Студопедия — Основные теоретические положения. Комплексные соединения (иначе соединения высшего порядка) образуются при взаимодействии друг с другом простых соединений
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные теоретические положения. Комплексные соединения (иначе соединения высшего порядка) образуются при взаимодействии друг с другом простых соединений






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

 

CuCl2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]Cl2.

 

Основу комплексного соединения составляют центральный атом (или ион), называемый комплексообразователем, и частицы (ионы или молекулы), располагающиеся вокруг комплексообразователя, которые называются лигандами. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения. Ионы, нейтрализующие суммарный заряд частиц внутренней сферы и располагающиеся более отдаленно от комплексообразователя, называются внешней сферой. При написании формулы комплексного соединения внутреннюю сферу отделяют от внешней квадратными скобками. Например:

 

 
 

 


 

 

Общее число связей, возникающих между комплексообразователем и его лигандами, называется координационным числом (КЧ) или координационной дентатностью комплексообразователя. Наиболее характерное значение координационного числа можно оценить по формуле

 

КЧ ≈ 2 · Z к,

 

где Z к – степень окисления комплексообразователя (иначе заряд иона).

Координационное число не является постоянной величиной 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 с центральным атомом, различают:

1) монодентатные лиганды – образуют одну связь и занимают одно место в координационной сфере комплексообразователя. В этом случае координационное число 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+ координационные числа равны 6 и 4 соответственно;

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

Например, оксалат-ион – бидентатный, образует с ионом Cu2+ соединение K2[Cu(C2O4)2], в котором координационное число комплексообразователя равно 4. Следует помнить, что в зависимости от условий лиганды SO и CO 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 комплекса 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.

 

Номенклатура комплексных соединений

Образование названий комплексных соединений осуществляется по следующим правилам:

1. Порядок перечисления частиц. Если соединение является комплексной солью, то его название будет состоять из двух слов: сначала называется анион в именительном падеже, а затем катион в родительном падеже.

Если внутренняя сфера – катион, то для названия комплексообразователя используют русский корень элемента, а если внутренняя сфера – анион, то в названии применяют латинский корень. Степень окисления комплексообразователя указывается в скобках римской или арабской цифрой.

У нейтральных комплексов (без внешней сферы) название состоит из одного слова в именительном падеже с использованием русского корня комплексообразователя, при этом его степень окисления не указывается.

При названии комплексного иона сначала указываются лиганды, затем комплексообразователь. Перечисление лигандов ведут в следующем порядке: сначала анионы – ОН, одноатомные, полиатомные; затем нейтральные лиганды (сначала неорганические, затем органические); далее катионы в любом порядке.

Записанная формула читается справа налево. При составлении формулы по ее названию в квадратных скобках сначала записывают комплексообразователь, а затем лиганды в обратном порядке их перечисления. Например:

 

K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия;

 

[Pt(NH3)6]Cl4 – хлорид гексаамминплатины (IV);

 

[Pt(NH3)2Cl4] – тетрахлородиамминплатина;

 

2. Названия лигандов. Для нейтральных лигандов используют однословные названия веществ без изменений. Например: N2 – диазот, N2H4 – гидразин, C2H4 – этилен. Для молекул Н2О, NH3, СО, NO применяют особые термины: аква, аммин, карбонил, нитрозил соответственно.

К названиям анионных лигандов прибавляют соединительную гласную «о». Например: Cl – хлоро, SO – сульфато, О2– – оксо, S2– – тио, ОН – гидроксо, CN – циано, NСS – тиоцианато, Н – гидридо, NO – нитро, NO – нитрато и т.д. Исключение составляют анионы углеводородов, например, С5Н – циклопентадиенил.

Громоздкие по написанию формулы органических лигандов заменяют буквенными обозначениями: NH2CH2CH2NH2 (этилендиамин) – Еn; C5H5N (пиридин) – py; (NH2)2CO (карбамид) – ur; NH2CH2COO (глицинат-ион) – gly.

3. Приставки и окончания. Число простых лигандов указывают с помощью приставок греческих числительных: ди – 2, три – 3, тетра – 4, пента – 5, гекса – 6, гепта – 7, окта – 8, нона – 9, дека – 10, ундека – 11, додека – 12.

Для лигандов со сложными названиями, в которых уже имеются приставки (моно-, ди- и т.д.), используют приставки бис – 2, трис – 3, тетракис – 4, а названия таких лигандов заключаются в круглые скобки.

Для названия анионных комплексов применяют окончания: –ат, если комплексное соединение относится к классу солей; –овая или –ная, если комплексное соединение является кислотой. Для катионных и нейтральных комплексов типичных окончаний нет.

