Главная | Обратная связь

Комплексные соединения.

Комплексные соединения образуются в результате соединения нескольких молекул сложных веществ в одну.

CO₂+H₂O=H₂CO₃

Cr(OH)₃+3KOH=K₃[Cr(OH)₆]

Согласно координационной теории К. С. Варнера в каждом КС различают центральный атом или ион (комплексообразователь КО), вокруг которого располагаются (координируются) несколько молекул или ионов противоположного знака (лиганды)

КО с расположенными вокруг него лигандами составляют внутреннюю сферу КС, ей обычно заключают в []; число, показывающее сколько лигандов расположено вокруг КО называется координационным числом (КЧ), КЧ=2,4,6, реже 3,5,8,12, оно обычно чётное, реже нечётное или больше 6

Поляризующее действие (ПД) – способность ионов данной частицы притягивать электронную оболочку другой частицы. Сильнее всего ПД у положительных ионов.

Тип i 8e (8+n)e (18+n)e 18c

ПД

Комплексообразователи могут быть:

1.Me^z+ с большим ПД: Cd²⁺, Fe³⁺, Pt⁴⁺, Al³⁺, Hg²⁺, Ag⁺…

2.атомы неметаллов положительных степеней окисления: B³⁺, N⁵⁺, S⁶⁺, Cl⁷⁺ (BO₃^3-, NO₃^-, SO₄^2-, ClO₄^-)

3.редко отрицательные ионы: N^3-, O^2-, (NH₄⁺, H₃O⁺)

4.редко атомы d-электриков: Cr, Fe, V, Ni, [Fe(CO)₅]

Лигандами являются:

1.отрицательные ионы: OH^-, CN₂^-, SCN^-, Г^- (F^-, Cl^-, Br^-, I^-), S^2-, CO₃, SO₄^2-.

2.полярные молекулы: NH₄, H₂O, NO, CO, PH₃…

3.редко положительные ионы: H⁺ (NH₄, H₃O⁺)

Диссоциация КС.

КС могут быть электролитами или неэлектролитами. К неэлектролитам относят соединения без внешней сферы. [Pt(NH₃)₂Br₄], [Fe(SCN)₃]

Комплексные электролиты в водных растворах диссоциируют на комплексный ион и ионы внешней сферы по типу сильных электролитов, т.е. необратимо и нацело.

[Ag(NH₃)₂]Cl=[Ag(NH₃)₂]⁺+Cl^-

Комплексный ион в свою очередь тоже диссоциирует, однако весьма незначительно, на комплексообразователь и лиганды.

[Ag(NH₃)₂]^{+ →}_← Ag⁺+2NH₃

Чес меньше коэффициент нестойкости, тем устойчивее комплексный ион.

Если К_нест большой, то имеем не комплексную, а двойную соль – диссоциирует на все ионы.

Для разрушения комплексных соединений необходимо сместить равновесие в противоположную сторону:

[Zn(OH)₆]^{2- →}_← Zn²⁺+4OH^-

равновесие

равновесие сместится при добавлении HCl (↑C_H+=↓C_OH-)

Комплексные кислоты, основания и соли как правило сильные электролиты и более сильные чем соответствующие им простые.

Cu(OH)₂ и [Cu(NH₃)₄](OH)₂

r катиона à

ПД ß

Сила основания à

Вода.

В строительстве воду применяют для замешивания цемента, извести, глины. Природные воды воздействуют на строительные сооружения, вызывая их коррозию (разрушение) как в наземных, так и в подземных (подводных) частях. При работе на мёрзлых грунтах имеют дело со льдом, как со своеобразным компонентом горной породы, лежащем в основе сооружений.

Свойства воды:

Физические:

а) соединение без вкуса, запаха и цвета

б) во многих отношениях отлична от других жидкостей

в) ρ воды при охлаждении падает => замерзание воды в трубах может привести к разрыву стальных труб; лёд в трещинах строительных сооружений приводит к разрушению; особо этому процессу благоприятствует чередование положительных и отрицательных температур (днём «+», ночью «—»; чередование оттепели и заморозка)

г) аномально высокая теплоёмкость: C_H2O=4,18 Дж/г*к (это благоприятно сказывается на температуре Земли: накопленное днём (летом) тепло медленно отдаётся окружающей среде ночью (зимой).

Д) аномально высокие температуры плавления и кипения

μ=1,86 Д => высокая химическая активность

Н хороший лиганд Н₂О

О хороший донор

Аномалии физических свойств воды объясняются ассоциацией молекул воды за счёт водородной связи.

ВС- связь водорода с сильно электроотрицательными элементами. (с O, F, Cl, N)

H⁺ т.к. нет электронной оболочки, проникает в чужую не испытывая сил отталкивания => даёт доп. Связь

ВС на порядок сильнее ковалентной связи, но слабее электромагнитной.

