КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. Цель работы: провести опыты по получению катионных и анионных комплексов и исследовать некоторые их свойства (устойчивость

Цель работы: провести опыты по получению катионных и анионных комплексов и исследовать некоторые их свойства (устойчивость, способность к реакциям обмена).

Множество неорганических соединений помимо обычных ковалентных и ионных связей содержат химические связи, образованные по донорно-акцепторному механизму. Сложные соединения, у которых имеются ковалентные связи, образованные по донорно-акцепторному механизму, называются комплексными.

Комплексные соединения нашли широкое применение в технике при получении химически чистых металлов из руд, редких металлов, сверхчистых полупроводниковых материалов, катализаторов, красителей и т. п. Широко применяются циклические комплексные соединения на основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), называемые комплексонами. Комплексоны используются в аналитической химии для определения содержания металлов в различных материалах, а также для определения жесткости воды. Комплексоны применяют для очистки воды и растворения накипи в парогенераторах, а также для удаления продуктов коррозии. Это позволило заменить трудоемкие малоэффективные методы очистки высокопроизводительными и надежными химическими методами.

Структура и состав комплексных соединений

Комплексные соединения состоят из внутренней (координационной) и внешней сфер. Внутренняя сфера получила название комплекса. Например, в комплексном соединении [ Cu (NH ₃)₄] SO ₄

внутренняя сфера – [ Cu (NH ₃)₄]²⁺; внешняя сфера – SO ₄^{2 –}.

Комплексы бывают:

– катионные [ Cu (NH ₃)₄]²⁺;

– анионные [ Fe (CN)₆]^3–;

– нейтральные [ Ni (CO)₄].

Комплекс имеет центральный атом- комплексообразователь, чаще всего это катион d -элемента, имеющий вакантные орбитали. В указанных примерах это – Cu ²⁺, Fe ³⁺, Ni ⁰.

Вокруг комплексообразователя координируются молекулы или ионы, их называют лигандами. Лигандами могут быть молекулы H ₂ O, NH ₃, CO, CH ₃ NH ₂, ионы CN^–, OH^–, NO ₂ ^–, Cl^–, Br^–, I^– и другие, имеющие неподеленные пары электронов. В приведенных примерах это – NH ₃, CN^–, CO.

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов.

Координационное число – это общее число лигандов, входящих во внутреннюю сферу комплексного соединения. В приведенных примерах это – 4, 6, 4. Координационное число часто в два раза превышает валентность комплексообразователя, но не всегда. Например, Fe ²⁺ имеет комплексное число 6, а Au ³⁺ – 4.

Диссоциация комплексных соединений в растворах происходит по типу сильных электролитов (первичная диссоциация):

K ₃[ Fe (CN)₆] « 3 K ⁺ + [ Fe (CN)₆]^3–.

Комплекс диссоциирует лишь частично, по типу слабого электролита (вторичная диссоциация):

[ Fe (CN)₆]^3– «Fe ³⁺ + 6 CN ^–.

Устойчивость комплексных соединений характеризуется константой нестойкости (K_нест), чем она меньше, тем прочнее комплекс:

K_{нест [ Fe ( CN )6]}^3– = 10^–44.

Номенклатура комплексных соединений

Название комплексного соединения, как и любого другого сложного вещества, читается справа налево, т. е. вначале называется электроотрицательная составляющая формулы в именительном падеже, а затем – электроположительная в родительном падеже.

Названия лигандов в комплексных соединениях:

H 2 O	–	аква	CO	–	карбонил	OH–	–	гидроксо
NH 3	–	аммин	CN–	–	циано	Cl –	–	хлоро

Названия чисел:

	–	моно		–	три		–	пента
	–	ди		–	тетра		–	гекса

Например:

[ Ag (NO 3)2] Cl	–	хлорид диаминсеребра;
[ Cr (H 2 O)5 Cl ] Cl 2	–	хлорид хлоропентааквахрома (III);
Na 3[ Al (OH)6]	–	гексагидроксоалюминат натрия;
K [ BF 4 ]	–	тетрафтороборат калия.

Экспериментальная часть