Ni nh3 4 h2o 2 so4 название. Ii. комплексные соединения. Примеры получения комплексных соединений

Примеры решения задач

В реакциях Co Cl 3 + 6N H 3 = Cl 3 и 2KCI + PtCI 2 = K 2 сложные соединения Cl 3 и K 2 называются комплексными соединениями .

Такие соединения образуются, если исходные молекулы могут проявлять «дополнительную» валентность за счет образования ковалентной связи по донорно-акцепторному типу. Для этого одна из молекул должна содержать атом со свободными орбиталями, а другая молекула - иметь атом с неподеленной парой валентных электронов.

Состав комплексных соединений . Согласно координационной теории А.Вернера в комплексных соединениях различают внутреннюю и внешнюю сферы . Внутренняя сфера (комплексный ион или комплекс), как правило, выделяется в квадратные скобки, и состоит из комплексообразователя (атома или иона) и окружающих его лигандов :

комплексообразователь лиганды

[ Co (NH 3) 6 ]CI 3

внутренняя сфера внешняя сфера

Комплексообразователями служат атомы или ионы, имеющие вакантные валентные орбитали. Наиболее распространенными комплексообразователями служат атомы или ионы d – элементов.

Лигандами могут быть молекулы или ионы, предоставляющие неподеленные пары валентных электронов для координации с комплексообразователем.

Число координируемых лигандов определяется координационным числом комплексообразователя и дентатностью лигандов . Координационное число равно общему числу σ-связей между комплексообразователем и лигандами, оно определяется числом свободных (вакантных) атомных орбиталей комплексообразователя, которые он предоставляет для донорных пар электронов лигандов.

координационное число комплексообразователя равно его удвоенной степени окисления.

Дентатность лиганда – это число всех σ-связей, которые лиганд может образовать с комплексообразователем; эта величина оределяется как число донорных пар электронов, которые лиганд может предоставить для взаимодействия с центральным атомом. По этой характеристике различают моно-, ди- и поли-дентатные лиганды. Например, этилендиамин H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2 , ионы SO 4 2- , CO 3 2- - бидентатные лиганды. Следует учитывать, что лиганды не всегда проявляют свою максимальную дентатность.

В случае монодентатных лигандов (какими являются в рассматриваемых примерах молекулы аммиака : NH 3 и хлорид-ионы CI -) индекс, указывающий на число лигандов, совпадает с координационным числом комплексообразователя. Примеры других лигандов и их названия приведены далее в таблице.

Определение заряда комплексного иона (внутренней сферы) . Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов, или равен заряду внешней сферы, взятому с обратным знаком (правило электронейтральности). В соединении Cl 3 внешнюю сферу образуют три иона хлора (CI -) с общим зарядом внешней сферы 3-, тогда по правилу электронейтральности внутренняя сфера имеет заряд 3+ : 3+ .

В комплексном соединении K 2 внешнюю сферу образуют два иона калия (К +), общий заряд которых равен 2+, тогда заряд внутренней сферы будет 2- : 2- .

Определение заряда комплексообразователя .

Термины «заряд комплексообразователя» и «степень окисления комплексообразователя» здесь тождественные.

В комплексе 3+ лигандами являются электронейтральные молекулы, следовательно, заряд комплекса (3+) определяется зарядом комплексообразователя - Co 3+ .

В комплексе 2- заряд внутренней сферы (2-) равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов: -2 = х + 4×(-1); заряд комплексообразователя (степень окисления) х = +2, т.е. центром координации в этом комплексе является Pt 2+ .

Катионы или анионы за пределами внутренней сферы, связанные с ней электростатическими силами ион – ионного взаимодействия, образуют внешнюю сферу комплексного соединения.

Номенклатура комплексных соединений .

Название соединений определяется типом комплексного соединения в зависимости от заряда внутренней сферы: например:

Cl 3 – относится к катионным комплексным соединениям, т.к. внутренняя сфера (комплекс) 3+ является катионом;

K 2 – анионное комплексное соединение, внутренняя сфера 2- является анионом;

0 и 0 относятся к электронейтральным комплексным соединениям, они не содержат внешней сферы, т.к. внутренняя сфера - с нулевым зарядом.

Общие правила и особенности в названии комплексных соединений .

Общие правила:

1) во всех типах комплексных соединений сначала называют анионную, затем – катионную часть соединения;

2) во внутренней сфере всех типов комплексов число лигандов указывается с помощью греческих числительных: ди, три, тетра, пента, гекса и т.д.;

2а) если во внутренней сфере комплекса находятся разные лиганды (это смешанные или разнолигандные комплексы), указываются сначала числа и названия отрицательно заряженных лигандов с прибавлением окончания -о (Cl ˉ - хлоро , OH ˉ - гидроксо , SO 4 2 ˉ - сульфато и т.п. (см. таблицу), затем указывают числа и названия нейтральных лигандов, причем вода называется аква , а аммиак – амин ;

2б) последним во внутреннейсфере называют комплексообразователь.

Особенность: Название комплексообразователя определяется тем, входит ли он в комплексный катион (1), комплексный анион (2) или нейтральный комплекс (3).

(1). Комплексообразователь - в комплексном катионе .

После названия всех лигандов во внутренней сфере комплекса дается русское название элемента- комплексообразователя в родительном падеже. Если элемент проявляет различную степень окисления, она указывается после его названия в скобках цифрами. Используется также номенклатура с указанием для комплексообразователя не степени окисления, а его валентности (римскими цифрами).

Пример. Назовите комплексное соединение Cl.

а). Определим заряд внутренней сферы по правилу: заряд внутренней сферы равен по величине, но противоположен по знаку заряду внешней сферы; заряд внешней сферы (его определяет ион хлора Cl -) равен -1, следовательно, внутренняя сфера имеет заряд +1 ( +) и это - комплексный катион .

