многие сложные преобразования химического состава подземных вод проходят при активном участии ионов Н+.
Известные свойства кислот независимо от их анионов будут характеризоваться наличием положительно заряженного иона водорода. Основания же независимо от катионов при электролитической диссоциации воды образуют гидроксильные ионы ОН--, имеющие отрицательные заряды.
Концентрацию водородных ионов выражают в виде логарифмов, взятых с обратным знаком, и обозначают символом рН. При рН=7 реакция воды нейтральная. При рН менее 7 реакции кислая, при рН более 7 — щелочная.
Ион гидроксония — комплексный ион, соединение протона с молекулой воды. Образуется при диссоциации молекул кислот. Один атом предоставляет пару электронов, находящихся в спаренном состоянии на его орбитали, а другой атом
— свободную, незанятую орбиталь. В результате возникает связь, образованная парой электронов, ставшей теперь общей для обоих атомов. Такая связь называется донорно-акцепторной. Образование иона гидроксония рассмотрим на примере соляной кислоты При этом атом кислорода предоставляет общую электронную пару, то есть
является донором, а гидроксид — ион — акцептором.