Лебедев Ю.А. Лекция 6 1 Лекция №6 · Комплексные соединения. Химические свойства некоторых металлов
Тема 10. Комплексные соединения
description
Transcript of Тема 10. Комплексные соединения
Тема 10. Комплексные соединенияТема 10. Комплексные соединенияЗанятие 2. Свойства комплексных Занятие 2. Свойства комплексных
соединенийсоединений
1. Природа химической связи в комплексных соединениях.
2. Реакции комплексных соединений. Устойчивость комплексных соединений и константа нестойкости.
Учебные вопросы:
Цели занятия:Цели занятия: 1. Рассмотреть природу химической связи в комплексных соединениях. 2. Изучить реакции комплексных соединений и факторы, влияющие на устойчивость. 3. Рассмотреть применение комплексных соединений в военно-химической практике.
Основная литература:Основная литература:1. Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая
школа . 2003. С. 206-208.2. Общая и неорганическая химия. Учебное пособие. СВИРХБЗ. Ч 3. 2003. C. 83-96.
Дополнительная литература:Дополнительная литература:
1. Учебная программа по дисциплине «Общая и неорганическая химия». 2001. 19 с.
2. М.И. Сафарова. Общая и неорганическая химия в схемах и таблицах. Ч.1. Теоретические основы неорганической химии. Учебное пособие. Саратов. СВИРХБЗ. 2006. С. 80.
1. Природа химической связи в 1. Природа химической связи в комплексных соединенияхкомплексных соединениях
Способы описания Способы описания химической связи химической связи
в комплексных соединенияхв комплексных соединениях
1. Метод валентных связей (МВС).
2. Теория кристаллического поля (ТКП).
3. Метод молекулярных орбиталей (ММО).
Положения метода валентных связейПоложения метода валентных связей 1.1. В комплексе связь между комплексообразователем и лигандами координационная (ковалентная, донорно- акцепторная). Ионы внешней и внутренней сферы связаны ионной связью. Донор электронов - лиганд с неподеленными электронными парами. Акцептор электронов – комплексообразователь со свободными орбиталями. Степень перекрывания орбиталей - мера прочности связи. 2.2. В образовании связей участвуют гибридизованныеорбитали комплексообразователя, что определяет гео-метрию комплекса. 3.3. Магнитные свойства определяются наличием неспаренных электронов.
ГЭФ и БЦЭФ комплексообразователяГЭФ и БЦЭФ комплексообразователя
Атом Атом FeFe::
ss pp dd34
Fe0 1s22s22p63s23p6 4s23d6
Fe3+ 1s22s22p63s23p64s03d5
Ион Ион FeFe3+3+::
ss pp dd34
Ион Ион FF::
Ион СИон СNN::
F 1s22s22p5
С 1s22s22р2 N 1s22s22p3
CNCN 2s2s222p2p55
ss pp2
ss pp2
3
4
Спектрохимический рядСпектрохимический ряд
СO > CN– > NH3 > NO2– > H2O > OH > F > NО3
> SCN
Cl > Br > I
Внешнесферный комплекс [FeF6]3–
3
4
Внутрисферный комплекс [FeCN6]3–
[Co(H2O)6]2+ розовый
[Co(CH3COO)2] ярко-розовый
[Co(NO2)6]4- оранжевый
[Co(NH3)6]2+ буро-розовый
Уси
лен
ие
пол
я л
ига
ндо
вУ
сил
ени
е п
оля
ли
ган
дов
Влияние поля лигандов на окраску комплексовВлияние поля лигандов на окраску комплексов
2. Реакции комплексных 2. Реакции комплексных соединений.соединений.