Диаграмма состояния воды

Тк и Рк – критические температура и давление выше которых ни при каких Т и Р нельзя перевести пар в жидкость и наоборот.

Тройная точка О-в ней все 3 фазы находятся в равновесии.

Диаграмма водно-солевого раствора

К - криогидратная точка

Химические

Н₂О может быть окислителем и восстановителем: Н₂О+F₂→2HF+1/2 O₂

(-) Анод: 2 Н₂О-4е= O₂+4Н⁺

Н₂О= Н⁺+OH^-

Концентрация ионов Н⁺ в воде 1*10^-7 моль/л

Оксиды многих металлов взаимодействуют с H₂O: SO₃+H₂O= Н₂SO₄

Соли в результате взаимодействия с водой могут подвергнуться гидролизу или гидратации

Na₂CO₃+10 H₂O= Na₂CO₃ּ10 H₂O

Вода катализирует очень многие реакции: Me+Cl₂; Na+O₂; HF+стекло.

Жёсткость воды:

Природные воды очень сильно отличаются по своему составу (содержанию ионов растворимых веществ); это сказывается на коррозии металлов, бетона, природных каменных материалов.

Жёсткость обуславливают наличием ионов Ca²⁺ и Mg²⁺

мягкая <3 мэкв/л, жёсткая >6(8) мэкв/л

Жёсткая вода даёт накипи на паровых котлах, вызывая перерасход топлива и создавая угрозу взрыва

Жёсткость: временная (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂); постоянная (Ca²⁺ ,Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-)

Ca(HCO₃)₂→t CaCO₃↓+CO₃+H₂O

Н₂Оможно умягчить ионно-обменными смолами (высоко молекулярные в-ва, спос. обмениваться с окр. средой) ВМС (аниониты, катиониты)

Опреснение: H+форма→ H+

OH-форма→OH- H2O

NaR+MgSO₄=Na₂SO₄+MgR₂

Углерод и кремний

С, Si степень окисления 2,4

R атома à

Восстановительные свойства ß

Нахождение в природе:

Углерод: уголь, нефть, газ, атмосфера (CO₂ 0,03%), известняк, мрамор мел (CaCO₃), MgCO₃-магнезит, CaCO₃ּMgCO₃ — доломит

Кремний: (2е место после кислорода по распространению, его значение в минеральном мире как у углерода в органическом) SiO₂, горный хрусталь, силикаты в горных породах (асбест, каолин, глины).

Получение: С-добыча полезных ископаемых;

Si - SiO₂+C+Fe→(эл. печь)ферросилиций (25% Fe), технический Si (2-5 % Fe)

SiO₂+Zn_пар→t ZnO₄+Si

SiO₂+Mg→t MgO+Si

Использование:

С – присуща аллотропия: графит,алмаз,карбид, фуллерен (60С, 70С),инертен,активность проявляет при ↑Т

С+(S, Cl₂, Me, O₂)→t (+) C+O₂→t CO₂; C+O_{2 нед}→CO+CO₂

СО+Н₂О

 

 

; CO₂: O=C=O (неполярная молекула)

Получение:

• лаборатория: СаСО₃+2HCl=CaCl₂+H₂CO₃ (CO₂+H₂O)
• Термическим образом: CaO+CO₂ CaCO₃

§ Растворение в Н₂О: CO₂+H₂O^→_←H₂CO₃

(Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O CaCO3↓+H2O+CO2→Ca(HCO3)2)

à лежит в основе разрушения горных пород и строит. камней

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

Na₂CO₃ – сода, (моющие ср-ва)

(CuOH)₂CO₃- малахит

Si- аморфный (химически более активная форма), кристаллический.

Si- полупроводник, под влиянием тепла валентные электроны могут стать электронами проводимости, обуславливая n-проводимость (negative) электронная, освободившиеся от электронов места обуславливают p-проводимость (positive). У химически чистого кремния n- и p-проводимость равны, однако пользуясь различными добавками можно изменять их соотношение: (Si(4e)+B(3e))—дефицит электронов, ↑p-проводимость; (Si(4e)+P(5e))— дефицит дырок, ↑n-проводимость.

При высоких t Si является очень сильным восстановителем, его применяют металлурги для удаления из расплавов Ме растворённого в нём О₂. Кремний стоек ко всем кислотам, кроме плавиковой, не устойчив к водным растворам щёлочи.

Si +4HF=SiF₄+2H₂↑

Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑

O₂: SiO, SiO₂(наиболее распространён в природе); SiO₂+Si=2SiO.