б). Вычислим степень окисления комплексообразователя (это платина), поскольку в названии соединения должна указываться его степень окисления. Обозначим ее через х и вычислим из уравнения электронейтральности (алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов элементов в молекуле равна нулю): х×1 +0×3 + (-1)×2=0; х = +2, т.е. Pt(2+).

в). Название соединения начинаем с аниона – хлорид .

г). Далее называем катион + - это комплексный катион, который содержит разные лиганды – и молекулы (NH 3), и ионы (Cl -), поэтому называем в первую очередь заряженные лиганды, прибавляя окончание –о -, т.е. –хлоро , затем называем лиганды-молекулы (это аммиак NH 3), их 3, для этого используем греческое числительное и название лиганда – триаммин , далее называем по-русски в родительном падеже комплексообразователь с указанием его степени окисления – платины(2+) ;

д). Объединив последовательно названия (даны жирным курсивом), получим название комплексного соединения Cl - хлорид хлоротриамминплатины(2+).

Примеры соединений с комплексными катионами и их названия:

1) Br 2 - бромид нитрито пента амминванадия(3+);

2) CI - хлорид карбонато тетра амминхрома(3+);

3) (ClO 4) 2 – перхлорат тетра амминмеди(2+);

4) SO 4 – сульфат бромо пента амминрутения(3+);

5) ClO 4 – перхлорат ди бромо тетра аквакобальта(3+).

Таблица. Формулы и названия отрицательно заряженных лигандов

(2). Комплексообразователь - в комплексном анионе .

После названия лигандов называют комплексообразователь; используется латинское название элемента, к нему прибавляется суффикс –ат ) и указывается в скобках валентность или степень окисления комплексообразователя. Затем называют катион внешней сферы в родительном падеже. Индекс, указывающий на число катионов в соединении, определяется валентностью комплексного аниона и в названии не отображается.

Пример. Назовите комплексное соединение (NH 4) 2 .

а). Определим заряд внутренней сферы, он равен по величине, но противоположен по знаку заряду внешней сферы; заряд внешней сферы (его определяют ионы аммония NH 4 +) равен +2, следовательно, внутренняя сфера имеет заряд -2 и это - комплексный анион 2- .

б). Степень окисления комплексообразователя (это платина) (обозначим через х) вычислим из уравнения электронейтральности: (+1)×2 + х×1 +(-1)×2 + (-1)×4=0; х = +4, т.е. Pt(4+).

в). Название соединения начинаем с аниона - ( 2- (комплексный анион), который содержит разные лиганды-ионы: (ОH -) и (Cl -), поэтому к названию лигандов прибавляем кончание –о -, а их количество обозначаем числительными: - тетрахлородигидроксо - , далее называем комплексообразователь, используя латинское название элемента, к нему прибавляем суффикс –ат (отличительный признак комплекса анионного типа ) и указываем в скобках валентность или степень окисления комплексообразователя -платинат (4+).

г). Последним называем катион в родительном падеже – аммония.

д). Объединив последовательно названия (даны жирным курсивом), получим название комплексного соединения (NH 4) 2 - тетрахлородигидроксоплатинат(4+) аммония.

Примеры соединений с комплексными анионами и их названия:

1) Mg 2 – три фторо гидроксоалюминат (3+) магния;

2) К 2 - ди тиосульфато ди амминкупрат (2+) калия;

3) К 2 – тетра иодо меркурат (2+) калия.

(3). Комплексообразователь – в нейтральном комплексе .

После названия всех лигандов последним называют комплексообразователь в именительном падеже, а степень его окисления не указывают, так как она определяется электронейтральностью комплекса.

Примеры нейтральных комплексов и их названия:

1) – ди хлоро акваамминплатина;

2) – три бромо три амминкобальта;

3) – трихлоротриамминкобальт.

Таким образом, сложная часть названия всех типов комплексных соединений всегда соответствует внутреннный сфере комплекса.

Поведение комплексных соединений в растворах. Равновесия в растворах комплексных соединений. Рассмотрим поведение в растворе комплексного соединения хлорида диамминсеребра Cl.

Ионы внешней сферы (CI -) связаны с комплексным ионом в основном силами электростатического взаимодействия (ионной связью ), поэтому в растворе, подобно ионам сильных электролитов, происходит практически полный распад комплексного соединения на комплекс и внешнюю сферу - это внешнесферная или первичная диссоциация комплексных солей:

Cl ® + + Cl - - первичная диссоциация.

Лиганды во внутренней сфере комплекса связаны с комплексообразователем донорно-акцепторными ковалентными связями ; их отщепление (отрыв) от комплексообразователя протекает в большинстве случаев в незначительной степени, как у слабых электролитов, поэтому носит обратимый характер. Обратимый распад внутренней сферы - это вторичная диссоциация комплексного соединения :

+ « Ag + + 2NH 3 - вторичная диссоциация.

В результате этого процесса устанавливается равновесие между комплексной частицей, центральным ионом и лигандами. Она протекает ступенчато с последовательным отщеплением лигандов.

Константа равновесия процесса вторичной диссоциации называется константой нестойкости комплексного иона:

К нест. = × 2 / = 6,8×10 - 8 .

Она служит мерой устойчивости внутренней сферы: чем устойчивее комплексный ион, тем меньше его константа нестойкости, тем меньше концентрация ионов, образующихся при диссоциации комплекса. Значения констант нестойкости комплексов являются табличными величинами.

Константы нестойкости, выраженные через концентрации ионов и молекул, называются концентрационными. Константы нестойкости, выраженные через активности ионов и молекул, не зависят от состава и ионной силы раствора. Например, для комплекса в общем виде МеХ n (уравнение диссоциации МеХ n « Ме + nХ) константа нестойкости имеет вид:

К нест. = a Ме ×a n Х /a МеХ n .

При решении задач в случае достаточно разбавленных растворов допускается использование концентрационных констант, полагая, что коэффициенты активности компонентов системы практически равны единице.

