Презентация "Комплексные соединения" по химии – проект, доклад

Комплексные соединения

Лекция № 9

Что такое комплексные соединения?

Как они образуются?

 

NH3, H2O, CO2, KI, HgCl2, CoCl2, …

валентнонасыщенные мол-лы (соединения первого порядка):

молекулярные соединения (соединения высшего порядка):

гидраты, аммиакаты, двойные соли, …

CoCl3 + 6NH3 = CoCl3 · 6NH3 1. HgCl2 + 2KI =HgI2 + 2KCl HgI2 + 2KI = K2HgI4 CuSO4 · 5H2O K2SO4 · Al2(SO4)3 3. 4.

Основные положения координационной теории Вернера

Что такое комплексная частица ?

Комплексообразователь: атом металла в положительной СО

СО комплексообразователя + суммарный заряд лигандов = заряд комплексной частицы

Этот заряд компенсируется внешнесферными ионами

Связь комплексообразователя с лигандами более прочная нежели с внешнесферными ионами

Координационное число комплексообразователя: число лигандов на внутренней сфере. Обычно равно удвоенной СО комплексообразователя. Определяет структуру комплекса.

•

[PtIV(NH3)6]Cl4 [PtIV(NH3)5Cl]Cl3 [PtIV(NH3)4Cl2]Cl2 [PtIV(NH3)3Cl3]Cl [PtIV(NH3)2Cl4]

От эмпирических формул КС к координационным:

PtCl4 • 2NH3 PtCl4 • 6NH3 PtCl4 • 5NH3 PtCl4 • 4NH3 PtCl4 • 3NH3

NH3 CoIII [Co(NH3)6]3+ x + 0 = 3 III Октаэдр 6

F–Ј BIII [BF4]– x – 4 = –1 Тетраэдр

[PtCl4]2– Квадрат ◒ ● Сl– Сl–Ј x – 4 = –2 II PtII

[Ag(CN)2]– ◑ ◐

Линейная стуктура

СN– CN– x – 2 = –1 I AgI 2

Полидентатные лиганды:

СH2 – СH2 ╱ ╲ H2N NH2 [Co(en)3]3+ C2O42– Этилендиамин (en) Оксалат-ион [Fe(C2O4)3]3-

Номенклатура КС NaCl, K2SO4, … ⇦

Порядок перечисления фрагментов комплексной частицы:

 Заряженные лиганды (Cl — хлоро, ОН– — гидроксо, CN– — циано) с указанием их числа (ди-, три-, тетра- …)

 Нейтральные лиганды (Н2О — аква, NH3 — аммин и т.п.)

 Комплексообразователь (в катионе — русское название, в анионе — латинское с окончанием -ат)

 СО комплексообразователя

[Zn(NH3)4]SO4 [Co(H2O)2(NH3)3Cl]Cl2

Хлорид хлоротриамминдиаквакобальта (III)

Сульфат тетраамминцинка (II)

x – 1 = 2 K4 [Fe(CN)6]

Гексацианоферрат (II) калия

(жёлтая кровяная соль)

NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]

Тетрароданодиамминхромат (III) аммония

[Al(H2O)3(OH)3]

Тригидроксотриакваалюминий

Диссоциация КС в водных растворах

[Cu(NH3)4]SO4 = [Cu(NH3)4]2+ +SO42–

[Cu(NH3)4]2+ ⇄ Cu2+ + 4NH3

Скомпл≫ Спрод.дисс

[Cu2+] [NH3]4 Kн = ——————— = 2 · 10–13 [ [Cu(NH3)4]2+]

α =1 α << 1

Двойные соли: (NH4)2SO4 ∙ FeSO4 ∙ 6H2O (соль Мора) KAl(SO4)2 ∙ 12H2O (алюмокалиевые квасцы)

