Опыт 1. Получение комплексных соединений
а) Налить в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра, прибавить такое же количество раствора хлорида натрия. Прилить к образовавшемуся осадку раствор гидроксида аммония до полного растворения осадка. Почему растворился осадок? Сохранить раствор для опыта 2а.
AgNO3 + NaCl ® AgCl¯ + NaNO3
AgCl¯ + 2NH3´H2O ® [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
б) Налить в пробирку 3-4 капли раствора сульфата меди, прибавить 2-3 капли раствора гидроксида аммония (25%) - выпадает светло-голубой осадок основной соли меди (CuOH)2SO4. Прибавить по каплям избыток раствора гидроксида аммония. Что наблюдается? Написать уравнение реакций в молекулярной и ионной формах. Сохранить раствор для опыта 2б.
2CuSO4 + 2NH3´H2O ® (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4
(CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4 + 6NH3´H2O ® 2[Cu(NH3)4]SO4 + 6H2O
в) К раствору Hg(NO3)2 добавить по каплям раствор иодида калия. Обратить внимание на образование осадка иодида ртути(II), отметить его цвет и добавить избыток иодида калия. Что наблюдается? Написать уравнения реакции в молекулярной и ионной формах.
Hg(NO3)2 + 2KI ® HgI2¯ + 2KNO3
HgI2¯ + 2KI ® K2[HgI4]
Опыт 2. Разрушение комплексных соединений
а) К раствору, оставшемуся от опыта 1а, прибавить по каплям концентрированную азотную кислоту. Объяснить наблюдаемое явление. Написать уравнение реакции.
[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 ® AgCl¯ + 2NH4NO3
б) К раствору оставшемуся от опыта 1б, прибавить 3-5 капель сероводородной воды или раствора сульфида натрия. Написать уравнение реакции и объяснить причину образование осадка.
[Cu(NH3)4]SO4 + Na2S ® CuS¯ + Na2SO4 + 4NH3
Опыт 3. Электролитическая диссоциация комплексных соединений
В две пробирки налить по 3-5 капель раствора гексациано-III-феррата калия K3[Fe(CN)6], а в третью пробирку налить 1-2 капли раствора FeCl3. В первую пробирку прибавить 2-3 капли раствора гексанитрокобальтата натрия Na3[Co(NO2)6], а во вторую и третью пробирки прибавить по 2-3 капли раствора роданида аммония NH4SCN. Что наблюдается? Почему во второй пробирке нет окраски. Написать молекулярные уравнения реакций. Объяснить разницу в диссоциации комплексной и средней солей.
K3[Fe(CN)6] ® 3K+ + [Fe(CN)6]3-
1) 2K+ + Na3[Co(NO2)6] ¯ ® K2Na[Co(NO2)6]¯
2) [Fe(CN)6]3- + KSCN ¹
FeCl3 ® Fe3+ + 3Cl-
3) Fe3+ + 6SCN- ® [Fe(SCN)6]3-
Вопросы для самоподготовки
1. Состав координационных соединений: центральный атом – комплексообразователь, лиганд, внутренняя и внешняя сферы комплекса.
2. Заряд комплексного иона. Координационное число комплексообразователя. Связь координационного числа с зарядом центрального атома. Природа химической связи в комплексных соединениях.
3. Дентатность лиганда. Классификация комплексных соединений по составу лигандов.
4. Магнитные свойства комплексных соединений. Внешнеорбитальные и внутриорбитальные комплексы. Окраска комплексных соединений.
5. Диссоциация комплексных соединений. Катионные, анионные и нейтральные комплексы. Константа нестойкости комплексных ионов. Зависимость диссоциации комплексного иона от концентрации свободных молекул (или ионов) лиганда.
Задачи и упражнения
1. Найти заряды коммплексных частиц и указать центральный атом, лиганд, координационное число для соединений: а) [Cr(NH3)4PO4]; б) [Co(NH3)5Br]SO4; в) Ba[Cr(NH3)2(SCN)4]2.
2. Определить степень окисления комплексообразователя в следующих комплексных ионах: а) [AuCl4]-, б) [Co(NH3)2(NO2)4]-, в) [Cr(H2O)4(NH3)2]3+, г) [Ni(NH3)5Cl]+.
3. Определить степень окисления комплексных ионов, образованных Со (III): а) [Co(H2O)(NH3)4CN], б) [Co(NH3)5SO4], в) [Co(NH3)2(NO2)4].
4. Написать уравнения диссоциации и выражения для константы нестойкости следующих комплексных соединений: а) K2[Cu(CN)4], б) Na2[PdI4], в) [Pd(H2O)(NH3)2Cl]Cl, г) [Pt(NH3)2Cl4].
5. Пользуясь таблицей констант нестойкости, установить, в каких случаях произойдет взаимодействие между растворами веществ:
а) K2[HgI4] + KBr ®
б) [Ag(NH3)2]Cl + K2S2O3 ®
в) K[Ag(CN)2] + NH3 ®
г) K3[Cu(CN)4] + Hg(NO3)2 ®
6. Какие магнитные свойства характерны для комплексных ионов: а) [Fe(CN)6]3- и [Fe(CN)6]4-; б) [CoF6]3- и [Co(СN)6]3-
7. Известно, что комплексные соединения золота (III) имеют окраску, а комплексы золота (I) неокрашены. Объяснить это явление.
8. Определить тип гибридизации атомных орбиталей Mn2+ и указать магнитные свойства аниона в комплексном соединении – Na4[Mn(CN)6].
9. Вычислить концентрацию ионов платины в 0,5 М растворе K2[PtCl4] (К1-4 = 1,0∙10-16), если концентрация цианид ионов CN- равна 0,05 М.
10. При какой концентрации ионов хлора начнется выпадение осадка AgCl из 0,1М раствора [Ag(NH3)2]NO3, содержащего 1 моль аммиака в 1 л раствора? Константа растворимости AgCl равна Ks(AgCl) = 1,56´10-10, константа нестойкости иона [Ag(NH3)2]+ равна К1-2 = 5,7´10-8.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6