- •Федеральное агентство по образованию Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
- •Волгоград 2010
- •Введение
- •Правила по технике безопасности
- •Лабораторная работа «комплексные соединения»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о комплексных соединениях
- •1.2. Природа химической связи в комплексных соединениях
- •1.3. Устойчивость комплексного иона
- •1.4. Номенклатура комплексных соединений
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «скорость химических реакций»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Скорость гомогенных и гетерогенных реакций
- •1.2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации
- •1.3. Зависимость скорости реакции от температуры
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «катализ»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о катализе
- •1.2. Гомогенный катализ
- •1.2. Гетерогенный катализ
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «химическое равновесие»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Обратимые и необратимые реакции
- •1.2. Химическое равновесие и вывод константы равновесия
- •1.3. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «ионообменные реакции»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Электролитическая диссоциация; сильные и слабые электролиты
- •1.2. Принципы протекания ионообменных реакций
- •1. 3. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •1.2. Влияние одноименных ионов на растворимость и солевой эффект
- •1.3. Растворимость осаждаемого соединения и образование осадков
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «водородный показатель. Гидролиз солей»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •1.2. Гидролиз солей
- •1.2. Степень гидролиза и константа гидролиза
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Дополнительная
- •400074, Волгоград, ул. Академическая, 1
Правила по технике безопасности
1. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, изучите методику ее проведения, получите инструктаж по технике безопасности (с последующей росписью в журнале) и разрешение преподавателя на выполнение работы.
2. Ознакомьтесь с расположением выключателей вентиляции и общего рубильника, отключающего электроснабжение лаборатории.
3. Выполнение работы разрешается только на специально оборудованном рабочем месте. Хождение по лаборатории, не связанное с проведением эксперимента, запрещено.
4. При выполнении работы соблюдайте максимальную осторожность. Помните, что невнимательность и небрежность могут повлечь несчастные случаи.
5. Все опыты с токсичными и неприятно пахнущими веществами проводить в вытяжном шкафу. Не пробовать вещества на вкус, а запах вещества испытывать только в случае, если это предусмотрено методикой эксперимента
6. Будьте осторожны при работе с растворами кислот и щелочей, остерегайтесь попадания на кожу и одежду; в случае попадания быстро промойте пораженное место сильной струей воды.
7. Не зажигайте газовые горелки без разрешения преподавателя. При нагревании пробирку держите наклонно под углом 45°, направляя открытое отверстие пробирки от себя и от окружающих. Следует два-три раза прогреть пламенем пробирку по всей длине, а затем нагревать только нижнюю часть, заполненную жидкостью.
8. Во избежание загрязнения реактивов не ссыпайте и не сливайте обратно в склянки излишне взятые количества веществ. Взяв реактив для проведения опыта, сразу закройте склянку пробкой и поставьте на место. Не путайте пробки, закрывая склянки.
9. По окончании работы доложите преподавателю о полученных результатах, рабочее место приведите в порядок и сдайте дежурному или лаборанту.
Лабораторная работа «комплексные соединения»
Цель работы: ознакомиться на конкретных примерах со способами получения комплексных соединений и способами подтверждения их комплексной природы
1. Теоретическая часть
1.1. Общие сведения о комплексных соединениях
В химии большое значение имеет обширный класс особых соединений, получивших название комплексных (или координационных) соединений.
Комплексными соединениями называются такие молекулярные соединения, в состав которых входят сложные (комплексные) ионы, способные к самостоятельному существованию в растворе.
Например, соединение К2[РtCl6] диссоциирует в водном растворе с образованием комплексного иона [РtCl6]2– и двух катионов К+:
К2[РtCl6] ←→ 2К+ + [РtCl6]2–.
Впервые комплексные соединения были получены в середине 19 века, и их строение долгое время оставалось невыясненным. Для объяснения строения и свойств комплексных соединений швейцарский химик Альфред Вернер выдвинул идею о координации, т.е. пространственном окружении иона металла анионами или нейтральными молекулами. Основные положения своей координационной теории Вернер опубликовал в 1893 году, и она легла в основу современных представлений о строении комплексных соединений.
Координационная теория Вернера заключается в следующих основных положениях:
1. В молекуле комплексного соединения один из ионов занимает центральное место и называется комплексообразователем. В роли комплексообразователя могут выступать:
а) положительно заряженные ионы металлов (Ag+, Cu+, Co3+, Ni2+, Fe2+, Fe3+, Pt2+, Pt4+ и т.д.);
б) нейтральные атомы металлов, относящихся к d-элементам (Сr, Рd, Мn, Cd, Мо и др.);
в) атомы неметаллов в различной положительной степени окисления (В 3+, S i4+, P5+, S6+, I7+);
г) отрицательные ионы (I–, S2–) и др.
2. Вокруг комплексообразователя координируются некоторое количество противоположно заряженных ионов или электронейтральных молекул, называемых лигáндами (аддендами). Почти все лиганды обладают одной или несколькими неподеленными парами электронов. В роли лигандов могут выступать:
а) анионы ОН–, Cl–, F–, NO2–, CN–, CO32– и другие;
б) катионы Н+, N2H5+ и другие;
в) электронейтральные полярные молекулы, например Н2О, NН3, CО, NO, или неполярные, но легко поляризующиеся молекулы (например, в которых присутствуют π-связи).
3. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения. Внутренняя сфера в значительной степени сохраняет стабильность при растворении вещества. Это определяется тем, что между комплексообразователем и лигандами устанавливается донорно-акцепторная химическая связь, что затрудняет распад комплекса на ионы в ходе процесса электролитической диссоциации. Таким образом, связь между лигандом и комплексообразователем является неионогенной, а значит относительно более прочной.
При записи формулы комплексного соединения внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки, чтобы подчеркнуть прочность химических связей, объединяющих структурные элементы внутренней сферы. Остальные ионы, не разместившиеся во внутренней сфере, составляют внешнюю координационную сферу, которая с внутренней сферой комплекса связана ионогенно и, следовательно, сравнительно непрочно.
4. Количество лигандов (ионов или молекул), непосредственно связанных во внутренней сфере с комплексообразователем, называют координационным числом. Например, в комплексной соли [Ag(NН3)2]Cl ион серебра является комплексообразователем, молекулы NН3 — лигандами, и координационное число равно двум. Таким образом, [Ag(NН3)2]+ представляет собой комплексный ион, а ионы хлора составляют внешнюю сферу комплексного соединения.
Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и его лигандов. Так заряд комплексного иона [Fe(CN)6]4+ составляется из зарядов Fe2+ и шести ионов CN–, т.е. заряд комплексного иона равен – 4:
(+2)(заряд Fe2+) + (– 6)(заряд CN-) = – 4.
Если лигандами являются нейтральные молекулы NН3, Н2О и другие, то заряд комплексного иона равен заряду комплексообразователя. Например, заряд комплексного иона [Cu(NН3)4] 2+ равен:
(+2)(заряд Cu2+) + 0(заряд NН3) = +2.
Зная заряд комплексного иона, можно легко вычислить заряд комплексообразователя. Так в молекуле K4[Fe(CN)6]–4 внешняя сфера представлена четырьмя ионами калия, следовательно, заряд иона [Fe(CN)6]4+ должен быть равен – 4. Заряд иона железа вычисляется из уравнения:
x(заряд иона железа) + (– 6)(общий заряд шести ионов CN-) = – 4,
откуда следует, что заряд иона железа, принятый за x, равен +2.