(NH4)2[Fe(SO4)2](k)= 2NH4+ + Fe2+ + 2SO42– K[Al(SO4)2](k) = K+ + Al3+ + 2SO42–

Скомпл < Спрод.дисс

О связи Кн с устойчивостью комплексной частицы

Важнейшие типы КС AlCl3 ∙ 6H2O ≡ [Al(H2O)6]Cl3

Если лигандами является вода комплексы называются аквакомплексами

[Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6] 2 +

Как правило, аквакомплексы неустойчивы

Аквакомплексы образуются при выделении солей из водных растворов в виде кристаллогидратов

Аквакомплексы

Амминокомплексы

В амминокомплексах лигандами являются молекулы NH3

[Cu(NH3)4]2+ [Ni(NH3)6]2+

ZnSO4 + 2NH3 ∙ H2O = Zn(OH)2↓ + (NH4)2SO4

Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4](OH)2

комплексный гидроксид цинка

Комплексные гидроксиды относятся к сильным основаниям

Ацидокомплексы

В ацидокомплексах лигандами являются анионы различных кислот. К ним относятся цианидные, галогенидные, карбонатные, оксалатные и другие комплексы.

Na[Au(CN)2] - безцветный K2[SiF6] H2[SiF6]

кремнефтористо- водородная кислота

Комплексные кислоты относятся к сильным электролитам

Hg(NO3)2 + 2KI = HgI2↓ + 2KNO3 HgI2 + 2KI = K2[HgI4]

тетраиодомеркурат (II) калия (реактив Несслера)

Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]

Гидроксокомплексы

В гидроксокомплексах лигандами являются ионы ОН-

Na3[Al(OH)6] K2[Sn(OH)6]

BeCl2 + 2NaOH = Be(OH)2↓ + 2NaCl

Гидроксокомплексы образуют металлы, чьи гидроксиды амфотерны

[Cu(NH3)4]2+ [Cu(en)2]2+

H3N NH3   CuII   H3N NH3

CH2— NH2 H2N — CH2   CuII   CH2— NH2 H2N — CH2

Правило Чугаева: наиболее устойчивы хелаты с 5–6-членными циклами

Хелаты

В хелатах комплексообразователь и лиганды образуют замкнутые циклы

Хелаты отличаются повышенной прочностью

“Хелат” –клешни рака

Природа химической связи в КС

[Zn(NH3)4]Cl2  Ионная связь

Ковалентная связь 

? –

 Координационная связь является ковалентной и образована по донорно-акцепторному механизму

 + ⇅ =  ⇅ H2O, NH3, CN–, F–, …

.. .. – .. – H—O: H—N—H :С ≡ N: :F: │ │ H H

 При образовании координационной связи из-за близости энергии последних электронных подуровней атома комплексообразователя его АО гибридизуются

..

[Cr(H2O)6](NO3)3 Cr0 [Ar] 3d54s1

Cr3+   

[Cr(H2O)6]3+   

↑ ↑ ↑ 3d 4s 4p ⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅

 d2sp3 октаэдр

[Cr(H2O)6](NO3)3 - парамагнетик

K4[Fe(CN)6] Fe0 [Ar] 3d64s2

Fe2+   

[Fe(CN)6]4–   

⇅ ↑ ↑ ↑ ↑ ⇅ ⇅ ⇅

K4[Fe(CN)6] - диамагнетик

μ = 0

[Ni(NH3)6]Br2 Ni0 [Ar] 3d84s2

Ni2+   

⇅ ⇅ ⇅ ↑ ↑

 sp3d2 октаэдр

μ > 0

   …

3d 4s 4p 4d

Na2[Zn(OH)4] Zn0 [Ar] 3d104s2

Zn2+   

[Zn(OH)4]2–Ј   

⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅ ⇅

 sp3 тетраэдр

K2[Ni(CN)4]

[Ni(СN)4]2–Ј   

 dsp2 квадрат

[Ag(NH3)2]Cl Ag0 [Kr] 4d105s1

Ag+   

[Ag(NH3)2]+   

4d 5s 5p ⇅ ⇅

 sp линейная структура