Внутрикомплексные соединения

ОПЫТ 1. В 3 пробирки внести по 3 капли раствора железа (III) хлорида. Одну оставить в качестве контрольной. В две другие добавить по 3 капли раствора щелочи. К образовавшемуся осадку в одну из них добавить 12-15 капель 2 н. щавелевой кислоты, в другую – столько же 2 н. лимонной кислоты. В обе пробирки и в контрольную внести 1-2 капли 0,01 н. раствора аммония роданида или калия, который образует с ионами Fe³⁺ ярко окрашенный железа роданид Fe(CNS)₃. Во всех ли пробирках наблюдается окрашивание?

При растворении железа (III) гидроксида в щавелевой и лимонной кислотах образуются внутрикомплексные соединения, в которых карбоксильные группы кислот присоединяются к комплексообразователю. Для щавелевого комплекса формула имеет вид:

Моно- или полидентатным лигандом является остаток щавелевой кислоты? Написать аналогично формулу лимоннокислого (цитратного) комплекса.

Лабораторная работа № 4

Прочность комплексных ионов. Разрушение комплексов

ОПЫТ 1. Разрушение комплексов при разбавлении раствора. Внести в пробирку 2 капли раствора серебра нитрата и добавлять 0,1 н. раствор калия иодида по каплям, встряхивая пробирку после каждого добавления.

Почему растворяется выпавший вначале осадок йодида серебра? К получившемуся раствору добавить 4-5 капель воды. Что наблюдается?

Описать наблюдаемые процессы. Написать уравнения реакций: образования серебра иодида, его перехода в комплексное соединение, диссоциации комплексного иона, выражение константы нестойкости. Какое влияние оказывает разбавление раствора на диссоциацию комплексного иона?

ОПЫТ 2. Сравнительная устойчивость роданидного комплекса кобальта воде и в спирте.

Получить в пробирке аммония тетрароданокобальтат (II) (NH₄)₂[Co(CNS)₄], добавляя к 2-3 каплям кобальта (II) хлорида 8-10 капель насыщенного раствора роданида аммония. Наблюдать появление лиловой окраски комплексного соединения. Разделить раствор на 2 пробирки, в одну из них добавить амиловый спирт, в другую – 10 капель воды. Как изменяется окраска в каждой пробирке?

Написать уравнения реакций: образования комплексного соединения, его диссоциации и диссоциации комплексного иона. В воде или в спирте диссоциация комплексного иона протекает полнее? Чем это объясняется?

ОПЫТ 3. Получить в пробирке натрия гексагидроксоалюминат, добавляя к 5-6 каплям алюминия хлорида избыток раствора щелочи. К раствору полученного комплексного соединения прибавить насыщенный раствор NH₄Cl. Что наблюдается?

Написать уравнения реакций: образования комплексного соединения, его диссоциации и диссоциации комплексного иона.

ФОРМА ОТЧЕТА:

Привести уравнения выполненных реакций в молекулярной и молекулярно-ионной формах.

5. ХОД ЗАНЯТИЯ:

Комплексными (координационными) соединениями называют вещества, в структурных единицах которых число связей, образованных центральным атомом, превышает его валентность.

Комплексные соединения состоят из:

• комплексообразователя (Ме, реже неметаллы Si, P и др.);

• лигандов (Lig): ионов или полярных молекул;

• ионов внешней сферы (могут отсутствовать).

Координационное число (к.ч.) – число связей, образованных комплексообразователем, с Lig.

Дентантность – число связей, образованных лигандом, с комплексообразователем.

Различают:

• монодентантные лиганды

• бидентантные лиганды

• полидентантные лиганды (важнейшие из них – комплексоны)

Номенклатура КС (1960, ИЮПАК):

1) вначале называют катионы, затем анионы. Названия комплексных анионов заканчиваются суффиксом –ат;

2) в комплексном ионе сначала называют Lig-анионы, затем Lig-молекулы, затем Lig-катионы:

Названия Lig-анионов заканчиваются на –О.

Степень окисления комплексообразователя указывают, если у Ме их несколько.

Диссоциация КС:

Различают:

- первичную (необратимую) диссоциацию на ион внешней сферы и комплексный ион;

K₄[Fe(CN)₆] → 4 K⁺ + [Fe(CN)₆]⁴‾

- вторичную (обратимую) диссоциацию комплексного иона на комплексообразователь и лиганд

[Fe(CN)₆]⁴‾ ↔ Fe²⁺ + 6 CN‾

Константа равновесия, описывающая вторичную диссоциацию, называется константой нестойкости:

Чем меньше К_н, тем устойчивее КС.

Особую группу составляют внутрикомплексные КС, в которых часть связей Me-Lig образована по обменному, а часть – по донорно-акцепторному механизму:

Тетацин

Комплексоны находят применение в медицине. Тетацин – лекарственный препарат при отравлении тяжелыми металлами:

Hg²⁺ + [CaY]²‾ ↔ Ca²⁺ + [HgY]²‾

6. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний:

1) Определить величину и знак заряда комплексного иона и составить формулы КС, дописав ионы внешней среды:

2+ х 3+ х 2+ х

[Ni(CN)₄] ; [Cr(NH₃)₆] ; [Zn(OH)₄];

2+ х 3+ х

[Pt(NH₃)₄Cl₂] ; [Co(CN)₄Br₂].

2) Определить величину и знак заряда центрального атома КС:

х х х х

K₂[PtBr₄]; Na₄[Fe(CN)₆]; [Pb(NH₃)₆]Cl₄; [Cu(H₂O)₄]SO₄;

х х

[Cr(NH₃)₅Cl]Cl₂; K[Co(H₂O)₂(NO₂)₄].

Назвать комплексные соединения.

3) Что такое константа нестойкости комплексного иона? Написать выражение К_н для комплексного иона [Fe(CN)₆]⁴‾ и ее значение.

4) Какие соединения называются внутрикомплексными? Что такое дентантность лиганда? Привести примеры.

5) Каков механизм реакций между индикатором, трилоном-Б и ионами металлов?

6) Написать формулы КС:

а) хлоропентаамминплатины(IV) хлорид;

б) калия тетрагидроксохромат(III);

в) гексаамминкобальта(III) бромид.

7) Составить формулы комплексных ионов и определить их заряд:

а) для Ag⁺ с координационным числом (к.ч.) 2 и лигандами NH₃;

б) для Au³⁺ с к.ч. 4 и лигандами NO₂‾ и Br‾.

Дописать ионы внешней среды. Назвать выше указанные комплексные соединения.

7. ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ:

1. Конспект лекций.

2. Ю.А. Ершов и др. "Общая химия", М., "Высшая школа", 2005, с.191-203;

3. А.С. Ленский "Введение в бионеорганическую и биофизическую химию", М., 1989, с. 219-227.