комплексні сполуки

Головна | Про нас | Зворотній зв'язок

Приклади розв'язання задач

Такі сполуки утворюються, якщо вихідні молекули можуть проявляти «додаткову» валентність за рахунок утворення ковалентного зв'язку за донорно-акцепторного типу. Для цього одна з молекул повинна містити атом з вільними орбиталями, а інша молекула - мати атом з неподіленої парою валентних електронів.

Склад комплексних сполук. Згідно координаційної теорії А.Вернера в комплексних з'єднаннях розрізняють внутрішню і зовнішню сфери. Внутрішня сфера (комплексний іон або комплекс), як правило, виділяється в квадратні дужки, і складається з комплексообразователя (атома або іона) і оточуючих його лігандів:

внутрішня сфера зовнішня сфера

Комплексоутворювачами служать атоми або іони, які мають вакантні валентні орбіталі. Найбільш поширеними комплексоутворювачами служать атоми або іони d - елементів.

Лігандами можуть бути молекули або іони, що надають неподіленого пари валентних електронів для координації з комплексоутворювачем.

Число координованих лігандів визначається координаційним числом комплексоутворювача і дентатність лігандів. Координаційне число дорівнює загальній кількості # 963; -зв'язків між комплексоутворювачем і лігандами, воно визначається числом вільних (вакантних) атомних орбіталей комплексоутворювача, які він надає для донорних пар електронів лігандів.

координаційне число комплексоутворювача одно його подвоєною мірою окислення.

Дентатність лиганда - це число всіх # 963; -зв'язків, які ліганд може утворити з комплексоутворювачем; ця величина оределяется як число донорних пар електронів, які ліганд може надати для взаємодії з центральним атомом. По цій характеристиці розрізняють моно-, ди-і полі-дентатність ліганди. Наприклад, етилендіамін H2 N-CH2 -CH2 -NH2. іони SO4 2-. CO3 2- - бідентатні ліганди. Слід враховувати, що ліганди не завжди проявляють свою максимальну дентатність.

У разі монодентатно лігандів (якими є в розглянутих прикладах молекули аміаку: NH3 і хлорид-іони CI -) індекс, який вказує на число лігандів, збігається з координаційним числом комплексоутворювача. Приклади інших лігандів і їх назви приведені далі в таблиці.

Визначення заряду комплексного іона (внутрішньої сфери). Заряд комплексного іона дорівнює алгебраїчній сумі зарядів комплексоутворювача і лігандів, або дорівнює заряду зовнішньої сфери, взятому з протилежним знаком (правило електронейтральності). У з'єднанні [Co (NH3) 6] Cl3 зовнішню сферу утворюють три іона хлору (CI -) із загальним зарядом зовнішньої сфери 3-, тоді за правилом електронейтральності внутрішня сфера має заряд 3+. [Co (NH3) 6] 3+.

У комплексному поєднанні K2 [PtCI4] зовнішню сферу утворюють два іона калію (К +), загальний заряд яких дорівнює 2 +, тоді заряд внутрішньої сфери буде 2. [PtCI4] 2.

Визначення заряду комплексоутворювача.

Терміни «заряд комплексоутворювача» і «ступінь окислення комплексоутворювача» тут тотожні.

У комплексі [Co (NH3) 6] 3+ лигандами є електронейтральні молекули, отже, заряд комплексу (3+) визначається зарядом комплексообразователя - Co 3+.

У комплексі [PtCI4] 2 заряд внутрішньої сфери (2) дорівнює сумі алгебри зарядів комплексоутворювача і лігандів: -2 = х + 4 × (-1); заряд комплексоутворювача (ступінь окислення) х = +2, тобто центром координації в цьому комплексі є Pt 2+.

Катіони або аніони за межами внутрішньої сфери, пов'язані з нею електростатичними силами іон - іонного взаємодії, утворюють зовнішню сферу комплексної сполуки.

Номенклатура комплексних сполук.

Назва з'єднань визначається типом комплексного з'єднання в залежності від заряду внутрішньої сфери: наприклад:

[Co (NH3) 6] Cl3 - відноситься до катіонних комплексним з'єднанням, тому що внутрішня сфера (комплекс) [Co (NH3) 6] 3+ є катіоном;

K2 [PtCI4] - аніонне комплексне з'єднання, внутрішня сфера [PtCI4] 2 є аніоном;

[Pt (NH3) 2 CI2] 0 і [Ni (CO) 4] 0 відносяться до електронейтральний комплексним сполукам, вони не містять зовнішньої сфери, тому що внутрішня сфера - з нульовим зарядом.

