Transcript ไอออนเชิงซ้อน

Scandium
Titanium
Vanadium
Chromium
Manganese
Iron
Cobalt
Nickel
Copper
ธาตุแทรนซิช ัน (Transition
elements)
1. สมบัตข
ิ องธาตุแทรนซิช ัน
2. สารประกอบของธาตุแทรนซิช ัน
3. สารประกอบเชิงซ ้อนของ
ธาตุแทรนซิช ัน
ธาตุแทรนซิ
ช ัน
ธาตุแทรนซิ
ช ัน
Electron configurations of Cr and Cu
ธาตุแทรนซิช ันมีสมบัตแ
ิ ตกต่างจากโลหะทัวๆ ไป ทา
สมบั
ต
ข
ิ
องธาตุ
แ
ทรน
่ าคัญ
ให้ตอ
้ งแยกออกเป็ นกลุ่ม ๆ ต่างหาก ลักษณะทีส
้
ซิงชนีัน
ของธาตุแทรนซิช ันเป็ นดั
1. มีเลขออกซิเดช ันมากกว่า 1 ค่า ยกเว้นหมู ่
IIIB เช่น Sc เป็ น +3 ค่าเดียว และหมู ่ IIB (Zn, Cd)
เป็ น +2 ค่าเดียว
2. ธาตุแทรนซิช ันเป็ นโลหะ จึงดึงดู ดก ับแม่เหล็ก
และมีบางธาตุ เช่น Fe, Co, และ Ni สามารถแสดง
่ าไปวางไว้ในสนามแม่เหล็ก
สมบัตเิ ป็ นแม่เหล็กได้เมือน
้ งมีสารประกอบของธาตุแทรนซิช ัน
นาน ๆ นอกจากนี ยั
่
ดก บ
ั แม่เหล็กได้
อีกหลายชนิ ดทีสามารถดู
3. สารประกอบส่วนใหญ่ มีส ี (ยกเว้นหมู ่ IIIB)
่ นสีของไอออนเชิงซ ้อนของธาตุแทรนซิช ัน
ซึงเป็
่
4. ธาตุแทรนซิช ันมีแนวโน้มทีจะเกิ
ด
สารประกอบเชิงซ ้อนได้
5. มีเวเลนต ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 (ยกเว้น Cr, และ
6. ร ัศมีอะตอมมีแนวโน้มลดลงจากซ ้ายไปขวาของ
สมบั่ ตข
ิ องธาตุแ่ ทรน
้ ร ัศมีอะตอมจะ
คาบ (หรือเมือเลขอะตอมเพิมขึน
ซิช
ัน
่
่ ไป)
เล็กลง) ซึงเหมื
อนก
ับธาตุในคาบเดี
ยวก ันทัวๆ
7. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดค่อนข้างสู ง เพราะมี
พันธะโลหะ
่ น
้ เมือเลขอะตอมเพิ
่
่ น
้ เนื่ องจาก
8. หนาแน่ นเพิมขึ
มขึ
่ นในขณะที
้
่
มวลเพิมขึ
ขนาดเล็
กลง
่ นเมื
้
่
9. ค่า IE1 , IE2 , และ IE3 มีแนวโน้มเพิมขึ
อเลข
่ น
้ แต่คา
อะตอมเพิมขึ
่ ต่างก ันไม่มากนัก เพราะ
ขนาดใกล้เคียงกัน
่ น
้ เมือเลข
่
10.อิเล็กโทรเนกาติวต
ิ ม
ี แ
ี นวโน้มเพิมขึ
่ น
้
อะตอมเพิมขึ
่ าความร ้อนและนาไฟฟ้าได้ด ี
11.เป็ นโลหะทีน
้
้ เพราะมี
พน
ั ธะโลหะ
เหมือนก ับโลหะทัว่ ๆ ไป ทังนี
12.ขนาดอะตอมในคาบเดียวกันจะเล็กลงจากซ ้ายไป
ขวาเล็กน้อย และขนาดอะตอมเล็กกว่าธาตุหมู ่ IA
สมบัตข
ิ องธาตุแทรน
ซิช ัน
ร ัศมีอะตอม
สมบัตข
ิ องธาตุแทรน
ซิช ัน
Transition metal densities
งั งานไอออไนเซช ันของโลหะแทรนซิช ันแถวแ
ั ของ
เลขออกซเิ ดชน
ิ น
ั
ธาตุแทรนซช
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
+3
+4
+5
+6
+7
+6
+5
+4
+3
+2
+3
+4
+5
+6
+5
+4
+3
+2
+2
+3
+4
+5
+4
+3
+2
+1
+1
+2
+3
+4
+3
+2
+1
+1
+2
+3
+2
+1
+1
+2
+1
+1
่
่ ดแสดงไว้ดว้ ยสีแดง
เลขออกซิเดช ันทีเสถี
ยรทีสุ
สมบัตท
ิ างกายภาพของธาตุ K ถึงธ
สารประกอบเชิงซ ้อนของ
ธาตุแทรนซิช ัน
่
* โลหะแทรนซิช ันมีโครงสร ้างทางอิเล็กตรอนทีแตกต่
างไป
จากโลหะหมู ่ท ี่ IA และหมู ่ IIA คือสามารถรวมกับไอออน หรือหมู ่
่ อเิ ล็กตรอนคู ว
ไอออน โมเลกุลหรือสารบางชนิ ดทีมี
่ า
่ งอยู ่ เกิดเป็ น
่ ยกว่า สารประกอบโคออดิเนช ันหรือ
สารประกอบโคเวเลนต ์ทีเรี
สารประกอบเชิงซ ้อน (Complex Compound)
่ ไอออนเชิงซ ้อน
สารประกอบเชิงซ ้อน คือ สารประกอบทีมี
เป็ นองค ์ประกอบอยู ่ดว้ ย ส่วนมากเกิด
กับธาตุแทรนซิ
ช ัน
่ ดจากไอออนลบ (anions) หรือ
ไอออนเชิงซ ้อน คือ สารทีเกิ
่ นกลางไม่มป
โมเลกุลทีเป็
ี ระจุจานวน
้
หนึ่ง หรือมากกว่านันมาสร
้างพันธะเคมีกบ
ั ไอออนกลางของโลหะ
เช่น
Cu(NH3)42+, ไอออน
่ นไอออนบวก
เชิงซ ้อนมี 2 ชนิ ดคือ ไอออนเชิงซ ้อนทีเป็
และไอออนลบ
สารประกอบเชิงซ ้อนของ
ธาตุแทรนซิช ัน
อะตอมกลางหรือไอออนกลาง (Central
atom ion) คือ อะตอมของธาตุทอยู
ี่ ่
แกนกลางของสารเชิงซ ้อน ส่วนมาก
ได้แก่ โลหะแทรนซิช ัน
ลิแกนด์ คือ ไอออนหรือโมเลกุลที่
ล้อมรอบอะตอมกลางหรือไอออนกลาง
้ นสารทีมี
่ อะตอมของธาตุทมี
สารพวกนี เป็
ี่
อิเล็กตรอนคู อ
่ ส
ิ ระอยู ่ เช่น F-, Br-, OH-,
SCN-, S2-,CO, NH3, H2O เป็ นต้น
่ ่กลางในสาร
พันธะระหว่างลิแกนด ์ และโลหะแทรนซิช ันทีอยู
่ อมรอบ
เชิงซ ้อนเป็ นพันธะโคเวเลนต ์ และจานวนลิแกนด ์ทีล้
่ ่กลาง เรียกว่า เลขโคออร ์ดิเนช ัน และเลข
โลหะแทรนซิช ันทีอยู
้ นอยู
้
โคออร ์ดิเนช ันเป็ นเท่าใดนันขึ
่กบ
ั ชนิ ดของธาตุแทรนซิช ัน
เลขออกซิเดช ันของโลหะแทรนซิช ัน และชนิ ดของลิแกนด ์ด้วย
ระกอบโคออร ์ดิเนช ัน (Coordination Compo
H
H
H H H
Cl
••
••
••
••
ลิแกนด ์จะมีอเิ ลกตรอนวงนอกสุดที่
ไม่ได ้ใช ้ในการเกิดพันธะโคเวเลนท ์
