4966

11

Самая большая группа комплексообразователей включает атомы и ионы металлов, имеющие незаполненные полностью d-орбитали. Их электронная конфигурация (n-1)dx ,(x=1-9). Это переходные металлы со всеми степенями окисления.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В зависимости от типа лигандов различают следующие группы

комплексных соединений:

1)аквакомплексы: лиганды - молекулы воды. Например, [Cr(H2O)6]Cl3;

2)амминокомплексы: лиганды - молекулы аммиака. Например,

[Cu(NH3)4]SO4;

3)гидроксокомплексы : лиганды - ионы ОН-. Например, K3[Al(OH)6] ;

4)ацидокомплексы: лиганды - кислотные остатки (F-, Cl-, Br-, I-, CN-, SCN-, NO2-, SO42-, CO32- и др.). Например, K4[Fe(CN)6], K2[PtCl6], (NH4)2[Hg(CNS)4] и

др.

5)хелаты и внутрикомплексные соединения. В них лигандами являются органические вещества с двумя и более донорными атомами.

Число донорных атомов в лиганде может быть различным: монодентатные лиганды используют в качестве донорного только один атом и могут занять только одно место у центрального атома (табл.3).

Таблица 3

Наиболее распространенные монодентатные лиганды

Хелаты образуют полидентатные лиганды (dentate-зубчатый).

Полидентатные лиганды содержат в молекуле два, а иногда и больше атомов-

доноров, поэтому одна молекула лиганда может образовывать с атомом -

комплексообразователем две или более связи. Центральный атом -

комплексообразователь входит в состав цикла. Циклическая группировка

«захватывает» комплексообразователь подобно тому, как рак клешнями захватывает свою добычу (греческое слово «хелат» (xe ) - клешня). Так, ион меди (II) образует с этилендиамином хелат состава:

Если в комплексах с монодентатными лигандами наиболее

распространенные координационные числа 2, 4, 6, то наиболее устойчивые циклы в хелатах пяти- и шестичленные.

НОМЕНКЛАТУРА КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В настоящее время принципы наименования комплексных соединений

утверждены комиссией по номенклатуре IUPAC. Кроме того, некоторые

13

комплексные соединения до сих пор сохранили свои исторические названия,

связанные с их цветом или именем ученого, их синтезировавшего.

Правила наименования комплексных соединений таковы:

1. В названии комплексных соединений первым всегда указывают анион в именительном падеже (независимо от того комплексный он или простой).

Вторым - катион в родительном падеже.

2. В названии комплексного иона первыми указывают названия лигандов.

Число лигандов каждого сорта (если оно больше единицы) указывают греческими приставками (ди-, три-, тетра-, пента-, гексадля 2, 3, 4, 5, 6

соответственно).

3. При названии комплексного аниона к корню названия большинства лигандов прибавляют окончание «о», а некоторые имеют специальные названия:

К латинскому корню в названии металла прибавляют суффикс «ат».

Степень окисления металла указывают в скобках римскими цифрами сразу за названием металла. Например: K4[Fe(CN)6] -гексацианоферрат (II)калия.

[Ag(NH3)2]Cl -хлорид диамминсеребра (I).

В хелатах называют сначала лиганд, прибавляя окончание «ат», а затем металл. Например, диметиглиоксимат никеля;сульфоализаринат алюминия.

! Дайте название следующим комплексным соединениям: K3[Fe(CN)6], Na3[Al(OH)6], [Ni(NH3)4]SO4.

Лабораторная работа.

Получение и изучение свойств комплексных соединений.

Цель работы: изучить способы получения и свойства различных групп

комплексных соединений.

1.Получение комплексных соединений

1.1Гидроксокомплексы

Вотдельные пробирки поместите 2-3 капли растворов солей Al3+, Cr3+ и

Zn2+. Добавьте по одной капле 2н раствора КОН. Выпадают осадки гидроксидов. Запишите уравнения реакций, отметьте отличия в цвете осадков.

К осадкам добавьте избыток раствора КОН до полного их растворения:

Al(OH)3 + 3KOH ↔ K3[Al(OH)6]

Cr(OH)3 + 3KOH ↔ K3[Cr(OH)6]

Zn(OH)2 + 2KOH ↔ K2[Zn(OH)4]

Отметьте внешние эффекты при растворении. Дайте названия комплексным соединениям по правилам номенклатуры.

