Материалы для самоконтроля. Тема 13. Комплексообразование в гетерогенных системах
Тема 13. Комплексообразование в гетерогенных системах
Актуальность темы
Комплексные соединения ̶ это соединения с особенным строением и типом связи. Значительное количество природных соединений являются комплексными по строению, свойствам и биологическому действию. Металлоферменты, гемоглобин, миоглобин, витамин В12, хлорофилл ̶ вот примеры физиологически активных веществ, которые являются комплексными соединениями.
Особенная группа соединений, которая способна образовывать комплексы со многими катионами, комплексоны, широко используется в качестве лекарственных средств для растворения камней почек, желчного пузыря. Они применяются как стабилизаторы при хранении крови, поскольку связывают ионы металлов, которые катализируют реакции окисления. Также комплексоны применяются для выведения из организма ионов токсических металлов, радиоактивных изотопов и продуктов их распада.
Знание особенностей строения комплексных соединений необходимы для изучения биохимии, фармакологии, гигиены, дисциплин медицинского профиля.
Конкретные цели
Объяснять принципы строения комплексных соединений.
Интерпретировать особенности строения комплексных соединений для их применения в хелатотерапии.
Базовые знания, умения, навыки, необходимые для изучения темы
Знать теорию строения комплексных соединений и их номенклатуру.
Уметь писать формулы комплексных соединений и уравнения реакций их образования и диссоциации.
Задания для самостоятельной работы во время подготовки к
Занятию
4.1. Теоретические вопросы к занятию:
1. Современные представления о строении комплексных соединений.
2. Классификация комплексных соединений по природе лигандов.
3. Классификация комплексных соединений по заряду внутренней сферы.
4. Константы неустойчивости и стойкости комплексных ионов.
5. Внутрикомплексные соединения.
6. Комплексные соединения в биологических системах. Представление о
строении гемоглобина.
7. Комплексоны и их применение в медицине как антидотов при отравлении тяжелыми металлами (хелатотерапия).
Практическая работа (задание), которая выполняется студентами на занятии
1. Получение комплексного соединения [Cu(NH3) 4]SO4
К 1 мл раствора CuSO4 прибавить каплями раствор NH4OH. Полученный осадок купрум (ІІ) гидроксида растворить в избытке реактива NH4OH. При этом образуется соединение, которое содержит комплексный ион [Cu(NH3) 4]2+.
Написать уравнение реакции и назвать полученное комплексное соединение.
2. Получение комплексного соединения [Sn(ОН)4]Cl2
К 1 мл раствора SnCl2 прибавить каплями раствор NаOH. Образованный осадок станум (ІІ) гидроксида растворить в избытке реактива. Образуется комплексное соединение, которое содержит комплексный ион [Sn(ОН) 4]2-.
Написать уравнение реакции и назвать полученное комплексное соединение.
3. Получение комплексного соединения Fe4[Fe(CN) 6]3
К 1 мл раствора FeCl3 прибавить несколько капель раствора калий гексацианоферата (ІІ) (желтой кровяной соли) К4 [Fe(CN) 6]. Образуется осадок синего цвета - "берлинская лазурь" Fe4[Fe(CN) 6]3 .
Написать уравнение реакции и назвать полученное комплексное соединение.
4. Получение комплексного соединения (NH4) 2[Co(SCN) 4]
До 1 мл раствора CoSO4 прибавить 1 мл раствора аммоний тиоцианата NH4SCN. Образуется комплексное соединение (NH4) 2[Co(SCN) 4] ярко-красного цвета.
Написать уравнение реакции и назвать полученное комплексное соединение.
Оформление протокола лабораторной работы
Записать в тетрадь необходимые уравнения реакций и названия комплексных соединений.
Материалы для самоконтроля
1. Координационное число - это:
а) число связей, с помощью которых лиганды непосредственно соединены с комплексообразователем;
б) число мест, которые лиганды занимают во внутренней координационной сфере комплекса;
в) число реальных или условных частиц, которые вмещает 1 моль вещества;
г) суммарное число нуклонов в ядре.
2. Указать комплексообразователь, его степень окисления, координационное число и заряд комплексного иона в соединении K[Cr(H2O)2(CN)4]:
а) К, +1, 4, –1; б) Сr,+3, 6, –1; в) Н2О, 0, 6, –1; г) Сr, +2, 4, 0.
3. Какой вид химической связи образуется между комплексообразователем и лигандами в большинстве комплексных ионов:
а) ионный; б) ковалентный; в) водородный; г) металлический.
4. Константы неустойчивости (КH) цианидных комплексов некоторых металлов имеют такие значения
KH[Ag(CN)2]- = 1∙10-21 ; KH[Hg(CN)4]2- = 3∙10-42 ;
KH[Cd(CN)4]2- = 7,7∙10-18; KH[Fe(CN)6]4- = 1∙10-24 .
Определить, катион какого металла образует самый стойкий цианидный комплекс:
а) Ag+; б) Cd2+; в) Нg2+; г) Fe2+.
5. Указать, какие из ионов Fe2+, Fe3+, Cl-, HCO3-, K+, Ca2+, Na+, Cu2+, Zn2+ являются комплексообразователями в ферментах:
а) K+, Na+, Cl-; б) K+, Ca2+, Na+; в) Fe2+, Fe3+, Ca2+, Cu2+, Zn2+; г)Cl-, HCO3-.
6. Какая функция не характерна для гемоглобина:
а) связывание молекул кислорода ионами Феррума (ІІ) и перенос его из легких к мышцам;
б) передача кислорода к миоглобину мышц;
в) связывание молекул углекислого газа и перенос его к легким;
г) перенос электронов.
Правильные ответы
1. Правильный ответ а).
2. Правильный ответ б).
Комплексообразователем является Cr3+, координационное число (количество лигандов Н2О и СN-) равняется 6, заряд комплексного иона [Cr3+(H2O)20(CN)- 4]- буде –1:
+3+ 2∙0 +4∙(–1)= –1.
3. Правильный ответ б).
Преимущественый вид химической связи между комплексообразователем и лигандами - это ковалентная связь, образованная по донорно-акцепторному механизму. Чаще всего лиганды – это доноры электронных пар, а комплексообразователь - акцептор.
4. Правильный ответ в).
Константа нестойкости (КН) комплексного иона - это константа его диссоциации. Чем меньше значение константы диссоциации, тем меньше диссоциирует комплексный ион, тем больше его стойкость. Ион [Hg(CN)4]2-, который содержит Hg2+, имеет наименьшее значение КН (3. 10-42), поэтому он является самым стойким.
5. Правильный ответ в).
Комплексообразователями в ферментах и других белках чаще всего выступают ионы d-елементов, а также ион s-елемента Кальция.
6. Правильный ответ г).
Функциями гемоглобина является перенос кислорода от легких к тканям, что включает передачу кислорода к миоглобину мыщц, перенос от 3% до 10% углекислого газа от тканей к легким. При присоединении кислорода к Ферруму гемоглобина не происходит окисления Fe2+ в Fe3+, поэтому, в отличие от цитохром, гемоглобин не переносит электроны. Гемоглобин, в котором Феррум находится в окисленной форме, теряет способность переносить кислород.