Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!
Комплексные соединения. Ионы некоторых элементов обладают способностью присоединять к себе полярные молекулы или другие ионы
|
|
Ионы некоторых элементов обладают способностью присоединять к себе полярные молекулы или другие ионы, образуя сложные комплексные ионы. Соединения, в которые входят комплексные ионы, способные существовать как в кристаллическом виде, так и в растворе, называются комплексными соединениями.
В молекуле комплексного соединения различают следующие структурные элементы: ион-комплексообразователь, координированные вокруг него частицы - лиганды, составляющие вместе с комплексообразователем внутреннюю координационную сферу, и остальные частицы, входящие во внешнюю координационную сферу. Число лигандов называется координационным числом (к.ч.). Наиболее часто реализуются к.ч. = 6; 4; 2, реже 3; 8; 12. Характерные комплексообразователи - это катионы металлов d-семейств (Fe2+, Fe3+, Co3+, Ni2+, Zn2+, Ag+, Cu2+, Cr3+ и др.). Характерные лиганды: H2O, NH3, Cl-, OH-, NO2-, CN-, Br-, J- и др. Примеры комплексных соединений:
K4[Fe(CN)6]; K3[Fe(CN)6]; Na[Al(OH)4]; [Cr(H2O)5Cl]Cl2; [Cu(NH3)4]SO4; K2[NiCl4)].
В приведенных примерах квадратными скобками выделена внутренняя координационная сфера или комплексный ион. Заряд комплексного иона равен сумме зарядов ионов внешней сферы и одновременно равен сумме зарядов комплексообразователя и лигандов.
Название комплексных соединений дают по общему правилу: сначала называют анион, а затем - катион в родительном падеже. Название комплексного катиона составляют следующим образом: сначала указывают количество (используя греческие числительные: ди, три, тетра, пента, гекса и т.д.) и названия отрицательно заряженных лигандов с окончанием “о” (ОН- - гидроксо, CN- - циано, CNS- - родано, NO2 - нитро, S2O32- - тиосульфато, Сl- - хлоро и т.д.); затем указывают количество и названия нейтральных лигандов (Н2О - аква, NH3 - аммин); последним называют комплексообразователь, указывая его степень окисления римскими цифрами в круглых скобках. Примеры: [Pt(NH3)3Cl]Cl - хлорид хлоротриамминплатины (II); [Со(NH3)5Br]SO4 - сульфат бромопентаамминкобальта (III). Название комплексного аниона составляют аналогично названию катиона и заканчивают суффиксом “ат”. Примеры: Ba[Cr(NH3)2(SCN)4]2 - тетрароданодиамминхромат (III) бария, (NH4)2[Pt(OH)2Cl4] - тетрахлородигидроксоплатинат (IV) аммония.
Химическая связь между внутренней и внешней сферами комплексных соединений аналогична связи между катионами и анионами в простых солях (ионная). Поэтому в водных растворах комплексные соединения диссоциируют практически полностью, например:
K4[Fe(CN)6] ® 4K++[Fe(CN)6]4- ,
[Cu(NH3)4]SO4 ® [Cu(NH3)4]2++SO42-.
Лиганды внутренней сферы связаны с комплексообразователем более прочно за счет направленных координационных (донорно-акцепторных) связей. Поэтому в водных растворах комплексный ион диссоциирует как слабый электролит обратимо:
[Cu(NH3)4]2+ «Сu2++ 4NH3 .
Константа равновесия этого процесса называется константой нестойкости:
Kн = [Cu2+]× [NH3]4/([Cu(NH3)4]2+) = 2, 14 × 10-13.
Численные значения констант нестойкости приведены в справочных таблицах. Чем меньше Кн, тем прочнее комплексный ион.
Замечание: строго говоря, диссоциация комплексных ионов протекает ступенчато; число ступеней равно числу лигандов.
Для того, чтобы определить направление реакции с участием комплексных соединений, нужно установить, в каком из возможных веществ комплексообразователь связан более прочно. Например, реакция
[Аg(NH3)2]Cl + 2KCN «K[Аg(CN)2] + 2kcl + 2NH3
будет протекать слева направо, т.к.
Кн[Аg(NH3)2]+ = 9, 3 × 10-8 > > Кн[Аg(NH3)2]- = 8 × 10-22.
Это означает, что комплексообразователь Ag+ более прочно связан с цианогруппами (CN-), чем с аммиаком (NH3). В данном случае произошла замена лиганда.
В общем случае для решения вопроса о направлении смещения равновесия необходимо рассчитать константу равновесия предполагаемой реакции.
Пример 1
К2[Cd(CN)4] + 2NaOH «Cd(OH)2¯ + 2KCN + 2NaCN,
в ионном виде
[Cd(CN)4]2-+2OH- «Cd(OH)2¯ + 4CN-.
При добавлении щелочи к раствору К2[Cd(CN)4] в стехиометрических количествах (т.е. без избытка ОН- ионов) осадок Сd(OH)2 не образуется, т.к.
К=[CN-]4/ ([Cd(CN)4]2-]× [OH-]2) =
=[CN-]4/([Cd(CN)4]2-]× [OH-]2)× ([Cd2+]/[Cd2+])=
= Кн[Cd(CN)4]2-] / Пр[Cd(ОН)2]= (7, 8 × 10-18)/(4, 5 × 10-15)=1, 73× 10-3 < < 1.
Осадок может выпасть только в случае очень большого избытка щелочи.
Пример 2
К2[Cd(CN)4] + Na2S «CdS¯ + 2NaCN + 2KCN
[Cd(CN)4]2- + S2- «CdS¯ + 4CN-.
При добавлении сульфида натрия (Na2S) к раствору К2[Сd(CN)4] даже в стехиометрических количествах выпадает осадок СdS, т.к.
К=[CN-]4 / ([Сd(CN)4]2-] × [S-2]) × ([Cd2+]/[Cd2+]) =
=Кн/ПР= (7, 8× 10-18)/(8× 10-27) > > 1.
Пример 3
Вычислить концентрацию ионов Аg+ в 0, 1 М растворе [Ag(NH3)2]NO3, содержащем дополнительно 1 моль/л аммиака. Константа нестойкости иона [Ag(NH3)2]+ составляет 5, 7 ·10-8.
Решение
Согласно условию задачи
[Ag+] [NH3] 2 / [ [Ag(NH3)2]+] = 5, 7 ·10-8.
В присутствии избыточного NH3 равновесие диссоциации
[Ag(NH3)2+]«? Ag+ + 2NH3
настолько сильно смещено влево, что можно пренебречь той ничтожно малой концентрацией NH3, которая получается за счет диссоциации комплекса, и принять ее равной 1 моль/л. Считая [Ag(NH3)2]NO3 сильным электролитом и пренебрегая той долей комплексных ионов, которые подверглись диссоциации, можно приравнять концентрацию недиссоциированной части ионов [Ag(NH3)2]+ к общей концентрации этих ионов, т. е. 0, 1 моль/л, поэтому
[Ag+] ·12 / 0, 1 = 5, 7 ·10-8; [Ag+] = 0, 6 · 10-8 моль/л.
|
|