в результате объединения тетраэдров образуются замкнутые кольца. Для разрушения SiO₂ надо разрушить очень много прочных связей Si-O. В зависимости от пространственного расположения тетраэдров SiO₄ существуют различные полиморфные состояния SiO₂: кварц^→_← тридимит ^→_← кристоболит(химическая активность ↑ от кварца к кристоболиту)

SiO₂+HF→SiF₄+H₂O

SiO₂+NaOH→Na₂SiO₃+H₂O

SiO₂+Na₂CO₄→ Na₂SiO₃+CO₂

Растворимы в воде.

(Na₂SiO₃+K₂ SiO₃)-канцелярский клей, применяют строители для укрепления слабых грунтов и для изготовления кислородного цемента.

Na2SiO3+H2O→← Na2SiO5+NaOH 2 SiO32-+H2O→← SiO52-+2OH-

pH>7

Na₂SiO₃+2HCl= Na₂SiO₅↓(очень слабая желеобразная кислота)+ 2NaCl

В зависимости от условий получения можно получить:

H₂SiO₃ (SiO₂∙H₂O)-метакремниевая кислота

H₂SiO₄ (SiO₂∙2H₂O)-ортокремневая кислота

H₂Si₂O₅ (2SiO₂∙H₂O)-диметокремневая кислота

Кремниевые кислоты поляризуются, их состав неизвестен. (x SiO₂∙yH₂O)

H₆Si₂O₇

C учётом поляризации:

Na₂SiO₃+H₂SO₄+H₂O→x SiO₂∙yH₂O+ Na₂SO₄

Если полученный гель кислоты промыть водой от Na₂SO₄ и высушить, то получатся прозрачные пластинки силикагеля. Это прекрасный поглотитель влаги, обладает ионно обменными свойствами, применяют как носитель катализатора.

Взаимодействия SiO₂+CaO (песок и известью). Эти процессы лежат в основе получения и применения цемента

CaSiO₃ (SiO₂∙H₂O)-метасиликат кальция

Ca₂SiO₄ (SiO₂∙2H₂O)-ортосиликат кальция

Ca₃SiO₅ (2SiO₂∙H₂O)-3х кальциевый силикат

Ca₃Si₂O₇ (SiO₂∙H₂O)- 3х кальциевый дисиликат

При наличии H₂O происходит гидролиз или гидратация.

CaSiO₃ +(n+1) H₂O →Ca(OH)₂+SiO₂ ∙n H₂O гель

Ca₂SiO₄+m H₂O = CaSiO₄∙ m H₂O

В результате гидролиза получаются зёрна малорастворимого Ca(OH)₂, вокруг которых накапливается студенистый гидросиликат и кремниевые кислоты, полученная пастообразная масса затвердевает, схватывается, благодаря наличию молекул H₂O, которые склеивают полученные гидросиликаты.

Силикаты, содержащие Al, называются алюмосиликаты, в них Al заменяет часть кремния в тетраэдрах SiO_4.

Алюмосиликаты K⁺, Na⁺, Ca⁺ называют полевыми шпатами (50% земной массы): глины, граниты, слюда.

Некоторые алюмосиликаты обладают ионно обменными свойствами.

Стекло: SiO₂+Na₂CO₃+CaCO₃ Na₂O∙CaO∙6SiO₂+CO₂

SiO₂ – кварцевое стекло, коэффициент линейного расширения = 0, раскалённое до красна на трескается в холодной воде, пропускают кварц, если добавить В₂О₃ или Na₂B₄O₇-оптическое стекло.

Применение:

· Стекловата, теплоизоляционный материал

· Стекло аморфно, но в результате некоторых добавок может закристаллизоваться, получают ситалл, применяют в качестве изоляторов в химической промышленности

· Глины: трудно растворимые осадочные породы, получаются в результате разрушения горных пород, содержат силикаты и алюмосиликаты, применяют в производстве цемента, керамики, фарфора. Керамика – изделия из глины с добавкой оксидов и карбидов некоторых металлов для прочности. Эмаль – тонкое стеклянное покрытие, предохраняет керамику от коррозии и придаёт декоративный вид.

· Цемент – получают спеканием глины с известняком (глина + известняк) (глина + CaO)+CO₂↑

(цемент + H₂O)→цементный раствор

цементный раствор+щебень (гравий)→бетон–чрезвычайно прочная конструкция.(бетон + Fe→железобетон)

фторосиликаты: SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O

SiF₄+4HF=H₂[SiF₆] – кремнистофтороводородная кислота, НF – слабая кислота.

Mg²⁺,Ca²⁺,Fe³⁺,Zn²⁺хорошо растворимы в воде, большое практическое применение в процессе флюатирования

Mg[SiFe]+2CaCO₃+nH₂O→MgF₂↓+CaF₂↓+SiO₂∙nH₂O (гель)+2СО₂↑

Таким образом предохраняют камни

SiO₂+C (кокс) SiC (карборунд – по структуре алмаз, половина атомов С заменена на кремний.)

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.