Лабораторная работа 15 Комплексные соединения
Цель работы: получить представление о комплексных соединениях, их строении, комплексообразователях, лигандах, координационном числе, научиться составлять уравнения реакций с участием комплексных соединений.
Задание: получить комплексные соединения меди, ртути, серебра; проделать окислительно-восстановительные реакции и реакции обмена с участием комплексных соединений. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу.
Теоретическое введение
Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, способные существовать как в кристаллах, так и в растворах, называются комплексными. Комплексные соединения могут быть получены при взаимодействии нейтральных молекул:
Fe(CN)3 + 3KCN = K3[Fe(CN)6]; BF3 + KF = K[BF4].
В молекуле комплексного соединения один атом или ион, обычно положительно заряженный, занимает центральное место и называется комплексообразователем. В непосредственной близости к нему расположены или координированы противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы, называемые лигандами. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения. Число лигандов, расположенных вокруг комплексообразователя, называется координационным числом. Чаще всего координационное число равно 6, 4 и 2. В формулах комплексных соединений внутреннюю сферу обозначают квадратными скобками. Все остальные ионы, не вошедшие во внутреннюю сферу, составляют внешнюю сферу.
При растворении в воде комплексные электролиты диссоциируют на внутреннюю и внешнюю сферу: [Ag(NH3)2]Cl ↔ [Ag(NH3)2]+ + Cl‾. Наряду с этим происходит и другой процесс, хотя в значительно меньшей степени:
[Ag(NH3)2]+ ↔ Ag+ + 2NH3. Здесь диссоциация протекает обратимо и равновесие резко сдвинуто влево. Константа диссоциации комплексного иона
называется константой нестойкости (Кн). Она характеризует устойчивость комплекса. Чем меньше константа нестойкости, тем прочнее комплексный ион в растворе.
Выполнение работы
Опыт 1. Получение комплексной соли меди
Налить в пробирку 1–2 мл раствора сульфата меди CuSO4 и по каплям прибавить раствор аммиака NH4OH. Наблюдать образование осадка основной соли меди (CuOH)2SO4. Отметить цвет осадка. Прилить избыток раствора аммиака. Получается раствор, содержащий комплексный ион [Cu(NH3)4]2+. Отметить цвет раствора.
Требования к результатам опыта
1. Написать уравнение реакции образование основной соли (CuOH)2SO4.
2. Составить уравнение реакции получения комплексной соли меди.
Опыт 2. Получение комплексной соли ртути
Налить в пробирку 1–2 мл раствора нитрата ртути Hg(NO3)2 и добавить по каплям раствор иодида калия KI до появления ярко оранжевого осадка HgI2. Слить с осадка жидкость. К осадку добавить раствор KI. Осадок растворяется с образованием комплексного иона [HgI4]2−.
Требования к результатам опыта
1. Написать уравнение реакции образования иодида ртути.
2. Составить уравнение реакции получения комплексного соединения ртути.
Опыт 3. Получение комплексной соли серебра
Налить в пробирку 1–2 мл раствора AgNO3 и добавить такой же объем раствора хлорида натрия NaCl. Отметить цвет осадка. Слить с образовавшегося осадка жидкость. К осадку добавить раствор аммиака NH4OH. Наблюдать растворение осадка хлорида серебра. Раствор сохранить для следующего опыта.
Требования к результатам опыта
1. Написать уравнение реакции взаимодействия AgNO3 и NaCl.
2. Составить уравнение реакции образования [Ag(NH3)2]Cl.
Опыт 4. Разрушение комплексных соединений
К раствору комплексной соли серебра, полученной в предыдущем опыте, прибавить несколько капель концентрированной азотной кислоты до кислой реакции. Наблюдать выпадение белого осадка хлорида серебра
Требование к результату опыта
1. Закончить уравнение реакции [Ag(NH3)2]Cl + НNO3 → ….
2. Объяснить разрушение комплексного иона.
Опыт 5. Комплексные соединения в реакциях обмена
Налить в пробирку 1–2 мл раствора гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] и добавить несколько капель раствора сульфата железа (II) FeSO4. Наблюдать образование осадка гексацианоферрата (III) железа (II) калия KFe[Fe(CN)6] синего цвета, получившего название турнбулевой сини.
Налить в пробирку 1–2 мл раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] и добавить несколько капель раствора хлорида железа (III) FeCl3. Наблюдать образование осадка гексацианоферрата (II) железа (III) калия KFe[Fe(CN)6] синего цвета, называемого берлинской лазурью.
Требование к результатам опыта
Написать молекулярные и ионные уравнения реакций образования осадков гексацианоферрата (III) железа (II) калия и гексацианоферрата (II) железа (III) калия.
Опыт 6. Комплексные соединения в реакциях окисления-восстановления
Смешать в пробирке по 1–2 мл растворов пероксида водорода H2O2 и разбавленного раствора щелочи, прилить несколько капель K3[Fe(CN)6]. Какой газ выделяется (испытать тлеющей лучинкой)?
К подкисленному раствору перманганата калия KMnO4 прибавить 1–2 мл раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]. Наблюдать обесцвечивание раствора.
Требование к результатам опыта
Закончить уравнения реакций:
K3[Fe(CN)6] + Н2О2 + КОН = …;
K4[Fe(CN)6] + KMnO4 + Н2SO4 = …
В каждой реакции указать окислитель и восстановитель.