Загальні правила і особливості в назві комплексних сполук.

1) у всіх типах комплексних з'єднань спочатку називають аніонну, потім - катіонну частина з'єднання;

2) у внутрішній сфері всіх типів комплексів число лігандів вказується за допомогою грецьких числівників: ди, три, тетра, пента, гекса і т.д .;

2а) якщо у внутрішній сфері комплексу знаходяться різні ліганди (це змішані або різнолігандні комплекси), вказуються спочатку числа і назви негативно заряджених лігандів з додатком закінчення -о (Cl # 713; - хлоро. OH # 713; - гідроксо. SO4 2 # 713; - сульфато і т.п. (Див. Таблицю), потім вказують числа і назви нейтральних лігандів, причому вода називається аква. а аміак - амін;

2б) останнім у внутреннейсфере називають комплексообразователь.

Особливість: Назва комплексообразователя визначається тим, чи входить він в комплексний катіон (1), комплексний аніон (2) або нейтральний комплекс (3).

(1). Комплексоутворювач - в комплексному катіоні.

Після назви всіх лігандів у внутрішній сфері комплексу дається російська назва елемента-комплексоутворювача в родовому відмінку. Якщо елемент проявляє різну ступінь окислення, вона вказується після його назви в дужках цифрами. Використовується також номенклатура із зазначенням для комплексообразователя не ступеня окислення, а його валентності (римськими цифрами).

Приклад. Назвіть комплексну сполуку [Pt (NH3) 3 Cl] Cl.

а). Визначимо заряд внутрішньої сфери за правилом: заряд внутрішньої сфери дорівнює за величиною, але протилежний за знаком заряду зовнішньої сфери; заряд зовнішньої сфери (його визначає іонхлору Cl -) дорівнює -1, отже, внутрішня сфера має заряд +1 ([Pt (NH3) 3 Cl] +) і це - комплексний катіон.

б). Обчислимо ступінь окислення комплексоутворювача (це платина), оскільки в назві сполуки повинна вказуватися його ступінь окислення. Позначимо її через х і обчислимо з рівняння електронейтральності (алгебраїчна сума ступенів окислення всіх атомів елементів в молекулі дорівнює нулю): х × 1 + 0 × 3 + (-1) × 2 = 0; х = +2, тобто Pt (2+).

в). Назва з'єднання починаємо з аниона - хлорид.

г). Далі називаємо катіон [Pt (NH3) 3 Cl] + - це комплексний катіон, який містить різні ліганди - і молекули (NH3), і іони (Cl -), тому називаємо в першу чергу заряджені ліганди, додаючи закінчення -о -, т . Е. -хлору. потім називаємо ліганди-молекули (це аміак NH3), їх 3, для цього використовуємо грецьке числівник і назва лиганда - тріаммін. далі називаємо по-російськи в родовому відмінку комплексообразователь із зазначенням його ступеня окислення - платини (2 +);

д). Об'єднавши послідовно назви (дані жирним курсивом), отримаємо назву комплексної сполуки [Pt (NH3) 3 Cl] Cl - хлорид хлоротріаммінплатіни (2+).

Приклади з'єднань з комплексними катіонами і їх назви:

(2). Комплексоутворювач - в комплексному аніоні.

Після назви лігандів називають комплексообразователь; використовується латинська назва елемента, до нього додається суфікс -ат (відмітна ознака комплексу анионного типу) і вказується в дужках валентність або ступінь окислення комплексоутворювача. Потім називають катіон зовнішньої сфери в родовому відмінку. Індекс, який вказує на кількість катіонів в з'єднанні, визначається валентністю комплексного аніону і в назві не відображається.

а). Визначимо заряд внутрішньої сфери, він дорівнює за величиною, але протилежний за знаком заряду зовнішньої сфери; заряд зовнішньої сфери (його визначають іони амонію NH4 +) дорівнює +2, отже, внутрішня сфера має заряд -2 і це - комплексний аніон [Pt (OH) 2 Cl4] 2.

б). Ступінь окислення комплексоутворювача (це платина) (позначимо через х) обчислимо з рівняння електронейтральності: (+1) × 2 + х × 1 + (- 1) × 2 + (-1) × 4 = 0; х = +4, тобто Pt (4+).

