Получение, состав и свойства комплексных соединений

Значение темы: Комплексные или координационные соединения имеют широкое распространение как в живой, так и в неживой природе.

Многие разделы химии основываются на учении о комплексообразовании, так как почти все неорганические и металлоорганические соединения можно рассматривать как координационные. Значительную роль природных минералов, в том числе силикаты и полиметаллические руды, составляют координационные соединения.

Комплексные соединения играют важную роль и в фармации и медицине: многие лекарственные препараты, витамины, ферменты являются комплексными соединениями. Комплексные соединения играют большую роль в процессе жизнедеятельности живых организмов. Например, комплексными соединениями гемоглобин (комплексообразователь Fe²⁺), хлорофилл (комплексообразователь Mg²⁺) и т.д. Процессы комплексообразования лежат в основе протекающих в организме биохимических процессов и широко используются в синтезе новых фармацевтических препаратов, в фармацевтическом и химическом анализе.

Цель: изучить современные представления о составе, свойствах и устойчивости комплексных соединений, усвоить номенклатуру, овладеть приемами получения комплексных соединений. Научиться определять структуру, изучить их свойства, определять разницу между комплексными и двойными солями, правильно составлять и записывать уравнения химических реакций с участием комплексных соединений.

Опыт 1. Получение аммиаката меди

Поместить в пробирку 10 капель раствора сульфата меди и добавлять к нему избыток разбавленного раствора аммиака до полного растворения первоначально выпавшего осадка. Обратите внимание на образование темно-синего раствора аммиаката меди.

Полученный раствор разделите на две пробирки. В первую добавить небольшое количество раствора гидроксида натрия, во вторую – немного раствора хлорида бария и наблюдать выпадение осадка во второй пробирке и отсутствие его в первой.

На основании наблюдений указать, где расположены ионы Cu²⁺ и SO₄^2- (во внутренней или внешней координационной сфере) и, учитывая, что координационное число иона Cu²⁺ равно 4, составить уравнения реакций образования аммиаката меди, а также взаимодействие его с хлоридом бария.

Опыт 2. Диссоциация двойных и комплексных солей

Поместить в одну пробирку 5 капель раствора железоаммиачных квасцов – NH₄Fe(SO₄)₂, в другую – раствора красной кровяной соли – гексацианоферрата (III) калия – K₃[Fe(CN)₆] и добавить в каждую пробирку по 3 капли раствора роданида калия – KSNC, являющегося реактивом на ионы Fe³⁺. В пробирке с квасцами раствора окрашивается в темно-вишневый цвет, характерный для роданида железа (III) – Fe(CSN)₃, в другой пробирке окрашивания не наблюдается. Объяснить причину этого явления и написать уравнения диссоциации взятых для данного опыта солей.

Опыт 3. Получение йодидного комплекса висмута

К нескольким каплям раствора нитрата висмута (III) перемешивая, по каплям прибавить йодид калия. Отметить цвет образующегося малорастворимого йодида висмута. Затем к осадку добавить еще несколько капель йодида калия до полного растворения осадка за счет образования комплексного соединения висмута с координационным числом, равным 4. Отметить цвет полученного раствора. Написать уравнения реакций образования осадка йодида висмута, и растворения его в избытке йодида калия. Комплексное соединение назвать.

Опыт 4. Получение комплексных соединений с комплексными отрицательными ионами

а) К 2-3 каплям раствора нитрата серебра прилить насыщенный раствор йодида калия до образования осадка. К осадку добавить избыток йодида калия до тех пор, пока он не растворится. Составьте уравнение реакций. Комплексное соединение назовите.

б) К 4-5 каплям раствора хлорида цинка добавить по каплям раствор гидроксида натрия до получения белого осадка. К осадку прилить избыток раствора щелочи. Он растворяется вследствие образования гидроксоцинката натрия. Составьте уравнения реакций. Растворы комплексных соединений сохраните для опыта 6.

Опыт 5. Получение комплексных соединений с комплексными положительными ионами

Получите обменными реакциями хлорид серебра и гидроксид меди (II), слейте с отстоявшихся осадков жидкость и к осадкам добавьте раствор аммиака. Составьте уравнения реакций растворения осадков. Отметьте окраску растворов комплексных соединений, назовите их и сохраните растворы для опыта 6.

Опыт 6. Разрушение комплексных ионов

а) Растворы комплексных соединений опыта 3 по каплям разбавить водой и наблюдать изменения. Составить уравнения реакций электролитической диссоциации комплексных ионов. Сделать вывод о смещении равновесия при добавлении воды.

б) К раствору [Ag(NH₃)₂]Cl (опыт 5) прибавьте азотной кислоты до кислой реакции. Выпадает белый осадок. Составьте уравнение электролитической диссоциации комплексного соединения и объясните роль азотной кислоты.

в) Синий раствор аммиаката меди (опыт 5) разделите пополам: к первой части добавьте 3-4 капли раствора щелочи, к другой – 4 капли раствора (NH₄)₂S или Na₂S. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций.

Опыт 7. Комплексные соединения в реакциях окисления-восстановления

а) Смешайте в пробирке по 2 мл растворов перекиси водорода и едкого калия, прилейте 2 мл раствора K₃[Fe(CN)₆]. Происходит выделение кислорода (испытайте тлеющей лучиной). Составьте уравнения реакций.

б) Испытайте действие свежеприготовленного раствора FeSO₄ на красную кровяную соль – K₃[Fe(CN)₆] и желтую кровяную соль – K₄[Fe(CN)₆]. Где получается синее окрашивание? Несколько капель раствора K₄[Fe(CN)₆] прилейте к 3-4 мл хлорной воды и прокипятите до удаления избытка хлора. К полученному раствору добавьте FeSO₄. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции окисления хлором K₄[Fe(CN)₆].

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10