Приведенное уравнение вторичной диссоциации – это суммарная реакция ступенчатого процесса диссоциации комплекса с последовательным отщеплением лигандов:

+ « + + NH 3 , К нест.1 = ×/

+ « Ag + + NH 3 , К нест.2 = ×/

+ « Ag + + 2NH 3 , К нест. = × 2 / = К нест.1 × К нест.2 ,

где К нест.1 и К нест.2 – ступенчатые константы нестойкости комплекса.

Общая константа нестойкости комплекса равна произведению ступенчатых констант нестойкости.

Из приведенных уравнений ступенчатой диссоциации комплекса следует, что в растворе могут присутствовать продукты промежуточной диссоциации; при избыточной концентрации лиганда , благодаря обратимости этих процессов, равновесие реакций сдвигается в сторону исходных веществ и в растворе, в основном, присутствует недиссоциировнный комплекс.

Для характеристики прочности комплекса, кроме константы нестойкости комплекса, используется обратная ей величина – константа устойчивости комплекса b уст. = 1/ К нест. . b уст. также является справочной величиной.

Контрольные задания

181. Для приведенного комплексного соединения укажите название, степень окисления (заряд) иона-комплексообразователя, координационное число. Напишите уравнения электролитической диссоциации этого соединения и выражение для константы нестойкости комплекса Cl 2 , Cl.

182*. SO 4 , (NO3)2.

183*. K 2 (NO 3) 2 , SO4.

184*. Na, Cl3.

185*. Ba, Cl.

186*. (NH 4), Br2.

187*. Na 3 , NO3.

188*. SO 4 , KCl 2 , K3.

190*. , Cl.

Комплексные соединения

Конспект урока-лекции

Цели. Сформировать представления о составе, строении, свойствах и номенклатуре комплексных соединений; развить навыки определения степени окисления у комплексообразователя, составления уравнений диссоциации комплексных соединений.
Новые понятия: комплексное соединение, комплексообразователь, лиганд, координационное число, внешняя и внутренняя сферы комплекса.
Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, концентрированный раствор аммиака, растворы сульфата меди(II), нитрата серебра, гидроксида натрия.

ХОД УРОКА

Лабораторный опыт. К раствору сульфата меди(II) прилить раствор аммиака. Жидкость окрасится в интенсивный синий цвет.

Что произошло? Химическая реакция? До сих пор мы не знали, что аммиак может реагировать с солью. Какое вещество образовалось? Каковы его формула, строение, название? К какому классу соединений его можно отнести? Может ли аммиак реагировать с другими солями? Есть ли соединения, аналогичные этому? Ответить на эти вопросы нам и предстоит сегодня.

Чтобы лучше изучить свойства некоторых соединений железа, меди, серебра, алюминия, нам потребуются знания о комплексных соединениях.

Продолжим наш опыт. Полученный раствор разделим на две части. К одной части прильем щелочь. Осадка гидроксида меди(II) Cu(OH) 2 не наблюдается, следовательно, в растворе нет двухзарядных ионов меди или их слишком мало. Отсюда можно заключить, что ионы меди вступают во взаимодействие с прибавленным аммиаком и образуют какие-то новые ионы, которые не дают нерастворимого соединения с ионами OH – .

В то же время ионы остаются неизменными. В этом можно убедиться, прибавив к аммиачному раствору раствор хлорида бария. Тотчас же выпадет белый осадок BaSO 4 .

Исследованиями установлено, что темно-синяя окраска аммиачного раствора обусловлена присутствием в нем сложных ионов 2+ , образовавшихся путем присоединения к иону меди четырех молекул аммиака. При испарении воды ионы 2+ связываются с ионами , и из раствора выделяются темно-синие кристаллы, состав которых выражается формулой SO 4 H 2 O.

Комплексными называют соединения, содержащие сложные ионы и молекулы, способные к существованию как в кристаллическом виде, так и в растворах.

Формулы молекул или ионов комплексных соединений обычно заключают в квадратные скобки. Комплексные соединения получают из обычных (некомплексных) соединений.

Примеры получения комплексных соединений

Строение комплексных соединений рассматривают на основе координационной теории, предложенной в 1893 г. швейцарским химиком Альфредом Вернером, лауреатом Нобелевской премии. Его научная деятельность проходила в Цюрихском университете. Ученый синтезировал много новых комплексных соединений, систематизировал ранее известные и вновь полученные комплексные соединения и разработал экспериментальные методы доказательства их строения.

А.Вернер (1866–1919)

В соответствии с этой теорией в комплексных соединениях различают комплексообразователь , внешнюю и внутреннюю сферы . Комплексообразователем обычно является катион или нейтральный атом. Внутреннюю сферу составляет определенное число ионов или нейтральных молекул, которые прочно связаны с комплексообразователем. Их называют лигандами . Число лигандов определяет координационное число (КЧ) комплексообразователя.

Пример комплексного соединения

Рассмотренное в примере соединение SO 4 H 2 O или CuSO 4 5Н 2 О – это кристаллогидрат сульфата меди(II).

Определим составные части других комплексных соединений, например K 4 .
(Справка. Вещество с формулой HCN – это синильная кислота. Соли синильной кислоты называют цианидами.)

Комплексообразователь – ион железа Fe 2+ , лиганды – цианид-ионы СN – , координационное число равно шести. Все, что записано в квадратных скобках, – внутренняя сфера. Ионы калия образуют внешнюю сферу комплексного соединения.

Природа связи между центральным ионом (атомом) и лигандами может быть двоякой. С одной стороны, связь обусловлена силами электростатического притяжения. С другой – между центральным атомом и лигандами может образоваться связь по донорно-акцепторному механизму по аналогии с ионом аммония. Во многих комплексных соединениях связь между центральным ионом (атомом) и лигандами обусловлена как силами электростатического притяжения, так и связью, образующейся за счет неподеленных электронных пар комплексообразователя и свободных орбиталей лигандов.

