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 Кн 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