Лабораторна робота №14. Тема: комплексні сполуки
Складні хімічні сполуки, що існують як у кристалічному, так і у розчинному станах та мають хоча б один з хімічних ковалентних зв’язків утворений за донорно-акцепторним механізмом називають комплексними. Молекула комплексної сполуки складається з внутрішньої (координаційної) сфери та зовнішньої сфери.
Наприклад у комплексній сполуці сульфат тетраамінкупруму (ІІ) - [Cu(NH3)4]SO4 внутрішньою сферою або комплексним іоном є іон [Cu(NH3)4]2+, а зовнішньою сферою є сульфат –аніон SO42-. Комплексні сполуки у розчинах дисоціюють на комплексний іон та зовнішню сферу.
[Cu(NH3)4]SO4 [Cu(NH3)4]2+ + SO42-
Комплекси бувають катіонні [Cu(NH3)4]2+, аніонні [Fe(CN)6]3-? Та нейтральні [Ni(CO)4]. Комплексний іон має центральний атом – комплексоутворювач, в ролі якого виступають іони d-елементів (купруму, феруму, платини, кобальту). Коло комплексоутворювача координуються молекули або іони ліганди.
Координаційним сполукам властива ізомерія, коли речовини при однаковому якісному та кількісному складі володіють різною будовою а відтоді і різними властивостями. Розрізняють геометричну, оптичну, гідратну, іонізаційну та інші види ізомерій комплексних сполук.
Комплексні сполуки ведуть себе як слабкі електроліти, які дисоціюють неповністю, наприклад:
[Cu(NH3)4]2+ Cu2+ + 4 NH3
Важливою характеристикою комплексів, яка визначає їх стійкість, є константа нестійкості. Згідно до закону діючих мас можна записати математичний вираз константи нестійкості для вищенаведеного прикладу.
Чим більше значення константи нестійкості комплексного іону, тим менша його стійкість. Руйнування комплексів можливо 1) при додаванні сполук, які будуть зв’язувати іони, що утворюються при дисоціації; 2) при утворенні більш стійкого комплексу з меншим значенням Кн.
Один з класів координаційних сполук – внутрикомплексні сполуки. В цих сполуках комплексоутворювач утворює з лігандами зв’язки двома способами – як за рахунок неспарених електронів, так і за донорно-акцепторним механізмом. Внутрикомплексні сполуки утворюються різними катіонами з органічними реагентами. Вони мають циклічну будову, більшість з них малорозчинні і виразно забарвлені. Гемоглобін і хлорофіл – важливіші природні пігменти - є внутрикомплексними сполуками.
При взаємодії солей до складу яких входить комплексоутворювач можливо отримувати подвійні солі (ацидокомплекси). При додаванні до солі надлишку лугу отримують гідроксокомплекси.
Експериментальна робота Комплексні сполуки та їх властивості.
Мета роботи: ознайомитись з методами отримання комплексних сполук, їх хімічними властивостями.
Прилади та реактиви: лабораторний штатив, пробірки, газовідвідні трубки, лучина, спиртівка. Цинк. Порошок оксиду купруму (ІІ). Перманганат калію. Розчини: хлороводневої кислоти, йодиду калію, сірчаної кислоти,3% пероксиду гідрогену, нітрату ртуті (ІІ).
ДОСЛІД 1. Отримання та дослідження комплексної сполуки сульфату тетраамінкупруму (ІІ).
До пробірки внести розчин сульфату купруму і додати хлорид барію. Спостерігати утворення осаду.
Отримати комплексну сполуку купруму, для чого до пробірки внести розчин сульфату купруму і додати по краплях 25% розчин аміаку. Спостерігати спочатку утворення осаду основного сульфату купруму та його наступне розчинення з утворенням комплексного сульфату тетраамінкупруму (ІІ). До комплексу додати хлорид барію. Чи випадає осад в цьому випадку?
Завдання. Записати рівняння проведених реакцій. Порівняти поведінку сульфату купруму та комплексної солі купруму.
ДОСЛІД 2. Отримання аніонних та катіонних комплексів.
2.1. Отримання аніонних гідроксокомплексів. До трьох пробірок внести розрізнено розчини солей цинку, хрому (ІІІ), алюмінію і до кожної додати по краплях розчин лугу. Спостерігати спочатку утворення осадів та їх розчинення в надлишку лугу.
2.2. Отримання катіонного комплексу нікелю. До пробірки внести розчин сульфату нікелю і додати їдкого натру. Піпеткою відібрати рідку фазу і залишити осад гідроксиду нікелю (ІІ). До осаду додати 25% розчин аміаку. Спостерігати утворення комплексу та його забарвлення.
Завдання. Написати рівняння реакцій, враховуючи, що в досліді 2.1. утворюються тетрагідроксо- комплекси, а 2.2. – сульфат тетрааміннікелю.
ДОСЛІД 3. Комплексні сполуки в реакціях обміну.
До пробірки внести розчин сульфату купруму і додати аліквот ний об’єм розчину гексаціаноферрату (ІІ) калію. Відмітити колір осаду гексаціаноферрату купруму.
Завдання. Написати рівняння реакції і молекулярному та іонному вигляді.
ДОСЛІД 4. Комплексні сполуки в окисно-відновних реакціях.
До пробірки внести розчин перманганату калію, підкіслити його сірчаною кислотою і додати розчин гексаціаноферрату (ІІ) калію до знебарвлення розчину.
Завдання. Написати рівняння реакції, враховуючи, що комплекс феруму (ІІ) переходить до комплексу феруму (ІІІ) з тим самим координаційним числом, а перманганат калію в кислому середовищі відновлюється до сульфату мангану (ІІ).
ДОСЛІД 5. Міцність комплексних іонів. Руйнування комплексів.
До пробірки внести розчин нітрату срібла і додати 0,1н. розчин йодиду калію по краплях, струшуючи пробірку після кожного додавання. Чому розчиняється осад йодиду срібла? До розчину додати декілька крапель води. Що спостерігається?
Завдання. Описати процеси, що спостерігаються. Написати рівняння реакцій утворення йодиду срібла, комплексу та дисоціації комплексного іону. Записати вираз константи нестійкості для цього випадку.