Комплексные соединения, имеющие внешнюю сферу, являются сильными электролитами и в водных растворах диссоциируют практически нацело на комплексный ион и ионы внешней сферы. Например:

SO 4 2+ + .

При обменных реакциях комплексные ионы переходят из одних соединений в другие, не изменяя своего состава:

SO 4 + BaCl 2 = Cl 2 + BaSO 4 .

Внутренняя сфера может иметь положительный, отрицательный или нулевой заряд.

Если заряд лигандов компенсирует заряд комплексообразователя, то такие комплексные соединения называют нейтральными или комплексами-неэлектролитами: они состоят только из комплексообразователя и лигандов внутренней сферы.

Таким нейтральным комплексом является, например, .

Наиболее типичными комплексообразователями являются катионы d -элементов.

Лигандами могут быть:

а) полярные молекулы – NH 3 , Н 2 О, CO, NO;
б) простые ионы – F – , Cl – , Br – , I – , H – , H + ;
в) сложные ионы – CN – , SCN – , NO 2 – , OH – .

Pассмотрим таблицу, в которой приведены координационные числа некоторых комплексообразователей.

Номенклатура комплексных соединений. В соединении сначала называют анион, а затем катион. При указании состава внутренней сферы прежде всего называют анионы, прибавляя к латинскому названию суффикс -о- , например: Cl – – хлоро, CN – – циано, OH – – гидроксо и т.д. Далее называют нейтральные лиганды и в первую очередь аммиак и его производные. При этом пользуются терминами: для координированного аммиака – аммин , для воды – аква . Число лигандов указывают греческими словами: 1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса. Затем переходят к названию центрального атома. Если центральный атом входит в состав катионов, то используют русское название соответствующего элемента и в скобках указывают его степень окисления (римскими цифрами). Если центральный атом содержится в анионе, то употребляют латинское название элемента, а в конце прибавляют окончание -ат . В случае неэлектролитов степень окисления центрального атома не приводят, т.к. она однозначно определяется из условия электронейтральности комплекса.

Примеры. Чтобы назвать комплекс Сl 2 , определяют степень окисления (С.О.)
х комплексообразователя – иона Cu х + :

1 x + 2 (–1) = 0, x = +2, C.O.(Cu) = +2.

Аналогично находят степень окисления иона кобальта:

y + 2 (–1) + (–1) = 0, y = +3, С.О.(Со) = +3.

Чему равно координационное число кобальта в этом соединении? Сколько молекул и ионов окружает центральный ион? Координационное число кобальта равно шести.

Название комплексного иона пишут в одно слово. Степень окисления центрального атома обозначают римской цифрой, помещенной в круглые скобки. Например:

Cl 2 – хлорид тетраамминмеди(II),
NO 3 – нитрат дихлороакватриамминкобальта(III),
K 3 – гексацианоферрат(III) калия,
K 2 – тетрахлороплатинат(II) калия,
– дихлоротетраамминцинк,
H 2 – гексахлорооловянная кислота.

На примере нескольких комплексных соединений определим структуру молекул (ион-комплексообразователь, его С.О., координационное число, лиганды, внутреннюю и внешнюю сферы), дадим название комплексу, запишем уравнения электролитической диссоциации.

K 4 – гексацианоферрат(II) калия,

K 4 4K + + 4– .

H – тетрахлорозолотая кислота (образуется при растворении золота в «царской водке»),

H H + + –.

OH – гидроксид диамминсеребра(I) (это вещество участвует в реакции «серебряного зеркала»),

OH + + OH – .

Na – тетрагидроксоалюминат натрия,

Na Na + + – .

К комплексным соединениям относятся и многие органические вещества, в частности, известные вам продукты взаимодействия аминов с водой и кислотами. Например, соли хлорид метиламмония и хлорид фениламмония являются комплексными соединениями. Согласно координационной теории они имеют следующее строение:

Здесь атом азота – комплексообразователь, атомы водорода при азоте, радикалы метил и фенил – лиганды. Вместе они образуют внутреннюю сферу. Во внешней сфере находятся хлорид-ионы.

Многие органические вещества, имеющие большое значение в жизнедеятельности организмов, представляют собой комплексные соединения. К ним относятся гемоглобин, хлорофилл, ферменты и др.

Комплексные соединения находят широкое применение:

1) в аналитической химии для определения многих ионов;
2) для разделения некоторых металлов и получения металлов высокой степени чистоты;
3) в качестве красителей;
4) для устранения жесткости воды;
5) в качестве катализаторов важных биохимических процессов.

Глава 17.Комплексные соединения

17.1. Основные определения

В этой главе вы познакомитесь с особой группой сложных веществ, называемых комплексными (или координационными ) соединениями .

В настоящее время строгого определения понятия " комплексная частица" нет. Обычно используется следующее определение.

Например, гидратированный ион меди 2 – комплексная частица, так как она реально существует в растворах и некоторых кристаллогидратах, образована из ионов Cu 2 и молекул H 2 O, молекулы воды – реально существующие молекулы, а ионы Cu 2 существуют в кристаллах многих соединений меди. Напротив, ион SO 4 2 не является комплексной частицей, так как, хоть ионы O 2 в кристаллах встречаются, ион S 6 в химических системах не существует.

Примеры других комплексных частиц: 2 , 3 , , 2 .

Вместе с тем к комплексным частицам относят ионы NH 4 и H 3 O , хотя ионы H в химических системах не существуют.

Иногда комплексными частицами называют сложные химические частицы, все или часть связей в которых образованы по донорно-акцепторному механизму. В большинстве комплексных частиц так и есть, но, например, в алюмокалиевых квасцах SO 4 в комплексной частице 3 связь между атомами Al и O действительно образована по донорно-акцепторному механизму, а в комплексной частице имеется лишь электростатическое (ион-дипольное) взаимодействие. Подтверждение этого – существование в железоаммонийных квасцах аналогичной по строению комплексной частицы , в которой между молекулами воды и ионом NH 4 возможно только ион-дипольное взаимодействие.