1.2Амминокомплексы

В3 разные пробирки поместите по 2-3 капли растворов солей Сu2+, Ni2+, Co2+, добавьте такое же количество 2н раствора NH3 H2O. Наблюдайте образование основных солей Cu(OH)NO3, Co(OH)NO3 и Ni(OH)2. Отметьте цвет

15

осадков. Затем в каждую пробирку добавьте избыток раствора аммиака до полного растворения осадков. Напишите уравнения происходящих реакций,

если образующиеся комплексы имеют состав [Cu(NH3)4]2+, [Ni(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]2+.

2. Электролитическая диссоциация комплексных соединений

(на примере ацидокомплексов)

Возьмите 2 пробирки, поместите в первую - 3-4 капли раствора сульфата

железа (II), во вторую - гексацианоферрата(II)калия. Прибавьте в каждую пробирку по 2-3 капли раствора КОН. Почему не выпадает осадок гидроксида железа во второй пробирке?

В отдельных порциях раствора K4[Fe(CN)6] докажите наличие ионов К+ и

В другую пробирку с раствором K4[Fe(CN)6] добавьте каплю раствора FeCl3.

Если в растворе есть ионы [Fe(CN)6]4-, то выпадает осадок Fe4[Fe(CN)6]3.

Запишите уравнение происходящей реакции, отметьте цвет осадка и дайте название в соответствие с номенклатурой комплексных соединений

Найдите в таблице 1 значение константы нестойкости комплексного иона

[Fe(CN)6]4-. Сделайте вывод об устойчивости комплекса.

3.Хелаты

Впробирку возьмите 5-6 капель раствора соли Ni2+ и добавьте такое же количество аммиачного раствора диметилглиоксима:

16

Каков цвет осадка? Чем структура хелатов отличается от структуры

обычных комплексных солей?

Сделайте выводы по проделанной работе.

Вопросы

1.Напишите выражение для полной константы нестойкости комплексного иона [Hg(SCN)4]2-.

2.Определите заряд комплексообразователя в комплексных соединениях

K3[Co(NO2)6] и H[AuCl4].

3. Какой из следующих комплексов имеет структуру тетраэдра [HgI4]2-, [Ni(NH3)6]2+, [Ag(NH3)2]+?

4. Какие и сколько орбиталей занимают лиганды при образовании донорно-акцепторной связи в комплексном ионе [Pt(NH3)4]2+ , если известно,

что этот комплекс имеет структуру плоского квадрата?

1.6s6p

2.5d6s6p

3.3d4s4p

4.6s6p6d

5.Какой тип гибридизации орбиталей осуществляется в ионе Zn2+ при образовании комплексного иона [Zn(NH3)4]2+

а) sp3 б) sp3d2

17

в) dsp2

6.В каком из 2-х комплексных ионов [FeF6]3- или [Fe(CN)6]3- с одинаковым зарядом комплексообразователя в растворе одинаковой концентрации больше свободных ионов Fe3+?

7.Аммиак взаимодействует с кислотами (с ионом водорода) с образованием комплексного иона NH4+ (NH3 + H+ ↔ NH4+)

Kнест.NH4+ = 5,4 10-10

Kнест. [Ag(NH3)2]+ = 6,8 10-8

Kнест. [Pt(NH3)4]2+ = 5,0 10-34.

Какой из комплексов (аммиакат серебра или аммиакат платины) можно разрушить кислотой?

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Вариант 1.

1. Укажите значение координационного числа в каждом из следующих комплексных соединений:

[Zn(NH3)4]Cl2; [Cr(NH3)4Cl2]Cl; Na2[Ni(CN)4].

2.Рассчитайте степень окисления иона-комплексообразователя в соединениях: K3[Fe(CN)6]; Na3[Ag(S2O3)2]; [Pt(NH3)4]Cl2.

3.Дайте название комплексных соединений: K[PtCl3(NH3)], [Ag(NH3)2]Cl.

Напишите выражения для констант нестойкости комплексных ионов.

Вариант 2.

1. Дайте название комплексных солей: [Pd (Cl)(H2O)(NH3)2]Cl, K3[Cu(CN)4].

Напишите уравнения реакций их диссоциации.

2. Координационное число иона Co3+ равно шести. Напишите формулы комплексных солей, выделив комплексный и внешнесферный ионы, если соединения имеют состав: CoBr3(NH3)(H2O)2; CoCl3(NH3)4; CoCl3(H2O)5.

18

3. Рассчитайте степени окисления платины в комплексных ионах:

[PtCl3(NO2)]2-, [PtCl(NH3)5]3+.

Вариант 3.

