Комплексные соединения. Комплексными соединениями называют соединения, образованные двумя или большим количеством частиц, способных к самостоятельному существованию в растворе

Комплексными соединениями называют соединения, образованные двумя или большим количеством частиц, способных к самостоятельному существованию в растворе. Одной из этих частиц является ион металла.

Строение комплексных соединений объясняет координационная теория А. Вернера. Комплексные соединения состоят из центрального иона и окружающих его лигандов.

На примере [Cu(NH₃)₄]SO₄ разберем строение (структуру) комплексного соединения.

Сu – центральный ион или комплексообразователь. Центральным ионом является положительно заряженный ион, представленный d-элементом или р-элементом, но никогда s-элементом!

Важной характеристикой комплексного соединения является координационное число.Оно показывает число атомов или атомных группировок (лигандов), которые может непосредственно связать центральный ион.

Наиболее часто встречаются координационные числа, равные 6 или 4, реже, равные 2. Менее известны соединения с координационным числом 3, 5, а также с более высоким, чем 6.

Координационное число зависит от радиуса центрального иона (чем больше радиус, тем больше ион может разместить лигандов) и от заряда лиганда (нейтральных лигандов может распределиться больше, чем отрицательно заряженных). Чаще всего координационное число в 2 раза больше, чем заряд центрального иона.

Заряд +1 +2 +3 +4

Координационное число 2 4, 6 (Fe²⁺) 6, 4 (Bi³⁺) 8, 6

В данном соединении координационное число центрального иона Cu²⁺ равно 4.

NH₃ – лиганд. Лигандами могут быть отрицательно заряженные частицы (OH^-, CN^-, CNS^-, F^-, Cl^-, Br^--, I^-, NO₂^- и т.п.) или нейтральные молекулы, содержащие в своем составе атом с неподеленной парой электронов (NH₃, H₂O, CO).

Вместе комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу координационного соединения – [………].

В данном соединении внутренняя сфера – [Cu(NH₃)₄].

В зависимости от состава (нейтральные или заряженные лиганды) эта частица может иметь положительный заряд (катионный комплекс) или отрицательный (анионный комплекс).

Иногда внутренняя сфера может не иметь заряда (комплекс неэлектролит), но в анализе такие соединения не применяются, и мы их рассматривать не будем.

Заряд внутренней сферы координационного соединения уравновешивает заряд внешней сферы. В данном примере внешнюю сферу представляет ион SO₄^2-.

Лиганды характеризуются дентатностью, т.е. способностью занимать определенное число координационных мест около центрального иона.

Моно - или однодентатные (OH^-, F^-, NH₃ и др.) занимают одно координационное место;

Би – или двудентатные (этилендиамин, C₂O₄^2-) – два и т.д;

Полидентатные лиганды при реакции с ионом металла обычно образуют координационные соединения, содержащие цикл – замкнутую группировку атомов (в качестве примера привести полидентатный лиганд – ЭДТА и реакцию его с катионами магния, кальция или цинка и полидентатный лиганд – кислотный хром темно-синий). Нередко при этом в молекуле координационного соединения образуется два, три и большее число циклов.

Координационные соединения, содержащие пяти – и шестичленные циклы, обладают наибольшей прочностью (правило циклов; установлено Л.А.Чугаевым).

Зная строение комплексных соединений, напишем реакцию получения комплексных соединений.

Fe(CN)₂ + 4 KCN = K⁺₄[Fe²⁺(CN)₆]^4-

Указанная реакция не может быть обычной обменной реакцией, т.к. реагирующие соли образованы одной и той же кислотой. Если в реакции участвуют соли одной кислоты, то это реакция комплексообразования.

Выбираем катион, который может быть центральным ионом.

Fe²⁺ – d-элемент, К⁺ – s-элемент, поэтому центральным ионом будет железо. Координационное число будет равно 6, хотя заряд на катионе железа +2 (!исключение! см. табл.).

В качестве лигандов будут выступать цианиды (заряжены отрицательно).

Определяем заряд внутренней сферы: на железе +2, цианид-ион -1^×6 (шесть частиц в комплексе) +2 +(-1)^×6 = -4. Внутренняя сфера заряжена отрицательно, поэтому во внешней должен быть заряд +4, т.е. 4 катиона калия.

Аналогично предыдущей реакции рассмотрим еще один пример:

2 NH₄CNS + Hg(CNS)₂ = (NH₄)₂[Hg(CNS)₄]

В данной реакции в качестве центрального иона выступает ртуть (d-элемент). Ртуть имеет заряд, равный +2, поэтому координационное число равно 4. При подсчете заряда внутренней сферы +2 + (-1)^×4 = -2. Во внешней сфере должен быть положительно заряженный ион – катион аммония. В количестве 2.

САМОСТОЯТЕЛЬНО ДОПИШИТЕ УРАВНЕНИЯ РЕАКЦИЙ:

HgI₂ + KI = NaNO₂ + Co(NO₂)₃ = BiI₃ +KI = !!! см. исключение

Попытаемся написать комплексное соединение с нейтральными лигандами. Часто для получения таких комплексов используют избыток раствора аммиака (не соль аммония, а аммиак NH₄OH =NH₃∙H₂O)

CuSO₄ + 4 NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4 H₂O

NH₃∙H₂O – избыток

Центральным ионом может выступать только катион меди, т.к. только он является d-элементом. Катион аммония не может быть лигандом (т.к. и катион аммония, и катион меди заряжены положительно, а одноименно заряженные частицы отталкиваются). Поэтому в данной реакции в качестве лиганда выступает аммиак (см. формулу соединения под уравнением реакции).

Заряд на катионе меди равен 2. Исключений для меди нет, поэтому координационное число равно 4. Заряд на внутренней сфере будет равен заряду на катионе меди, т.к. аммиак – нейтральная молекула и не оказывает влияния на заряд внутренней сферы.

САМОСТОЯТЕЛЬНО ДОПИШИТЕ РЕАКЦИИ, обязательно обращая внимание на заряды и уравнивая число + и -.

ZnCl₂ + NH₄OH = Cd(OH)₂ + NH₄OH = Ag₂CrO₄ + NH₄OH =

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 168; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!