По заряду комплексные частицы могут быть катионами, анионами, а также нейтральными молекулами. Комплексные соединения, включающие такие частицы, могут относиться к различным классам химических веществ (кислотам, основаниям, солям). Примеры: (H 3 O) – кислота, OH – основание, NH 4 Cl и K 3 – соли.

Обычно комплексообразователь – атом элемента, образующего металл, но это может быть и атом кислорода, азота, серы, йода и других элементов, образующих неметаллы. Степень окисления комплексообразователя может быть положительной, отрицательной или равной нулю; при образовании комплексного соединения из более простых веществ она не меняется.

Лигандами могут быть частицы, до образования комплексного соединения представлявшие собой молекулы (H 2 O, CO, NH 3 и др.), анионы (OH , Cl , PO 4 3 и др.), а также катион водорода. Различают унидентатные или монодентатные лиганды (связанные с центральным атомом через один из своих атомов, то есть, одной -связью), бидентатные (связанные с центральным атомом через два своих атома, то есть, двумя -связями), тридентатные и т. д.

Если лиганды унидентатные, то координационное число равно числу таких лигандов.

КЧ зависит от электронного строения центрального атома, от его степени окисления, размеров центрального атома и лигандов, условий образования комплексного соединения, температуры и других факторов. КЧ может принимать значения от 2 до 12. Чаще всего оно равно шести, несколько реже – четырем.

Существуют комплексные частицы и с несколькими центральными атомами.

Используются два вида структурных формул комплексных частиц: с указанием формального заряда центрального атома и лигандов, или с указанием формального заряда всей комплексной частицы. Примеры:

Для характеристики формы комплексной частицы используется представление о координационном полиэдре (многограннике).

К координационным полиэдрам относят также квадрат (КЧ = 4), треугольник (КЧ = 3) и гантель (КЧ = 2), хотя эти фигуры и не являются многогранниками. Примеры координационных полиэдров и имеющих соответствующую форму комплексных частиц для наиболее распространенных значений КЧ приведены на рис. 1.

Как химические вещества комплексные соединения делятся на ионные (их иногда называют ионогенными ) и молекулярные (неионогенные ) соединения. Ионные комплексные соединения содержат заряженные комплексные частицы – ионы – и являются кислотами, основаниями или солями (см. § 1). Молекулярные комплексные соединения состоят из незаряженных комплексных частиц (молекул), например: или – отнесение их к какому-либо основному классу химических веществ затруднительно.

Входящие в состав комплексных соединений комплексные частицы довольно разнообразны. Поэтому для их классификации используется несколько классификационных признаков: число центральных атомов, тип лиганда, координационное число и другие.

По числу центральных атомов комплексные частицы делятся на одноядерные и многоядерные . Центральные атомы многоядерных комплексных частиц могут быть связаны между собой либо непосредственно, либо через лиганды. И в том, и в другом случае центральные атомы с лигандами образуют единую внутреннюю сферу комплексного соединения:

По типу лигандов комплексные частицы делятся на

1) Аквакомплексы , то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют молекулы воды. Более или менее устойчивы катионные аквакомплексы m , анионные аквакомплексы неустойчивы. Все кристаллогидраты относятся к соединениям, содержащим аквакомплексы, например:

Mg(ClO 4) 2 . 6H 2 O на самом деле (ClO 4) 2 ;
BeSO 4 . 4H 2 O на самом деле SO 4 ;
Zn(BrO 3) 2 . 6H 2 O на самом деле (BrO 3) 2 ;
CuSO 4 . 5H 2 O на самом деле SO 4 . H 2 O.

2) Гидроксокомплексы , то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют гидроксильные группы, которые до вхождения в состав комплексной частицы были гидроксид-ионами, например: 2 , 3 , .

Гидроксокомплексы образуются из аквакомплексов, проявляющих свойства катионных кислот:

2 + 4OH = 2 + 4H 2 O

3) Аммиакаты , то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют группы NH 3 (до образования комплексной частицы – молекулы аммиака), например: 2 , , 3 .

Аммиакаты также могут быть получены из аквакомплексов, например:

2 + 4NH 3 = 2 + 4 H 2 O

Окраска раствора в этом случае меняется с голубой до ультрамариновой.

4) Ацидокомплексы , то есть комплексные частицы, в которых в качестве лигандов присутствуют кислотные остатки как бескислородных, так и кислородсодержащих кислот (до образования комплексной частицы – анионы, например: Cl , Br , I , CN , S 2 , NO 2 , S 2 O 3 2 , CO 3 2 , C 2 O 4 2 и т. п.).

Примеры образования ацидокомплексов:

Hg 2 + 4I = 2
AgBr + 2S 2 O 3 2 = 3 + Br

Последняя реакция используется в фотографии для удаления с фотоматериалов непрореагировавшего бромида серебра.
(При проявлении фотопленки и фотобумаги незасвеченная часть бромида серебра, содержащегося в фотографической эмульсии, не восстанавливается проявителем. Для ее удаления и используют эту реакцию (процесс носит название "фиксирования", так как неудаленный бромид серебра в дальнейшем на свету постепенно разлагается, разрушая изображение)

5) Комплексы, в которых лигандами являются атомы водорода, делятся на две совершенно разные группы: гидридные комплексы и комплексы, входящие в состав ониевых соединений.

При образовании гидридных комплексов – , , – центральный атом является акцептором электронов, а донором – гидридный ион. Степень окисления атомов водорода в этих комплексах равна –1.

В ониевых комплексах центральный атом является донором электронов, а акцептором – атом водорода в степени окисления +1. Примеры: H 3 O или – ион оксония, NH 4 или – ион аммония. Кроме того существуют и замещенные производные таких ионов: – ион тетраметиламмония, – ион тетрафениларсония, – ион диэтилоксония и т. п.

