Состав, строение и свойства комплексных соединений

 

1 Основные положения координационной теории.

2 Основные типы и номенклатура комплексных соединений.

3 Природа химической связи в комплексных соединениях. Пространственное строение и изомерия комплексных соединений.

4 Устойчивость комплексных соединений в растворах. Константа нестойкости.

5 Химические свойства комплексных соединений.

6 Медико-биологическая роль комплексных соединений.

 

Задачи:

1) По данным химического анализа вещество имеет состав Co(SO₄)Cl^.5NH₃. Если в раствор этого вещества внести избыток BaCl₂, то образуется белый осадок, а если внести избыток AgNO₃, то осадок AgCl не выпадает. По результатам опыта составьте координационную формулу вещества и назовите его.

2) Определите координационное число и заряд иона комплексообразователя в следующих соединениях с монодентантными лигандами: Na[CoCl₄], [Ni(CO)₄], K₃[Fe(CN)₆], [CrCl₂(NH₃)₄]Cl, Na₂[FeNO(CN)₅], [CrBr₂(NH₃)₂(H₂O)₂]Br.

3) Назовите каждое из следующих соединений (en – этилендиамин): [Co(NH₃)₆]₂(SO₄)₃, K₄[Ni(CN)₆], Na[FeCl₄], [Pt(en)₂Cl₂], Na₂[FeNO(CN)₅], [Pt(en)Cl₂].

4) Напишите формулы следующих соединений: сульфат тетраамминдибромрутения (III), бромид бромопентаамминплатины (III), нитрит дихлоротетраамминкобальта (III), тетрароданоцинкат натрия, дигидроксодиаквабериллий, гексагидроксоферрат (II) калия.

5) Запишите уравнения диссоциации и выражения констант устойчивости и нестойкости комплексных ионов для следующих комплексных соединений: K₂[Ni(CN)₄], [Ag(NH₃)₂]OH, [Cu(NH₃)₆]SO₄, [Cr(en)₃]Cl₃, Na[FeCl₄]. Назовите все вещества.

6) Опишите процессы и напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить из Cr₂O₃ следующие продукты:

а) K₃[Cr(CN)₆]; б) [Cr(NH₃)₆]Cl₃; в) K₃[Cr(OH)₆].

 

Лабораторная работа

 

Опыт 1. Получение комплексного катиона и его разрушение

В пробирку внесите 6-8 капель раствора сульфата никеля, а затем по каплям прибавьте раствор аммиака. Наблюдайте образование осадка основной соли никеля (NiOH)₂SO₄. Затем прилейте избыток раствора аммиака до растворения образовавшегося осадка за счет комплексообразования. К полученному раствору по каплям добавляйте раствор сульфида натрия до разрушения комплекса и выпадения осадка. Отметьте цвета получающихся растворов и осадков.

Напишите уравнения проделанных реакций в молекулярном и ионном виде. Напишите уравнение распада комплексного катиона, выражение и численное значение константы нестойкости. Запишите уравнение диссоциации сульфида никеля, выражение произведения растворимости и его численное значение. Объясните разрушение комплексного катиона, сравнив значения К_н и ПР.

 

Опыт 2. Получение комплексного аниона

В пробирку внесите 6-8 капель раствора нитрата висмута и по каплям прибавляйте раствор иодида калия до выпадения осадка. Растворите осадок в избытке иодида калия.

Напишите молекулярные и ионные уравнения проделанных реакций. Укажите цветa осадка и растворов.

 

Опыт 3. Амфотерность электролитов и комплексообразование

В пробирку внесите 2-3 мл раствора соли алюминия, а затем по каплям при непрерывном встряхивании добавляйте раствор NaOH или KOH до образования осадка гидроксида. Разделите содержимое пробирки на две части и испытайте растворимость осадка в кислотах и щелочах. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде, имея в виду, что в щелочи образуется гидроксокомплекс алюминия с КЧ равным 4.

 

Опыт 4. Сравнение свойств комплексообразователей

В пробирку внесите 1-2 мл раствора сульфата магния и по каплям добавляйте раствор щелочи до образования осадка гидроксида. Содержимое пробирки разделите на две и испытайте растворимость осадка в избытке щелочи и гидроксида аммония.

Аналогичные опыты проведите с сульфатом никеля и сульфатом цинка.

Напишите уравнения проделанных реакций в молекулярном и ионном виде, а также суммарные уравнения обратимого распада полученных комплексных ионов, выражения и численные значения соответствующих констант нестойкости. Определите наиболее прочный комплексный ион из числа полученных в опыте. Сравните свойства Mg²⁺, Ni²⁺ и Zn²⁺ как комплексообразователей.

 

Опыт 5. Свойства аквакомплекса кобальта

В пробирку поместите кристаллик CoCI₂×6H₂O и осторожно нагрейте. Наблюдайте изменение цвета, соответствующее реакции:

 

2[Co(H₂O)₆]CI₂ = Co[CoCI₄] + 12 H₂O.

 

Отметьте окраску комплексных ионов [Co(H₂O)₆] и [CoCI₄]^2-.

Охладите пробирку и добавьте несколько капель воды. Куда сместилось равновесие? Почему? Прибавьте несколько капель раствора щелочи. Что происходит? Напишите уравнение соответствующей реакции в молекулярном и ионном виде.

 

Вымойте посуду, приведите в порядок рабочее место.

 

Задачи для самостоятельного решения:

1) Из раствора первого изомера состава Co(SO₄)Br₂(NH₃)₄ при добавлении избытка раствора AgNO₃ выпадает желтый осадок AgBr, а из раствора второго изомера – белый осадок Ag₂SO₄. По результатам опыта составьте координационные формулы изомеров.

2) Составьте формулы однолигандных комплексов для набора центральных атомов и лигандов и расположите их в порядке возрастания устойчивости в водном растворе при 25⁰С (необходимые данные возьмите в таблице 7 и справочнике):

Таблица 7 – Частицы, входящие в состав комплексных ионов

№ п/п	Центральный атом	КЧ	Лиганды
	Ag+		NO2-; OH-; CH3COO-
	Co2+; Co3+; Fe2+; Fe3+		CN-
	Cu2+; Pt2+; Zn2+		OH-
	Ni2+		C2O42-; NH3; Cl-
	Hg2+; Au3+; Zn2+		Cl-

3) Напишите все последовательные и общие константы устойчивости следующих комплексов: Na₃[Co(CN)₆], K₄[NiF₆], H[AuCl₄], [Cr(H₂O)₆]Br₃, [Cd(H₂O)₂(NH₃)₄]SO₄, [Hg(NH₃)₄]Cl₂. Дайте названия всем комплексным соединениям.

4) Закончите следующие уравнения реакций, характеризующие трансформацию и разрушение комплексных соединений:

а) трансформация с образованием более устойчивого комплекса:

 

[Cu(NH₃)₄]SO₄ + H₂SO₄ = [Pt(NH₃)₄]Cl₂ + KCN =

 

K₄[Co(CNS)₆] + FeCl₃ = [Pt(NH₃)₂Cl₂] + KI =

б) разрушение гидроксокомплексов в кислой среде из-за образования воды (слабый электролит):

 

Na₂[Zn(OH)₄] + HCl =

 

в) разрушение комплекса в результате образования малорастворимого соединения:

 

[Ag(NH₃)₂]Cl + KI =

 

г) разрушение или трансформация комплекса в результате окислительно-восстановительной реакции:

 

K₂[CdI₄] + Cl₂ =

 

K₄[Fe(CN)₆] + Cl₂ =

 

Занятие № 15