Опыт 1. Зависимость окраски аквакомплексов от типа комплексообразователя

Найти в штативах растворы сульфатов марганца(II), железа(II), кобальта(II), никеля(II), меди(II), цинка(II). Отметить, что несмотря на одинаковую конфигурацию аквакомплексов, растворы солей разных металлов имеют разную окраску:

Мп²⁺ ─ бесцветный, Fе²⁺ ─ желтый, Со²⁺ ─ розовый, Ni²⁺ ─ зеленый

Сu²⁺ ─ синий, Zn²⁺ ─ бесцветный.

Опыт 2. Зависимость окраски комплексов кобальта от типа лигандов

Замещение молекул воды в аквокомплексах металлов на другие лиганды обычно сопровождается возникновением более сильного поля лигандов, так что разность энергий, соответствующая d — d- переходу, становится больше и максимум поглощения смещается в фиолетовую область. Энергия расщепления d-уровней в комплексах переходных металлов для некоторых наиболее обычных лигандов возрастает в последовательности (спектрохимический ряд):

слабое поле лигандов	среднее поле лигандов	сильное поле лигандов
I-< Br- < Cl- <ОН- ≈	F- <H2O< NCS- < NH3	<NO<Phen<CN-, СО

Согласно спектрохимическому ряду, сила поля кислородсодержащих лигандов меньше, чем сила поля азотсодержащих лигандов. Это проявляется в изменении окраски комплексных ионов кобальта с ацетат-ионом, аммиаком, нитрит-ионом: [Со(Н₂О)₆]²⁺, [Со(СН₃СОО)₂], [Со(NН₃)₆]²⁺ , [Со(NО₂)₆]^3- .

Выполнение опыта. В четыре пробирки налить по 4-5 капель раствора хлорида кобальта. В первый цилиндр добавить 5 капель воды, во второй — микрошпатель кристаллов ацетата натрия, в третий — 5 капель 25% раствора аммиака, в четвертый — микрошпатель кристаллов нитрита натрия. Образующиеся комплексы имеют различную окраску: розовую, ярко-розовую, буро-розовую и оранжевую соответственно.

Опыт з. Ступенчатая диссоциация бромидных комплексов меди(II)

Неорганические лиганды, как правило, присоединяются к центральному иону последовательно и дают серию комплексов с одним и тем же лигандом, отличающихся спектрами поглощения. Например, полосы поглощения галогенидных комплексов меди, в состав которых входит более одного галогенид-иона, смещаются в более длинноволновую область:

Сu²⁺ + Br ^-↔ [CuBr]⁺ зеленый

[CuBr]⁺+ Br ^-↔ [CuBr₂] коричневый

[CuBr₂]+ 2Br ^-↔ [CuBr₄]^2- вишневый

Выполнение опыта. Поместить в пробирку 5 - 10 капель раствора сульфата меди. По каплям приливать раствор бромоводородной кислоты. Окраска переходит из голубой в зеленую, затем в коричневую и вишневую. Обратный процесс можно проследить, постепенно приливая воду.

Примечание. Для опыта следует брать бесцветную бромоводородную кислоту. Долго стоявшая кислота окисляется кислородом воздуха до элементного брома и приобретает желтую окраску. Хранить ее следует в склянке из оранжевого стекла, а перед проведением опыта перелить в бесцветную склянку. Кислоту можно очистить, экстрагируя бром беизолом или четыреххлористым углеродом.

Получение комплексных соединений. Написание уравнений комплексообразования. Названия.

При написании уравнений комплексообразования необходимо определить комплексообразователь, лиганды, координационное число, заряд внутренней сферы и внешнюю сферу. Например, при взаимодействии сульфата цинка с избытком гидроксида натрия, гидроксида аммония и цианида калия во всех случаях комплексообразователем будут выступать ионы цинка Zn²⁺, а лигандами в первом случае – гидроксогруппа OH^– , во втором случае – молекулы аммиака, в третьем – ионы CN^–. Координационное число двухвалентного цинка равно 4. Уравнения соответствующих реакций:

ZnSO₄ + 4NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄

в ионной форме: Zn²⁺ + 4OH^– = [Zn(OH)₄]^2–

ZnSO₄ + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄] SO₄ + 4H₂O

в ионной форме: Zn²⁺ + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄]²⁺ +4H₂O

ZnSO₄ + 4KCN = Na₂[Zn(CN)₄] + K₂SO₄;

в ионной форме: Zn²⁺ + 4CN^– = [Zn(CN)₄]^2–

Примеры названий комплексных соединений:

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат(II) натрия,

K₂[Hg(CN)₄] – тетрацианогидраргират(II) калия,

[Cu(NH₃)₄]_SO4 - сульфат тетрааммин меди(II),

[Ni(NH₃)₆]₃  [Fe(CN)₆]₂ – гексацианоферрат(III) гексаамминникеля(II)