6) Карбонильные комплексы – комплексы, в которых в качестве лигандов присутствуют группы CO (до образования комплекса – молекулы монооксида углерода), например: , , и др.

7) Анионгалогенатные комплексы – комплексы типа .

По типу лигандов выделяют и другие классы комплексных частиц. Кроме того существуют комплексные частицы с различными по типу лигандами; простейший пример – аква-гидроксокомплекс .

Формула комплексного соединения составляется также, как и формула любого ионного вещества: на первом месте записывается формула катиона, на втором – аниона.

Формула комплексной частицы записывается в квадратных скобках в следующей последовательности: на первом месте ставится символ элемента-комплексообразователя, далее – формулы лигандов, бывших до образования комплекса катионами, затем – формулы лигандов, бывших до образования комплекса нейтральными молекулами, и после них – формулы лигандов, бывших до образования комплекса анионами.

Название комплексного соединения строится также, как и название любой соли или основания (комплексные кислоты называются солями водорода или оксония). В название соединения входит название катиона и название аниона.

В название комплексной частицы входит название комплексообразователя и названия лигандов (название записывается в соответствии с формулой, но справа налево. Для комплексообразователей в катионах используются русские названия элементов, а в анионах – латинские.

Названия наиболее распространенных лигандов:

Примеры названий комплексных катионов:

Примеры названий комплексных анионов:

2 – тетрагидроксоцинкат-ион
3 – ди(тиосульфато)аргентат(I)-ион
3 – гексацианохромат(III)-ион
– тетрагидроксодиакваалюминат-ион
– тетранитродиамминкобальтат(III)-ион
3 – пентацианоакваферрат(II)-ион

Примеры названий нейтральных комплексных частиц:

Более подробные номенклатурные правила приводятся в справочниках и специальных пособиях.

В кристаллических комплексных соединениях с заряженными комплексами связь между комплексом и внешнесферными ионами ионная, связи между остальными частицами внешней сферы – межмолекулярные (в том числе и водородные). В молекулярных комплексных соединениях связь между комплексами межмолекулярная.

В большинстве комплексных частиц между центральным атомом и лигандами связи ковалентные. Все они или их часть образованы по донорно-акцепторному механизму (как следствие – с изменением формальных зарядов). В наименее прочных комплексах (например, в аквакомплексах щелочных и щелочноземельных элементов, а также аммония) лиганды удерживаются электростатическим притяжением. Связь в комплексных частицах часто называют донорно-акцепторной или координационной связью.

Рассмотрим ее образование на примере аквакатиона железа(II). Этот ион образуется по реакции:

FeCl 2кр + 6H 2 O = 2 + 2Cl

Электронная формула атома железа – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 . Составим схему валентных подуровней этого атома:

При образовании двухзарядного иона атом железа теряет два 4s -электрона:

Ион железа акцептирует шесть электронных пар атомов кислорода шести молекул воды на свободные валентные орбитали:

Образуется комплексный катион, химическое строение которого можно выразить одной из следующих формул:

Пространственное строение этой частицы выражается одной из пространственных формул:

Форма координационного полиэдра – октаэдр. Все связи Fe-O одинаковые. Предполагается sp 3 d 2 -гибридизация АО атома железа. Магнитные свойства комплекса указывают на наличие неспаренных электронов.

Если FeCl 2 растворять в растворе, содержащем цианид-ионы, то протекает реакция

FeCl 2кр + 6CN = 4 + 2Cl .

Тот же комплекс получается и при добавлении к раствору FeCl 2 раствора цианида калия KCN:

2 + 6CN = 4 + 6H 2 O .

Это говорит о том, что цианидный комплекс прочнее аквакомплекса. Кроме того магнитные свойства цианидного комплекса указывают на отсутствие неспаренных электронов у атома железа. Все это связано с несколько иным электронным строением этого комплекса:

Более " сильные" лиганды CN образуют более прочные связи с атомом железа, выигрыша в энергии хватает на то, чтобы " нарушить" правило Хунда и освободить 3d -орбитали для неподеленных пар лигандов. Пространственное строение цианидного комплекса такое же, как и аквакомплекса, но тип гибридизации другой – d 2 sp 3 .

" Сила" лиганда зависит прежде всего от электронной плотности облака неподеленной пары электронов, то есть, она увеличивается с уменьшением размера атома, с уменьшением главного квантового числа, зависит от типа гибридизации ЭО и от некоторых других факторов. Важнейшие лиганды можно выстроить в ряд по возрастанию их " силы" (своеобразный " ряд активности" лигандов), этот ряд называется спектрохимическим рядом лигандов :

Для комплексов 3 и 3 схемы образования выглядят следующим образом:

Для комплексов с КЧ = 4 возможны две структуры: тетраэдр (в случае sp 3 -гибридизации), например, 2 , и плоский квадрат (в случае dsp 2 -гибридизации), например, 2 .

Для комплексных соединений прежде всего характерны те же свойства, что и для обычных соединений тех же классов (соли, кислоты, основания).

Если комплексное соединение кислота, то это сильная кислота, если основание, то и основание сильное. Эти свойства комплексных соединений определяются только наличием ионов H 3 O или OH . Кроме этого комплексные кислоты, основания и соли вступают в обычные реакции обмена, например:

SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + Cl 2
FeCl 3 + K 4 = Fe 4 3 + 3KCl

Последняя из этих реакций используется в качестве качественной реакции на ионы Fe 3 . Образующееся нерастворимое вещество ультрамаринового цвета называют " берлинской лазурью" [систематическое название – гексацианоферрат(II) железа(III)-калия].