в). Назва з'єднання починаємо з аниона - ([Pt (OH) 2 Cl4] 2- (комплексний аніон), який містить різні ліганди-іони: (ОH -) і (Cl -), тому до назви лігандів додаємо кончанія -о -, а їх кількість позначаємо числівниками: - тетрахлородігідроксо -. далі називаємо комплексообразователь, використовуючи латинську назву елемента, до нього додаємо суфікс -ат (відмітна ознака комплексу анионного типу) і вказуємо в дужках валентність або ступінь окислення комплексоутворювача -платінат (4+).

г). Останнім називаємо катіон в родовому відмінку - амонію.

д). Об'єднавши послідовно назви (дані жирним курсивом), отримаємо назву комплексної сполуки (NH4) 2 [Pt (OH) 2 Cl4] - тетрахлородігідроксоплатінат (4+) амонію.

Приклади з'єднань з комплексними аніонами і їх назви:

(3). Комплексоутворювач - в нейтральному комплексі.

Після назви всіх лігандів останнім називають комплексообразователь в називному відмінку, а ступінь його окислення не вказують, тому що вона визначається електронейтральних комплексу.

Приклади нейтральних комплексів і їх назви:

Таким чином, складна частина назви всіх типів комплексних сполук завжди відповідає внутренннего сфері комплексу.

Поведінка комплексних сполук у розчинах. Рівноваги в розчинах комплексних сполук. Розглянемо поведінку в розчині комплексного з'єднання хлориду диамминсеребра [Ag (NH3) 2] Cl.

Іони зовнішньої сфери (CI -) пов'язані з комплексним іоном в основному силами електростатичної взаємодії (іонним зв'язком), тому в розчині, подібно іонів сильних електролітів, відбувається практично повний розпад комплексного з'єднання на комплекс і зовнішню сферу - це зовнішньосферних або первинна дисоціація комплексних солей:

Ліганди у внутрішній сфері комплексу пов'язані з комплексоутворювачем донорно-акцепторними ковалентними зв'язками; їх відщеплення (відрив) від комплексообразователя протікає в більшості випадків в незначній мірі, як у слабких електролітів, тому має оборотний характер. Оборотний розпад внутрішньої сфери - це вторинна дисоціація комплексного з'єднання:

[Ag (NH3) 2] + «Ag + + 2NH3 - вторинна дисоціація.

В результаті цього процесу встановлюється рівновага між комплексної часткою, центральним іоном і лігандами. Вона протікає східчасто з послідовним відщепленням лігандів.

Константа рівноваги процесу вторинної дисоціації називається константою нестійкості комплексного іона:

Вона служить мірою стійкості внутрішньої сфери: чим стійкіше комплексний іон, тим менше його константа нестійкості, тим менше концентрація іонів, що утворюються при дисоціації комплексу. Значення констант нестійкості комплексів є табличними величинами.

Константи нестійкості, виражені через концентрації іонів і молекул, називаються концентраційними. Константи нестійкості, виражені через активності іонів і молекул, що не залежать від складу і іонної сили розчину. Наприклад, для комплексу в загальному вигляді МеХn (рівняння дисоціації МеХn «Ме + NХ) константа нестійкості має вигляд:

При вирішенні завдань в разі досить розбавлених розчинів допускається використання концентраційних констант, вважаючи, що коефіцієнти активності компонентів системи практично дорівнюють одиниці.

Наведене рівняння вторинної дисоціації - це сумарна реакція ступеневої процесу дисоціації комплексу з послідовним відщепленням лігандів:

де Кнест.1 і Кнест.2 - ступінчасті константи нестійкості комплексу.

Загальна константа нестійкості комплексу дорівнює добутку східчастих констант нестійкості.

З наведених рівнянь ступінчастою дисоціації комплексу слід, що в розчині можуть бути присутніми продукти проміжної дисоціації; при надмірній концентрації ліганда. завдяки оборотності цих процесів, рівновага реакцій зсувається в бік вихідних речовин і в розчині, в основному, присутній недіссоцііровнний комплекс.

Для характеристики міцності комплексу, крім константи нестійкості комплексу, використовується зворотна їй величина - константа стійкості комплексу bуст. = 1 / Кнест .. bуст. також є довідковою величиною.

181. Для наведеного комплексного з'єднання вкажіть назву, ступінь окислення (заряд) іона-комплексоутворювача, координаційне число. Напишіть рівняння електролітичноїдисоціації цього з'єднання і вираз для константи нестійкості комплексу [PtCI2 (H2 O) (NH3) 3] Cl 2. [PdCl (H2O) (NH3) 2] Cl.