Понятие о комплексных соединениях

1.Комплексообразователем может быть катион металла побочной подгруппы (Fe⁺², Fe⁺³, Cr⁺³, Zn⁺², Ag⁺ и др.), многозарядные катионы, например, Al⁺³ или Si⁺⁴.

2. Около катиона-комплексообразователя располагаются (координируются) отрицательно заряженные ионы или нейтральные молекулы – лиганды. Особенность лигандов заключается в том, что атомы неметаллов в анионах или молекулах несут неподеленную пару электронов, которая может участвовать в донорно-акцепторной связи в качестве донора. Комплексообразователь, в свою очередь, имеет несколько свободных орбиталей и может выступать в роли акцептора.

Fe⁺³ 3d 4s –– 4p –– –– ––

При уплотнении электронов (за счет образования спаренных электронов) получаем следующую схему:

Fe⁺³ …3d –– –– 4s –– 4p –– –– ––

1. Количество лигандов (координационное число) равно числу свободных орбиталей в ионе комплексообразователя. Оно, как правило, численно равно удвоенному заряду комплексообразователя

Заряд комплексообразователя +1 +2 +3 +4

Число лигандов 2 4 (6) 6 (4) 8 (6)

4. Заряд комплексного иона (состав иона записывается в квадратных скобках) рассчитывают алгебраической суммой всех зарядов. Ионы внешней сферы (записываются вне квадратных скобок) компенсируют суммарный заряд комплексного иона.

_{+2 0 2+ 2-}

[Cu(NH₃)₄] SO₄ - сульфат тетрааммин меди (II)

_{+3 0 3+ -}

[Сr(H₂O)₆] Cl₃ - хлорид гексааквохрома (III)

_{++4 2-}

K₂ [Pt Cl₆] - гексахлороплатинат (IV) калия

_{+ 3+ - 3-}

K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (III) калия

5. Все комплексные соли, кислоты и основания – растворимые в воде, ярко окрашенные, диссоциируют с образованием комплексного иона и ионов внешней сферы.

[Cu(NH₃)] SO₄ = [Cu(NH₃)] ²⁺ + SO₄^2-

6. Комплексные соединения применяют в металлургии (извлечение редких металлов), медицине, для умягчения воды, для получения красителей, в качественном анализе (аналитическая химия, криминалистика, археология и т.д.).

Коррозия металлов

Коррозия- самопроизвольный процесс (окислительно-восстановительный) разрушения металлов в результате взаимодействия с окружающей средой.

В зависимости от факторов внешней среды различают химическую (термическую), электрохимическую, биологическую и т.д. коррозии.

Химическая или термическая коррозия протекает в сухом воздухе, в среде неэлектролитов (бензин, сероуглерод и т.п.) при повышенной температуре. Она имеет место при термической обработки металлов, работе двигателей внутреннего сгорания, в отопительных котлах.

4Fe⁰ + 3O₂ =2 Fe₂⁺³O₃

^сухой

Fe⁰ + S = Fe⁺²S

Электрохимическая коррозия наблюдается при взаимодействии металлов с влажной окислительной средой (атмосфера Земли) или с растворами электролитов (например, морская вода).

В нейтральной среде атомы металла окисляются

Fe⁰ – 2e^- = Fe⁺²

Растворенный в воде кислород восстанавливается

O₂ + H₂O + 4e^- = 4OH^-

В качестве продукта реакции образуется гидроксид железа (II)

Fe⁺² + 2OH^- = Fe(OH)₂,

который самопроизвольно окисляется во влажном воздухе до ржавчины

4Fe(OH)₂+ 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃ или Fe₂O₃ · nH₂O

В кислой среде металл окисляется, а восстанавливается катион водорода.

Zn⁰ – 2e^- = Zn⁺²

2H⁺ +2e^- = H₂↑

Если в металлическом изделии присутствует контакт двух металлов, то окислению подвергается более активный из них. При контакте железо – медь окисляется (с большей скоростью) железо. При контакте железо – алюминий подвергается окислению алюминий.

Способы защиты от коррозии:

1. Изменение условий окружающей среды (осушение воздуха, понижение температуры процесса, замена электролитов на неэлектропроводные жидкости и т.д.)
2. Покрытие металлов защитными лаками, красками, эмалями, полимерными пленками и т.д.
3. Анодная защита (покрытие металлических изделий слоем более активного металла, который будет окисляться, но не даст коррозировать основному изделию).
4. Катодная защита (металл покрывают менее активным металлом, который не подвергается коррозии, а тем самым служит защитой для изделия из активного металла). Такого рода защита используется при изготовлении консервных банок.
5. Протекторная защита (к основному металлическому изделию прикрепляют небольшие листы или проволоку из более активного металла – протектор; протектор окисляется, обеспечивая сохранность основного изделия). Это метод защиты подземных трубопроводов.
6. Замена металлических изделий на полимерные, более устойчивые к воздействию окружающей среды.