Кроме этого в реакцию может вступать и сама комплексная частица, причем, тем активнее, чем она менее устойчива. Обычно это реакции замещения лигандов, протекающие в растворе, например:

2 + 4NH 3 = 2 + 4H 2 O,

а также кислотно-основные реакции типа

2 + 2H 3 O = + 2H 2 O
2 + 2OH = + 2H 2 O

Образующийся в этих реакциях после выделения и высушивания превращается в гидроксид цинка:

Zn(OH) 2 + 2H 2 O

Последняя реакция – простейший пример разложения комплексного соединения. В данном случае она протекает при комнатной температуре. Другие комплексные соединения разлагаются при нагревании, например:

SO 4 . H 2 O = CuSO 4 + 4NH 3 + H 2 O (выше 300 o С)
4K 3 = 12KNO 2 + 4CoO + 4NO + 8NO 2 (выше 200 o С)
K 2 = K 2 ZnO 2 + 2H 2 O (выше 100 o С)

Для оценки возможности протекания реакции замещения лигандов можно использовать спектрохимический ряд, руководствуясь тем, что более сильные лиганды вытесняют из внутренней сферы менее сильные.

Изомерия комплексных соединений связана
1) с возможным различным расположением лигандов и внешнесферных частиц,
2) с различным строением самой комплексной частицы.

К первой группе относится гидратная (в общем случае сольватная ) и ионизационная изомерия, ко второй – пространственная и оптическая .

Гидратная изомерия связана с возможностью различного распределения молекул воды во внешней и внутренней сферах комплексного соединения, например: (цвет красно-коричневый) и Br 2 (цвет голубой).

Ионизационная изомерия связана с возможностью различного распределения ионов во внешней и внутренней сфере, например: SO 4 (пурпурного цвета) и Br (красного цвета). Первое из этих соединений образует осадок, реагируя с раствором хлорида бария, а второе – с раствором нитрата серебра.

Пространственная (геометрическая) изомерия, иначе называемая цис-транс изомерией, характерна для квадратных и октаэдрических комплексов (для тетраэдрических невозможна). Пример: цис-транс изомерия квадратного комплекса

Оптическая (зеркальная) изомерия по своей сути не отличается от оптической изомерии в органической химии и характерна для тетраэдрических и октаэдрических комплексов (для квадратных невозможна).

Тест по химии - комплексные соединения - СРОЧНО! и получил лучший ответ

Ответ от Ник[гуру]
Некоторые вопросы заданы некорректно, к примеру 7,12,27. Поэтому ответы содержат оговорки.
1. Чему равно координационное число комплексообразователя в комплексном ионе +2?
В) 6
2. Чему равно координационное число комплексообразователя в комплексном ионе 2+ ?
Б) 6
3. Чему равно координационное число комплексообразователя в комплексном ионе 2+
Б) 4
4. Чему равно координационное число Сu²+ в комплексном ионе + ?
Б) 4
5. Чему равно координационное число комплексообразователя в комплексном ионе: +4?
Б) 6
6. Определите заряд центрального иона в комплексном соединении K4
Б) +2
7. Чему равен заряд комплексного иона ?
Б) +2 – если считать, что комплексообразователь – Сu (II)
8. Среди солей железа определите комплексную соль:
А) K3
9. Чему равно координационное число Pt4+ в комплексном ионе 2+?
А) 4
10. Определите заряд комплексного иона K2?
В) +2
11. Какой молекуле соответствует название дихлорид тетрааммин меди (II)?
В) Cl2
12. Чему равен заряд комплексного иона ?
Г) +3 – если считать, что комплексообразователь – Сr (III)
13. Среди солей меди (ІІ) определите комплексную соль:
Б) K2
14. Чему равно координационное число Со3+ в комплексном ионе + ?
Б) 6
15. Определите заряд комплексообразователя в комплексном соединении K3?
Г) +3
16. Какой молекуле соответствует название тетраиодогидрат (II) калия?
А) K2
17. Чему равен заряд комплексного иона ?
В) -2
18. Среди солей никеля (II) определите комплексную соль:
Б) SO4
19. Чему равно координационное число Fe3+ в комплексном ионе -3?
В) 6
20. Определите заряд комплексообразователя в комплексном соединении К3?
В) +3
21. Какой молекуле соответствует название хлорид диамин серебра (I)?
В) Cl
22. Чему равен заряд комплексного иона K4?
Б) -4
23. Среди солей цинка определите комплексную соль
В) Na2
24. Чему равно координационное число Pd4+ в комплексном ионе 4+?
Г) 6
25. Определите заряд комплексообразователя в комплексном соединении H2?
В) +2
26. Какой молекуле соответствует название гексацианоферрат (II) калия?
Г) K4
27. Чему равен заряд комплексного иона ?
Г) -2 – если считать, что комплексообразователь – Сo (II)
27. Среди соединений хрома (III) определите комплексное соединение
В) [Сr (Н2О) 2(NH3)4]Cl3
28. Чему равно координационное число кобальта (III) в комплексном ионе NO3?
Б) 6
29. Определите заряд комплексообразователя в комплексном соединении Cl2
А) +3
30. Какой молекуле соответствует название тетраиодопалладат (II) натрия?
Г) Na2

Ответ от James Bond [новичек]
О боже

Ответ от Котенька... [гуру]
№30 последней

Сегодня трудился над этим лит обзором. Если кому-то пригодится - буду рад. Если кто-то не понял - ничего страшного.

Аммиакаты - это комплексные соединения, в которых функции лигандов выполняют молекулы аммиака NH 3 . Более точное название комплексов, содержащих аммиак во внутренней сфере - аммины ; однако молекулы NH 3 могут находиться не только во внутренней , но и во внешней сфере соединения - аммиаката .

Соли аммония и аммиакаты обычно рассматривают как два близких по составу и многим свойствам вида комплексных соединений, первые — аммиака с кислотами, вторые — аммиака с солями преимущественно тяжелых металлов.

Аммиачные комплексы обычно получают при взаимодействии солей или гидроксидов металлов с аммиаком в водных или неводных растворах , либо обработкой тех же солей в кристаллическом состоянии газообразным аммиаком : Например, аммиачный комплекс меди образуется в результате реакции:

Cu 2+ + 4NН 3 → 2+

Химическая связь молекул аммиака с комплексообразователем устанавливается через атом азота , который служит донором неподеленной пары электронов .