1.Координационное число палладия (II) равно 4. Выделите комплексы в соединениях, имеющих состав: PdCl(NH3)2H2O; Pd (NO3)2 (NH3)2. Напишите уравнения реакции диссоциации этих комплексных соединений.

2.Вычислите значения зарядов комплексных ионов: [Cr(H2O)6], [Cr(C2O4)2(OH)2], если степень окисления хрома в них равна 3.

3.Дайте название комплексных соединений: [Co(NH3)4H2OCl]Cl2, K4[Fe(CN)6].

Вариант 4.

1. По названиям комплексных соединений напишите их формулы:

диамминдихлороплатина(II), дигидроксотетрахлороплатинат(IV)аммония.

2. Укажите степень окисления центрального атома металла в соединениях:

[Ag(NH3)2]Br, K[PtCl3(NH3)].

3. Координационное число платины (II) равно 4. Напишите формулы комплексных соединений, выделив комплексный ион, если соединения имеют состав: PtCl2(NH3)2; PtCl3KNH3. Напишите уравнения реакций диссоциации этих комплексных соединений и выражение для констант нестойкости комплексов.

19

3. Чему равно координационное число иона Fe3+ в соединениях K3[FeCl6]; K3[Fe(CN)6]. Напишите уравнения реакций диссоциации комплексных соединений.

Вариант 6.

1.Рассчитайте степень окисления атомов-комплексообразователей в соединениях Na2[SnF6], [Au(CN)2Br2]Br.

2.Напишите формулы комплексов цинка (II) с лигандами: H2O, NH3, OH-,

если координационное число цинка в них равно 4.

3. Дайте название соединений: [CoSO4(NH3)5]NO3; [Pt (NH3)2Cl2]; (NH4)2[RhCl6]. Напишите уравнения реакции диссоциации первого соединения и выражение для константы нестойкости его комплексного иона.

Вариант 7.

1.Вычислите заряды комплексных ионов в следующих комплексных соединениях кобальта (III): Na3[Co(CN)6]; [Co(NH3)5Cl]Cl2; [Co(H2O)6](NO3)3; [Co(NH3)2(NO2)2]NO2.

2.Дайте название комплексных соединений: [Pd (NH3)2Cl2]; [Cu (NH3)2(SCN)2]; K2[Co(NH3)2(NO2)4]. Напишите уравнения реакций диссоциации этих соединений и выражения для констант нестойкости комплексных ионов.

3.В 0,1 М растворе какого соединения: [Cd (NH3)4]Cl2 или K2[Cd (CN)4]

концентрация иона Cd2+ больше? (К[Cd(NH3)4]2+ = 2,75 10-7,

K[Cd(CN)4]2- = 7,76 10-18).

Вариант 8.

1. Рассчитайте заряды комплексов: [Co(NH3)5Cl]; [Cr(NH3)4PO4]; [Cr(OH)6].

Выделите среди этих комплексов катион, анион и нейтральный комплекс.

2. Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения обменных реакций между: а) K4[Fe(CN)6] и CuSO4; б) K3[Fe(CN)6] и AgNO3.

20

3. Напишите химические формулы комплексных соединений по их названиям: диамминдихлороплатина (II); триамминтрихлорокобальт (III);

бромид гексамминникеля (II); дицианоаргентат (I) калия. Для одного из соединений напишите уравнение реакции диссоциации и выражение для константы нестойкости комплекса.

Вариант 9.

1.Определите степени окисления комплексообразователей в комплексах:

[Cd (CN)4]2-, [Ni (NH3)5Cl]+, [PtCl4(NH3)2]0.

2.Дайте название комплексных соединений: K3[FeCl6]; [CrPO4(H2O)4]; [Zn(NH3)4]Cl2. Напишите уравнения реакций их диссоциации.

3.Вычислите значения зарядов комплексов, образованных хромом (III) :

[Cr(H2O)6], [CrCO(H2O)5], [Cr(CN)6], [Cr(C2O4)(OH)2]

Вариант 10.

1. По названию солей напишите их формулы: гексацианоферрат(III)калия;

комплексообразователей в комплексных ионах: [SnF6]2-, [Au(CN)2Br2]-, [Pt(SO3)4]6-.

3. Координационное число палладия равно 4. Напишите формулы комплексных солей, выделив комплексный ион: PdCl2(NH3)2 H2O; Pd (NH3)2(NO2)2.

Вариант 11.

1. Напишите формулы всех возможных шести-координационных комплексов Cr (III) c лигандами H2O и ОН-.