Растворы. Комплексные соединения

Цель: Научиться готовить растворы заданной процентной и молярной концентрации. Изучить комплексные соединения на примере соединений железа и меди.

Теоретические основы

Растворы

Растворы - гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав которых может непрерывно меняться в определенных пределах. Компоненты растворов – растворитель и растворенные вещества. Растворитель – вещество, которое в чистом виде находится в том же агрегатном состоянии, что и образовавшийся раствор. Если до образования раствора оба вещества находились в одинаковом агрегатном состоянии, растворителем считается то вещество, которого в растворе содержится в большем количестве.

Растворение – физико-химический процесс. При физическом процессе происходит разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя (диффузия). Химический процесс – это взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества. В результате этого взаимодействия образуются сольваты. Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами.

При упаривании водных растворов образуются кристаллогидраты – это кристаллические вещества, в состав которых входит кристаллизационная вода (CuSO₄*5Н₂О) – пентагидрат сульфата меди (II); FeSO₄*7Н₂О – гептагидрат сульфата железа (II).

Содержание вещества в растворе может быть выражено в массовых долях растворенного вещества, в молях на литр раствора, в эквивалентах на литр раствора, в граммах или миллиграммах на миллилитр раствора.

Массовая доля растворенного вещества (ω) выражает в процентах отношение массы растворенного вещества (m_р.в.) к общей массе раствора (m_р-ра):

m_р.в. * 100%

ω =

m_р-ра

Растворы, концентрация которых выражается в массовых долях (%), относятся к приблизительным растворам. При приготовлении такого раствора твердое вещество взвешивают на технических весах, а жидкость отмеривается мерным цилиндром. Для приготовления раствора необходимо рассчитать массу растворенного вещества и объем растворителя.

Молярная концентрация раствора (С) – это отношение количества моль растворенного вещества (n_р.в.) к объему раствора (V_р-ра) в литрах:

n_р.в.

C =

V_р-ра

Растворы с молярной концентрацией являются точными растворами. Для их приготовления навеску вещества взвешивают на аналитических весах, а раствор готовят в мерной колбе.

 

Комплексные соединения

В результате взаимодействия некоторых простых бинарных соединений друг с другом образуются новые, более сложные соединения – комплексные:

AgCl + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl.

Комплексные соединения при диссоциации образуют комплексные ионы, которые способны существовать в растворе как единое целое:

[Ag(NH₃)₂]Cl ↔ [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-.

Для разрушения комплексного иона надо связать один из ионов внутренней сферы в осадок:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl↓ + 2NH₄NO₃.

Комплексные соединения, как правило, образуют d-элементы (Ag⁺,Cu²⁺, Co³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺ и др.). Комплексными могут быть соли (Na₃[Co(NO₂)₆] - гексанитрокобальтат (III) натрия), кислоты (H₂[PtCl₆] – гексахлороплатинат (IV) водорода), основания ([Cu(NH₃)₄](OH)₂ – гидроксид тетраамминмеди (II)), а также нейтральные молекулы ([Fe(CO)₅] – пентакарбонилжелезо.)

Комплексные соединения широко применяются для химического анализа, используются в медицинской практике. Сложные биологически важные вещества также являются комплексными соединениями.

Практическая часть