Например:

 

[Fe(Еn)3]Cl3 – хлорид трис(этилендиамин)железа (+3);

 

[Pt(Еn)(NH3)2(NO2)Cl]SO4 – сульфат хлоронитродиамминэтилендиаминплатины (IV);

 

H2[SiF6] – гексафторокремниевая кислота.

 

Классификация комплексных соединений

Комплексные соединения очень разнообразны по строению и свойствам, поэтому применяющиеся системы классификации основываются на различных принципах:

1. По принадлежности к определенному классу химических соединений различают: комплексные кислоты (например, Н[AuCl4]); комплексные основания ([Cu(NH3)4](OH)2); комплексные соли (K4[Fe(CN)6]).

2. По природе лигандов: аквакомплексы (лиганды – молекулы воды, например [Co(Н2О)4](NO3)2); аммиакаты (лиганды – молекулы аммиака, [Ag(NH3)2]Cl); ацидокомплексы (лиганды – анионы кислот, Na3[AlF6]); гидроксокомплексы (лиганды – гидроксогруппы, K3[Al(OH)6]); смешанного типа (содержатся лиганды нескольких видов, [Co(NH3)4Cl2]).

3. По знаку заряда комплекса: катионные – [Zn(NH3)4]2+Cl ; анионные – Li+[AlH4]; нейтральные (без внешней сферы) – [Pt(NH3)2Cl2]0; бикомплексы – [Co(NH3)6][Fe(CN)6].

 

Равновесия в растворах комплексных соединений

При растворении в воде комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, диссоциируют как сильные электролиты с образованием комплексного иона, состоящего из частиц внутренней сферы, и ионов внешней сферы. Этот процесс называется первичной диссоциацией.

Например:

 

К4[Fe(CN)6] ® 4К+ + [Fe(CN)6]4–.

 

Наряду с этим процессом, как правило, протекает обратимая ступенчатая диссоциация внутренней сферы, которую называют вторичной диссоциацией. Так, для иона [Fe(CN)6]4– этот процесс идет по следующим ступеням:

первая ступень [Fe(CN)6]4– ↔ CN + [Fe(CN)5]3–;

вторая ступень [Fe(CN)5]3– ↔ CN + [Fe(CN)4]2– и т.д.

Количественной характеристикой прочности комплексного иона в растворе является константа равновесия процесса вторичной диссоциации, которую называют константой нестойкости K нест. Например, для иона [Fe(CN)6]4– константы нестойкости первой и второй ступеней выражаются уравнениями:

 

;

 

На практике чаще пользуются величиной общей константы нестойкости K нест, которая характеризует суммарное равновесие вторичной диссоциации. Например, для иона [Fe(CN)6]4–

 

[Fe(CN)6]4– ↔ 6CN + Fe2+,

 

Общая K нестравна произведению констант нестойкости всех ступеней:

 

K нест= K нест, 1· K нест, 2· K нест, 3·... · K нест, n .

Иногда вместо K нестпользуются обратной величиной – константой устойчивости K уст:

 

K нест= 1/ K уст.

 

Если комплексы имеют одинаковое число лигандов, то их устойчивость можно определить по общей константе нестойкости: чем меньше K нест, тем более устойчив комплексный ион.

Сопоставление K несткомплексов для реагента и для продукта (при постоянном значении координационного числа) позволяет установить направление смещения равновесия реакции обмена лигандами в растворе. Например, для процесса

 

K2[PtCl4] + 4KI↔ K2[PtI4] + 4KCl,

 

сравнив K нест ионов [PtCl4]2– и [PtI4]2–, которые равны 1 × 10-16 и 1 × 10-31 соответственно, видно, что комплексный ион-продукт намного устойчивее комплекса-реагента. Следовательно, равновесие такого процесса сильно сдвинуто вправо, то есть данная реакция протекает в прямом направлении.

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1412. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Различия в философии античности, средневековья и Возрождения ♦Венцом античной философии было: Единое Благо, Мировой Ум, Мировая Душа, Космос...

Характерные черты немецкой классической философии 1. Особое понимание роли философии в истории человечества, в развитии мировой культуры. Классические немецкие философы полагали, что философия призвана быть критической совестью культуры, «душой» культуры. 2. Исследовались не только человеческая...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит...

Что такое пропорции? Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...

Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста. Врачи-хирурги выяснили...

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ, И МЕТОДЫ СНИЖЕНИИ СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ Кроме названных причин разрушений и износов, знание которых можно использовать в системе технического обслуживания и ремонта машин для повышения их долговечности, немаловажное значение имеют знания о причинах разрушения деталей в результате старения...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия