Transcript Комплексные соединения

11 класс
Красная кровяная соль:
 М= 329г/моль,
ω(К) = 35,56%
ω (Fe) = 17,02%
ω(C) = 21,88%
ω(N) остальное
Молекулярная
формула______?
K3FeC6N6
если это соль,
то соль HCN – синильной кислоты
3
KCN • Fe(CN)3
3 KCN•Fe(CN)3
3K++Fe3++6CN-
К. Прутков
«…многие вещи нам
непонятны не
потому, что наши
понятия слабы, но
потому, что сии вещи
не входят в круг
наших понятий»
Вы узнаете на уроке:
 Координационная теория;
 Строение комплексных соединений;
 Номенклатура комплексных
соединений;
 Классификация комплексных
соединений;
 Изомерия комплексных соединений;
 Химические свойства комплексных
соединений;
 Применение комплексных соединений;
 Получение комплексных соединений;
Координационная теория
Альфреда Вернера (1893)
Координационная теория использует
понятия:
 комплексные соединения;
 атом – комплексообразователь;
 лиганды;
 координационное число;
 внутренняя сфера;
 внешняя сфера.
Большой вклад в развитие теории
К.С. внесли российские ученые:
Л.А.Чугаев
И.И.Черняев
А.А. Гринберг
Строение комплексного соединения
по Вернеру:
CNCN-
K+
+
K
Fe3+
CN-
CNCN-
+
K
CN-
CN- насыщают побочную валентность
K+ насыщают обычную (главную) валентность
Строение комплексного
соединения
Комплексообразователь
Лиганды
••
+
3+
3K3 [Fe (CN) 6]
Внешняя сфера
Внутренняя сфера
Координационное число
Координационное число 6
[Fe(CN)6]3Ион
Fe3+
Лиганды
CN-
Форма иона октаэдр
Заряд
центра
льного
иона
К.Ч.
Форма
комплексного
иона
Линейная
+1
+2
2
примеры
[Ag(NH3)2]Cl
Na[Ag(CN)2]
Тетраэдрическая, [Cu(NH3)4]SO4
4
Плоская
[PtCl2(NH3)2]
(редко 6)
квадратная
K4[Fe(CN)6]
+3
Октаэдрическая,
6
Редко
(редко 4) шестиугольная
призматическая
K3[Al(OH6)]
K[Al(OH)4]
Форма комплексного иона
Упражнение №1:
Получите комплексные соединения:
 I вариант: гидроксида меди (II) с
водным раствором аммиака;
 II вариант: хлорида серебра с
водным раствором аммиака;
 Составьте формулы этих
соединений
в полученных К.С. укажите:
 ион – комплексообразователь,
 координационное число,
 лиганды,
 внутреннюю и внешнюю сферы К.С.
 Заряды комплексного иона,
комплексообразователя, лигандов;
 Предскажите возможное
пространственное строение
комплексного иона;
Химические связи в ионе аммония
H
••
N
H
H
ИОННАЯ
Задание:
Напишите электронные
формулы атома Fe и иона Fe3+
Покажите распределение
валентных электронов по
атомным орбиталям
Атом Fe0:
1S2 2S23S23p63d64S2
3d
4p
□□□□□ □ □□□
↑↓
↑
↑
4S
↑
↑
↑↓
Fe0 – 3e → Fe3+: [Ar] 3d54S04p0
3d
4p
4S
□□□□□ □ □□□
↑↓
↑↓
↑
••
6 CN-
Пространственное строение [Fe(CN)6]33d
4S
4p
••
CN
•• •• ••
CN CN CN
□□□□□ □ □□□
↑↓
↑↓
↑
•• ••
CN CN
Sp3d2 - гибридизация
Октаэдр
Связь между внешней и
внутренней сферой – ионная
K3[Fe(CN)6]
[Fe(CN)6
3
+
] +3K
при растворении разрушается,
поэтому существует ионная
проводимость.
Упражнение №2:
I вариант
II вариант
[Cu(NH3)4](OH)2
[Ag(NH3)2]Cl
 Напишите электронную формулу атомов и ионов
– комплексообразователей; составьте
графическую схему распределения валентных
электронов по орбиталям в центральных ионах.
 Изобразите образование Д.-А. связи в
комплексном ионе. Укажите донор и акцептор.
 Укажите тип гибридизации А.О., к.ч.,
предполагаемое пространственное строение
комплексного иона.
Названия некоторых важнейших
лигандов
формула
название
формула
название
H2O
аква-
NO2-
нитро-
NH3
аммин-
F-
фторо-
NO
нитрозил-
Cl-
хлоро-
CO
карбонил-
Br-
бромо-
H+
гидридо-
O2-
оксо-
OH-
гидроксо-
S2-
тио-
CN-
циано-
S2O32-
тиосульфато-
NCS-
тиоцианато- SO42-
сульфато-
Номенклатура соединений с
комплексным анионом
формула
название комплексного аниона
число
название
название
степень
название
катиона
лигандов лиганда центрального окисления
атома
центральн
ого атома
K3[Fe(CN)6]
Гекса- циано- -феррат
III
калия
Гексацианоферрат(III) калия
Номенклатура соединений с
комплексным катионом
формула
название
аниона
название комплексного катиона
число
название
название
степень
лигандов лиганда центрального окисления
атома
центрально
го атома
[Cu(NH3)4]SO4
Сульфат
тетра-
-аммин-
-меди
II
Сульфат тетраамминмеди(II)
Упражнение №3:
 Дайте названия соединениям:
I вариант
II вариан
[Cu(NH3)4](OH)2
[Ag(NH3)2]Cl
[Al(H2O)6]Cl3
Na3[Al(OH)6]
K3[Ag(S2O3)2]
[Co(NH3)6]Br3
 Составьте формулу К.С. по его названию,
напишите уравнение электролитической
диссоциации этого соединения:
 I вариант – тетрагидроксокупрат (II) натрия;
 II вариант – гексанитрокобальтат (III) калия
Классификация комплексных
соединений
По заряду комплексной частицы:
 а) катионные (комплексный катион) [Ag(NH3)2]Cl;
 б) анионные (комплексный анион) K4[Fe(CN)6];
 в) катионанионные (комплексные анион и
катион) – [Cu(NH3)4][PtCl4];
 г) нейтральные
(комплексная группа нейтральна) –
[Fe0(CO)05], [Pt2+(NH3)2Cl-2], [Cr(C6H6)2]
Классификация комплексных
соединений
По природе лиганда:
 Аквакомплексы: [Al(H2O)6]Cl3,
[Cu(H2O)4]SO4•H2O, [Fe(H2O)6] SO4•H2O;
 Аммиакаты: [Cu(NH3)4]SO4, [Ag(NH3)2]Cl,
[PtCl2(NH3)2];
 Карбонилы металлов: [Ni(CO)4], [Fe(CO)5];
 Гидроксокомплексы: - Na2[Zn(ОН)4(H2O)2];
 Ацидокомплексы: - K4[Fe(CN)6]; K2[BeF4].
Медный купорос CuSO4•5H2O
FeSO4•7H2O - [Fe(H2O)6]SO4•H2O,
AlCl3•6H2O – [Al(H2O)6]Cl3,
CuSO4•5H2O – [Cu(H2O)4]SO4•H2O
Классификация комплексных
соединений:
По природе внешней сферы:
 а)кислоты – H[AuCl4];
 б)основания - [Ag(NH3)2]OH;
 в)соли – Na3[AlF6];
 г)неэлектролиты – [Pt(NH3)2Cl2].
Изомерия К.С.
Структурная (гидратная) изомерия
Структурная
ионизационная изомерия –
связана с различным
распределением ионов между внешней
и внутренней сферой
Структурная координационная
изомерия
- обмен лигандами между
комплексными анионами и катионом
Пространственная геометрическая
изомерия
Пространственная
оптическая
изомерия
Возможна у
тетраэдрических
комплексов
с 4 разными
лигандами,
либо у
октаэдрических
комплексов.
Упражнение №4:
Проклассифицируйте и дайте
названия соединениям:
I вариант
[Al(H2O)6]Cl3
K3[Ag(S2O3)2]
Al[Au(CN)2I2]3
[Co(NH3)6]Cl3
Na4[Mo(CN)8]
II вариант
Na3[Al(OH)6]
[Ti(H2O)6]Cl3
[Ni(NH3)6]Cl
K2[TlF7]
H[AuCl4]
Химические свойства К.С.
1. диссоциация:
[Cu(NH3)4]SO4
[Cu(NH3)4]2++SO42-
Комплексные ионы достаточно устойчивы,
они - слабые электролиты, способны
ступенчато отщеплять в водный раствор
лиганды:
[Cu(NH3)4]2+
[Cu(NH3)3]2+
[Cu(NH3)3]2++ NH3
[Cu(NH3)2]2++ NH3
и т.д.
Константа нестойкости К.С.
 [Cu(NH3)4]2+
Cu2+ + 4NH3
Кн= [Cu2+]•[NH3]4/ [[Cu(NH3)4]2+]
[Cu(NH3)4]2+: Кн=9,33•10-13
[Cd(NH3)4]2+: Кн=2,75•10-7 –
более прочный комплекс образует
катион меди.
Химические свойства К.С.
2.реакции по внешней сфере:
FeCl3+K4[Fe(CN)6]→
KFe[Fe(CN)6]↓+ 3KCl
[Cu(NH3)]SO4+BaCl2→
[Cu(NH3)]Cl2+ BaSO4↓
Химические свойства К.С.
3. реакции с участием лигандов:
[Cu(NH3)]SO4+4HCl→
CuSO4+ 4NH4Cl
Химические свойства К.С.
4. Реакции по центральному иону:
обменные:
 [Ag(NH3)2]Cl + KI→
AgI↓ + KCl + 2NH3
 окислительно-восстановительные:
2[Ag(NH3)2]OH+R-CHO →
альдегид
→2Ag+RCOONH4+H2O+3NH3
«серебряное зеркало»
Гемоглобин
Фрагменты молекул важнейших
природных К.С.:
гемоглобин
Небелковая
часть
молекулы
гемоглобина,
которую
называют
гемом
Хлорофилл:
Роль
комплексообразователя
играет катион
магния
Витамин В12
Применение К.С.
 Извлечение металлов из руд,
разделение и очистка платиновых
и редкоземельных металлов;
 Нанесение очень тонких и
прочных металлических покрытий
(при разложении карбонилов Ме);
 Умягчение воды;
 В качестве катализаторов:
CH2=CH2+½O2 каt: Pd(II),CuCl2→CH3-CHO
 В аналитической химии;
Применение К.С.
Fe3+ +K4[Fe(CN)6] = KFe [Fe(CN)6]↓;
желтая
кровяная соль
берлинская лазурь
Fe2++ K3[Fe(CN)6] = KFe [Fe(CN)6]3↓.
красная
кровяная соль
турнбулева синь
Применение К.С.
2CoCl2+K4[Fe(CN)6]=Co2[Fe(CN)6]↓+4KCl;
коричневый
2NiCl2+K4[Fe(CN)6]=Ni2[Fe(CN)6]↓+4KCl;
зеленый
3CoCl2+2K3[Fe(CN)6]=Co3[Fe(CN)6]↓+6KCl
красный
2NiCl2+2K3[Fe(CN)6]=Ni3[Fe(CN)6]2↓+2KCl
желтый
Получение К.С.
 1750 г М.В.Ломоносов:
3K4[Fe(CN)6]+2Fe2(S04)3=Fe4[Fe(CN)6]3+6K2S04.
желтая кровяная соль берлинская лазурь
 1749 г. на фабриках московских купцов
П.Сухарева и И.Беляева:
Животные отбросы спекали вместе с карбонатом
калия и железными опилками.
спек обрабатывают горячей водой:
6KCN + FeS = K4[Fe(CN)6] + K2S;
Раствор упаривали до начала кристаллизации
K4[Fe(CN)6]•ЗН20.