СТРОЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет общематематических и естественнонаучных дисциплин

Кафедра химии

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ТЕМЕ

«КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

Учебно-методическое пособие

Для студентов специальностей:

240301 - химические технологии неорганических веществ,

280201 - охрана окружающей среды и рациональное

использование природных ресурсов,

240801 - машины и аппараты химических производств

ЧЕРЕПОВЕЦ

Практические занятия по теме «Комплексные соединения» по дисциплине «Общая и неорганическая химия»: Учеб.-метод. пособие. –Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2006. – 34 с.

Рассмотрено на заседании кафедры химии, протокол № 7 от 27.03.2006 г.

Одобрено редакционно-издательской комиссией факультета общематематических и естественнонаучных дисциплин ГОУ ВПО ЧГУ, протокол № 5 от 18.04.2006 г.

Составители: Ю.С. Кузнецова – ст. преподаватель

О.А. Калько – канд. техн. наук, доцент

Н.В. Кунина – ст. преподаватель

Рецензенты: Г.В. Козлова, канд. хим. наук, доцент (ЧГУ)

Л.Ю. Кудрявцева, канд. техн. наук, доцент (ЧГУ);

Научный редактор: Г.В. Козлова – канд. хим. наук, доцент

венный университет, 2006

ВВЕДЕНИЕ

Пособие включает в себя краткие теоретические сведения, примеры решения задач и варианты контрольных заданий по теме «Комплексные соединения» курса химии. Содержание учебно-методического пособия соответствует государственному стандарту дисциплины «Общая и неорганическая химия» для химических и инженерно-технических специальностей.

СТРОЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Комплексные соединения (иначе координационные соединения или соединения высшего порядка) образуются при взаимодействии друг с другом простых соединений, то есть соединений первого порядка. Например

CuCl₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]Cl₂.

Согласно координационной теории швейцарского химика Альфреда Вернера (1893 г.) комплексными называются наиболее устойчивые соединения высшего порядка, которые в водном растворе или расплаве способны к самостоятельному существованию.

Основу комплексного соединения составляют центральный атом (или ион), называемый комплексообразователь, и частицы (ионы или молекулы), располагающиеся вокруг комплексообразователя, которые называются лигандами. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения (КС).

Ионы, нейтрализующие суммарный заряд частиц внутренней сферы и располагающиеся более отдаленно от комплексообразователя, называются внешней сферой. При написании формулы КС внутреннюю сферу отделяют от внешней квадратными скобками, поскольку при химических реакциях внутренняя сфера (иначе комплекс или комплексный ион) выступает как самостоятельная частица. Например,

[Cu(NH₃)₄]SO₄

Общее число связей, возникающих между комплексообразователем и его лигандами, называется координационным числом (КЧ) или координационной дентатностью (ёмкостью) комплексообразователя. КЧ может принимать значения равные 1, 2, 3, 4, 5, 8, 7, 8, 9, 12.

Координационное число комплексообразователя (иначе центрального иона) зависит от многих факторов: его электронного строения, природы лигандов, соотношения радиусов ионов комплексообразователя и лигандов и др. Однако самыми значимыми факторами следует считать степень окисления комплексообразователя и природу лиганда.

Наиболее характерное значение КЧ комплексообразователя можно оценить по формуле:

КЧ ≈ 2 · Z_к , (1)

где Z_к – степень окисления комплексообразователя (заряд центрального иона).

Например, в комплексных соединениях с участием ионов Cr³⁺, Co³⁺ и Fe³⁺ чаще всего КЧ равно 6; КЧ равное 4 характерно для комплексов на основе Cu²⁺, Zn²⁺, Pd²⁺, Pt²⁺; а КЧ = 2 – для комплексов, в состав которых входят ионы Аg⁺, Cu⁺. Приведённые КЧ соответствуют координационно-насыщенным соединениям, в которых комплексообразователь образует максимально возможное число связей с лигандами. В координационно-ненасыщеных комплексах не все валентные возможности центрального атома исчерпаны, поэтому в этом случае КЧ меньше.

КЧ не является постоянной величиной для данного комплексообразователя, а обусловлено также природой лиганда. Нейтральные лиганды обычно присоединяются в большем количестве, чем заряженные. Например, для комплексов кобальта (II) известно существование ионов [Co(H₂O)₆]²⁺ и [CoCl₄]^2–.

По числу связей, образованных каждым лигандом с центральным атомом, различают:

1) монодентатные лиганды, которые образуют одну связь и занимают одно место в координационной сфере комплексообразователя. В этом случае КЧ совпадает с числом лигандов во внутренней сфере. К таким лигандам относятся Н₂О, NH₃, CO, Cl^–, CN^– и др.

Например, в ионах [Fe(CN)₆]^3–и [Cu(NH₃)₄]²⁺ КЧ равно 6 и 4 соответственно;

2) бидентатные лиганды. Они связаны с комплексообразователем двумя связями. В этом случае КЧ в два раза больше числа лигандов. К таким лигандам относятся молекулы гидразина, аминоуксусной кислоты, этилендиамина, а также ионы С₂О , SO , CO .

Например, оксалат-ион С₂О – бидентатный, образует с ионом Cu²⁺ соединение K₂[Cu(C₂O₄)₂], в котором КЧ комплексообразователя равно 4.

Следует помнить, что лиганды SO и CO в зависимости от условий могут быть как монодентатными, так и бидентатными;

3) полидентатные лиганды. Они занимают в координационной сфере более двух мест, т.е. соединены с комплексообразователем тремя или более связями. Например, этилендиаминтетраацетат (ЭДТА) – шестидентатный лиганд.

При определении заряда комплексного иона необходимо учитывать следующее:

1) если лигандами являются только нейтральные молекулы, то заряд комплекса равен заряду центрального иона;

2) если во внутреннюю сферу входят как ионы, так и молекулы, то заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов, с учетом их количества.

Например, для определения заряда иона [Cr³⁺(H₂O) Cl^–]^x следует решить уравнение

x = 1×(+3) + 5×0 + 1×(–1) = +2.

12 3 4 5 Следующая ⇒