1.2.2. Характеристика комплексних сполук

Назви комплексних сполук будують за тими ж принципами, що й назви простих, з урахуванням їхньої хімічної природи. Спочатку називають комплексний катіон (або простий катіон) у називному відмінку, потім – простий аніон (або комплексний аніон). Якщо сполука не електролітного типу, то її називають одним словом.

Назви лігандів одержують сполучну голосну – о, наприклад: H^- –гідридо-, F^- – фторо-, O^2- – оксо-, S^2- – тіо-, OH^- – гідроксо-, CN^- – ціано-, NCO^- – ціанато-, SCN^- – тіоціанато-, NSC^- – ізотіоціанато-.

Для ілюстрації принципів побудови назв наведемо приклади формул і назв сполук з аніонними (а), катіонними (б), нейтральними комплексами (в):

а) H[V(CO)₆] – Гідроген гексакарбонілванадат (I) або гексакарбонілванадатна (I) кислота;

Cs[I(I)₆] –Цезій октаіодіодид;

K₂[Cr(NH₃)(CN)₂O₂(O₂)] – Калій пероксодіоксодиціаноамінхромат(6+);

б)[Cu(NH₃)₄](OH)₂ – тетраамінкупрум (2+) дигідроксид;

[Co(H₂O)(NH₃)₄Br](NO₃)₂ – бромотетраамінаквокобальт (III) динітрат;

в)[Cr(H₂O)₃F₃] – трифторотриаквахром.

Комплекси можуть утворюватись при взаємодії розчиненої речовини з розчинником, при сполученні різних іонів, іонів і молекул або кількох молекул у розчині чи в газовій фазі. Комплексоутворення супроводжується різноманітними змінами властивостей вихідних речовин. Ознаками утворення комплексів є зміна забарвлення, зменшення дисоціації та гідролізу, зміна кислотно-основних функцій, зміна розчинності, підвищення активності металів, розширення валентних можливостей елементів, стабілізація малостійких або нехарактерних ступенів окиснення центральних атомів.

Реакції комплексоутворення, як реакції оборотні, залежать від термодинамічних особливостей відповідних систем і від кінетичних факторів. За різних умов одна і та ж реакція відбувається неоднаково. Характеризуючи поняття комплексоутворення, використовують поняття стійкості інертності або нестійкості та лабільності. Комплекси, ліганди яких швидко заміщуються іншими лігандами, називають лабільними. Комплекси, що мають протилежну здатність до взаємодії, – інертні.

Стійкість комплексу є його термодинамічною характеристикою і пов’язана з енергетичними ефектами та зміною ентропії при комплексоутворенні. Інертність і лабільність комплексу – кінетичні характеристики, які залежать від швидкості зміщення його лігандів.

Комплексні сполуки та комплексоутворення широко використовують у хімічному аналізі та синтезі для розділення і добування рідкісних металів, у медицині тощо [4].

1.3. Кобальт. Загальна характеристика

Сполуки Кобальту застосовувались в глибоку давнину в Єгипті і Китаї для фарбування в синій колір фарфорових і скляних виробів. Вперше Кобальт в формі простої речовини був отриманий в 1742 р. Брандом, котрий також описував його фізичні і хімічні властивості.

Порядковий номер Кобальту 27 його атомна маса 58,9332, електронна конфігурація атома має таку електронну конфігурацію …3d⁷ 4s² . Відповідаючи максимальному числу неспарених електронів валентні стани для даних елементів нетипові. Найбільш характерні для нього ступені окиснення +2 і +3. Кобальт знаходиться в першій тріаді VIII групи періодичної системи Д.І.Менделєєва і має лише один стійкий ізотоп Co⁵⁹, але багато радіоактивних ізотопів отримані штучно. Найбільш практичне значення має радіоізотоп кобальту Co⁶⁰, котрий використовується в медицині [6].

Кобальт являє собою блискучий, білий метал з сіруватим відтінком, є твердий і крихкий. У високодисперсному стані Кобальт пірофорний – здатний самозайматись на повітрі. У нього різко виражена парамагнітність, притягується магнітом, намагнічується і тому називається феромагнітом. Пластичний, здатний проводити електричний струм. Наявність навіть невеликих кількостей домішок інших елементів у кобальті приводить до різкої зміни механічних та фізико-хімічних властивостей металу, на властивості металу значною мірою впливає також термічна і механічна обробка. Значення стандартного електродного потенціалу Кобальту дозволяє відносити його до числа металів середньої хімічної активності [7].

Кобальт завжди міститься в організмі тварин і в рослинах. Морські водорості можуть поглинати кобальт із води. Вміст його в рослинах і живих організмах знаходиться в межах від 10^-5 – 10^-3 %. Впливає на обмін речовин і на активність ферментів [6].

Отримання :

1. CoO + H₂ = Co + H₂O (120 – 500^oC)

2. (Co^II Co₂^III)O₄ + 4H₂ = 3Co + 4H₂O (120 – 500^oC)

3. 2CoSO₄ + 2H₂O = 2Co↓_(катод) + O₂↑_(анод) + H₂SO₄ (електроліз)

4. [Co₂(CO)₈] = 2Co + 8CO (60^oC)

Хімічні властивості

Кобальт пасивує в концентрованих сірчаній і нітратній кислотах. Не реагує з водою, фторидною кислотою, лугами в розчині, гідратом аміаку, азотом. Реагує з розбавленими кислотами, з лугами при сплавлянні, неметалами, аміаком, монооксидом вуглецю. При нагріванні здатний сполучатися з галогенами, оксигеном та ін. Поглинає водень при кімнатній температурі. У водному розчині катіони Со²⁺ мають рожеве забарвлення.

1. Co + 2HCl_{(розб., гор.)} = CoCl₂ + H₂↑

2. 3Co + 8HNO_{3 (розб., гор.)} = 3Co(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

3. 4Co + 4NaOH + 3O₂ = 4NaCoO_{2(червоний)} + 2Н₂O

4. 2Co + O_{2(повітря)} = 2СoO

5. Co + Cl₂ = CoCl₂

6. Co + 2N₂O₄ = 2NO + Co(NO₃)_{2(червоний)}↓

7. Сo + NaHCO_3(конц.) + H₂O = H₂↑_(катод) + СoCO₃↓_(анод) + NaOH. [8]

Застосування

Технічне застосування Кобальту до кінця XIX – поч. XX ст. обмежувалось його високою вартістю і недостатнім вивченням властивостей його сплавів. В той час він використовувався для виробництва дуже стійких фарб різного кольору.

Кобальт широко використовувався в металургії для виробництва спеціальних сталей і сплавів, він надає сталям високу твердість, термостійкість стійкість проти кислот. Жаростійкі сплави на основі кобальту застосовуються для виготовлення частин двигунів внутрішнього згоряння, турбін, реактивних двигунів, атомноелектричних установок і інше. Кобальт і його сполуки використовуються як каталізатори при різних хімічних процесах [6].