Устойчивость комплексных Устойчивость комплексных соединений и константа соединений и константа
нестойкостинестойкости
K3[Fe(CN)6] 3K+ + [Fe(CN)6]3-
[Ag(NH3)2]Cl [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Диссоциация КСДиссоциация КСпо внешней сферепо внешней сфере
(первичная диссоциация)(первичная диссоциация)
[Ag(NH3)]+ Ag+ + NH3
[Ag(NH3)2]+ [Ag(NH3)]+ + NH3
[Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2 NH3
Диссоциация КС по внутренней сфереДиссоциация КС по внутренней сфере(вторичная диссоциация)(вторичная диссоциация)
Нуст К
1К
NH3 410 4,8K
1
Н
Ag
)Ag(NH 3]
K2
Н
)Ag(NH 3] NH3
)Ag(NH 3 ]
2
410 1,2
)(NH Ag
NH][AgK
2
23
3общ
Н.108,5 8
Реакции комплексных соединенийРеакции комплексных соединенийпо внешней сферепо внешней сфере
2K3[Fe(CN)6] + 3FeSO4 = Fe3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4
[CoCl2(NH3)4]Cl + AgNO3 = [CoCl2(NH3)4]NO3 + AgCl
K4[Fe(CN)6] + 4HCl = H4[Fe(CN)6] + 4KCl
H2[PtCl6] + 2CsOH = Cs2[PtCl6] + 2H2O
Fe4[Fe(CN)6]3 + 12 KOH = 4Fе(OH)3 + 3K4[Fe(CN)6]
Br- Br- 2Br-
Cu2+ [CuBr]+ [CuBr2] [CuBr4]2-
+ H2O + H2O + H2O
Ступенчатое образование и диссоциацияСтупенчатое образование и диссоциация бромидных комплексов меди (бромидных комплексов меди (IIII))
зеленый коричневый вишневый
Реакции комплексных соединений Реакции комплексных соединений с разрушением комплексас разрушением комплекса
1.1.Образование более прочного комплексаОбразование более прочного комплекса
Fe3+ + 6 SCN- = [[FeFe((SCNSCN))66]]3-3-
красная окраска красная окраска[Fe(SCN)6]3- + 6 F- = 6 SCN- + [FeF6]3-
отсутствие окраски[FeF6]3- + Al3+ = Fe3+ + [AlF6]3-;
отсутствие окраски Fe3+ + 6 SCN- = [[FeFe((SCNSCN))66]]3-3-
красная окраска красная окраска
3. 3. РазбавлениеРазбавление
K[AgCl2] = KCl + AgCl
5. 5. Окислительно-восстановительные реакцииОкислительно-восстановительные реакции
2K3[Cr(ОH)6] + 3Сl2 + 4KOH =
2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O
4. 4. НагреваниеНагревание
t0
K3[Cr(ОH)6] = 3KOH + Cr(OH)3
2. 2. Образование малорастворимого соединенияОбразование малорастворимого соединения
[Ag(NH3)2]NO3 + KI = AgI + 2NH3 + KNO3
При разном координационном числе
1. Расчет средней константы нестойкости
2. Расчет концентрации комплексообразователя в растворе.
3. Сравнение ступенчатых констант нестойкости
Сравнение общих констант нестойкости
При одинаковом координационном числе
Сравнение прочности комплексов
нK
При одинаковом координационном числе
Сравнение прочности комплексовпо общим константам нестойкости
[Fe(SCN)6]3- + 6 F- = 6 SCN- + [FeF6]3-; [FeF6]3- + Al3+ = Fe3+ + [AlF6]3-
Комплекс Общая константа нестойкости,
[Fe(SCN)6]3- 5,9 . 10–4
[FeF6]3- 7,9 . 10-17
[AlF6]3- 2,1 . 10–21
Н
общK
При разном координационном числе
1. Сравнение устойчивости комплексов по средней константе нестойкости
где n – координационное число
1n нобщн KK
При разном координационном числе
2. Сравнение устойчивости комплексов по концентрации комплексообразователя
Пример. Осуществима ли реакция
[Ag(NH3)2]+ + Zn2+ + 2 NH3 [Zn(NH3)4]
2+ + Ag+ ?
Концентрации [Ag(NH3)2]+ и [Zn(NH3)4]2+ равны 0,1 моль/л.
;8 . 105,8 ])[Ag(NH К 23Нобщ
10210 8,3])[Zn(NHК .
43Нобщ
При разном координационном числе
3. Сравнение устойчивости комплексов по ступенчатым константам нестойкости
Комплекс Ступенчатая
константа нестойкости
[AlF6]3– 7,9 . 10–8
[AlF5]2– 1,3 . 10–5
Процессы образования и разрушения Процессы образования и разрушения комплексов используются:комплексов используются:
- в аналитической химии;- при выделении химических элементов;- в гальванотехнике;- в борьбе с коррозией металлов;- в производстве ядерного горючего;- в практике дезактивации;- при индикации токсических соединений-при производстве веществ с заранее
заданными свойствами в качестве катализаторов и т.д.