Образование амминокомплексов в водных растворах происходит путем последовательного замещения молекул воды во внутренней сфере аквакомплексов на молекулы аммиака :

2+ + NH 3 . H 2 O 2+ + 2 H 2 O;

2+ + NH 3 . H 2 O 2+ + 2H 2 O

Не следует забывать и о взаимодействии аммиака с анионом соли. Реакция образования тетрааммиаката меди из медного купороса и водного раствора аммиака выглядит следующим образом:

CuSO 4 + 2NH 3 +2H 2 O = Cu(OH) 2 + (NH 4) 2 SO 4

Cu(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2

Другое название получившегося соединения - реактив Швейцера, в чистом виде - взрывоопасное соединение, часто применяемое как растворитель целлюлозы и в производстве медно-аммиачных волокон.

Самые устойчивые среди аммиачных комплексов:

3+ (b 6 = 1,6 . 10 35),

-[Cu(NH 3) 4 ] 2+ (b 4 = 7,9 . 10 12 ),

2+ (b 4 = 4,2 . 10 9) и некоторые другие.

Аммиакаты разрушаются при любых воздействиях, которые удаляют (при нагревании) или разрушают (действием окислителя) молекулу аммиака , переводят аммиак в кислотной среде в катион аммония (катион аммония не содержит неподеленных пар электронов и поэтому не может выполнять функции лиганда), либо связывают центральный атом комплекса, например, в виде малорастворимого осадка:

Cl 2 = NiCl 2 + 6 NH 3 (г)

SO 4 + 6 Br 2 = CuSO 4 + 12 HBr + 2 N 2 (г)

SO 4 + 3 H 2 SO 4 = NiSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4

(OH) 2 + Na 2 S + 4 H 2 O = CuS ¯ + 2 NaOH + 4 NH 3 . H 2 O (4)

Аммиакаты различаются как по составу + , 2+ , так и по устойчивости в водных растворах, используются в аналитической химии для обнаружения и разделения ионов металлов .

При нагревании (в зависимости от давления - от 80 до 140 ºС) и пониженном давлении аммиакаты меди могут терять аммиак и переходить из формы тетраамиаката к диамиакату, что показано на примере аммиакатов нитрата меди в экспериментальной работе (2).

При более интенсивном химическом разложении нитрат меди может разложиться до воды, азота и меди. В таблице 1 приведены сравнительные характеристики тетраамиаката нитрата меди и нитрата аммония.

Таблица 1: Сравнительные характеристики тетрааммиаката нитрата меди и нитрата аммония (3)

Значительно большая (в 1.6—1.7 раза, считая на единицу веса) по сравнению с NH 4 N0 3 теплота термического разложения тетрааммиаката нитрата меди позволяет предполагать, что в них сравнительно легко могут быть инициированы реакции горе-ния или взрыва. В 1964 г. Преллером (4) были изучены чувствительность и некоторые взрывчатые свойства аммиакатов меди (II,. кобальта (III) и никеля (II). Оказалось, что эти соединения обладают значительными взрывчатыми свой-ствами и скорость их детонации соста-вляет 2400—3500 м/сек.

Исследователи провели также изучение горения тетрааммиаката нитрата меди. Температура вспышки этого соединения составила 288ºС при скорости нагревания 20 град./мин. Экспериментально установлена способность аммиаката меди к горению при повышенном давлении (не менее 60 атм.). Этот факт еще раз подтверждает выдвинутое по-ложение, согласно которому всякая химическая система, в которой может протекать экзотермическая химическая реакция, при подборе соответствующих условий должна оказаться способной к распространению в ней реакции горения.

Находящаяся в тетраммиакате медь (II ) может восстанавливаться до (I ) с получением диаммиаката одновалентной меди. Пример подобной реакции - взаимодействие синего тетрааммиаката меди с медной стружкой при комнатной температуре, небольшом перемешивании и отсутствии взаимодействия с воздухом. В ходе реакции синий цвет исчезает.

(OH) 2 + Cu = 2(OH)

Диаммиакат одновалентной меди легко окисляется до тетраммиаката при взаимодействии с кислородом воздуха.

4(OH) + 2H 2 O + O 2 + 8NH 3 = 4(OH) 2

Заключение: подобную работу следовало провести давно. Затронут огромный пласт знаний по аммиакатам тяжелых металлов, в частности - меди, которые, возможно, стоит изучать и дальше в дополнение к нашим наработкам и исследованиям.

Ярким примером этому служит диссертация СЕРГЕЕВААЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА на тему: « ВЛИЯНИЕАММИАКАТОВНА ФОТОСИНТЕЗ, ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ИЭФФЕКТИВНОСТЬИСПОЛЬЗОВАНИЯУДОБРЕНИЙ» где обстоятельно доказывается польза применения аммиакатов тяжелых металлов в качестве удобрения для улучшения продуктивности и фотосинтеза растений.

Список использованной литературы:

1. Материалы с сайта http://ru.wikipedia.org
2. Аммиакаты нитрата меди (II) Cu(NH3)4(NO3)2 и Cu(NH3)2(NO3)2. Термолиз при пониженном давлении. С.С. Дюкарев, И.В. Морозов, Л.Н. Решетова, О.В. Гузь, И.В. Архангельский, Ю.М. Коренев, Ф.М. Спиридонов. Журнал Неорг.Хим. 1999
3. Ж 9, 1968 г. УДК 542.4: 541.49ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБНОСТИ К ГОРЕНИЮ АММИАКАТОВ НИТРАТОВ МЕДИ И КОБАЛЬТА А. А. Шидловский и В. В. Горбунов
4. Н. Р г е 11 е г, Explosivsto"f. , 12, 8, 173 (1964)
5. Материалы с сайта http://www.alhimik.ru . Методическое пособие для учащихся(МИТХТ)
6. Мастериалы с сайта http://chemistry-chemists.com