(unshared pair of valence
••างน้อย 1 คู่ electrons)อยู
อ
่
ย่
••
N
O
••
่
สารประกอบโคออร ์ดิเนช ัน โดยทัวไปประกอบด
้วย
่ ประจุตรง
ไอออนเชิงซ ้อน (complex ion) และไอออนทีมี
่ ประจุบวกตรง
ไอออนเชิ
งซ ้อน
ประกอบด ้วย โลหะทีมี
ข ้าม(counter
ion)
กลาง (central metal cation) เกิดพันธะกับโมเลกุลหรือ
้
้
ไอออนตังแต่
1 ตัวขึนไป
่ ้อมรอบโลหะทีอยู
่ ่
โมเลกุลหรือไอออนทีล
ตรงกลาง เรียกว่า “ลิแกนด ์ (ligand)”
C O
สารประกอบโคออร ์ดิเนช ัน
่ ดพันธะโดยตรงกับโลหะอะตอมกลาง
อะตอมในลิแกนด ์ทีเกิ
• • atom)”
เรียกว่า “อะตอมดอนเนอร ์ (donor
N
O
H
H
H H H
่ ้อมรอบโลหะตรงกลางใน
จานวนของอะตอมดอนเนอร ์ทีล
สารประกอบโคออร ์ดิเนช ันเรียกว่า “เลขโคออร ์ดิเชัน
่ :
ลิ(coordination
แกนด ์ทีมี
number)”
อะตอมดอนเนอร ์ 1 ตัว เรียกว่monodentate
า
อะตอมดอนเนอร ์ 2 ตัว เรียกว่า bidentate
้
อะตอมดอนเนอร ์ 3 ตัวขึนไป
เรีpolydentate
ยกว่า
H2O, NH3, Clethylenediamine
EDTA
่
ต ัวอย่างลิแกนด ์ทีพบบ่
อยๆ
จงหาเลขออกซิเดช ันของโลหะในสารเหล่านี ้
K[Au(OH)4] และ [Cr(NH3)6](NO3)3
OH- มีประจุเป็ น -1
K+ มีประจุเป็ น +1
? Au + 1 + 4x(-1) = 0
NO3- มีประจุเป็ น -1
Au = +3
NH3 ไม่มป
ี ระจุ (เป็ นกลาง)
? Cr + 6x(0) + 3x(-1) = 0
Cr = +3
Common ligands
โครงสร ้างของ
สารประกอบเชิงซ ้อน
โครงสร ้างของไอออน
เชิงซ ้อน
ธาตุแทรนซิช ันและสารประกอบเชิงซ ้อน
ของธาตุ
แ
ทรนซิ
ช
ัน
ธาตุแทรนซิช ัน
สารประกอบเชิงซ ้อนของธาตุแทรนซิช ัน
เป็ นโลหะทุกธาตุ และมีความสามารถเป็ นตวั
รีดวิ ส ์ได้
มีอะตอมหรือไอออนของธาตุแทรนซิช ันอยู ่ตรง
กลางและมีไอออน อะตอม หรือโมเลกุล มาล้อมรอบ
โดยสร ้างพันธะโคเวเลนต ์ระหว่างก ัน
่
มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเพิมเข้
าไปในระดบ
ั
้ั
่ ่ตด
พลังงานชนในที
อยู
ิ ก ับระด ับพลังงานนอกสุด
อาจเป็ นไอออนบวก ไอออนลบ หรือเป็ นกลางก็ได้
บางธาตุมเี วเลนซ ์อิเล็กตรอนเท่ากบ
ั 1 (Cr, Cu)
มักมีส ี และถ้าเลขออกซิเดช ันของธาตุแทรนซิช ัน
่
่
และบางธาตุมเี วเลนซ ์อิเล็กตรอนเท่าก ับ 2 และ
เปลียน
สีจะเปลียน
่ นสารประกอบจะมีเลขออกซิเดชน
เมือเป็
ั หลายค่า
มีขนาดอะตอมใกล้เคียงก ันภายในกลุ่ม แต่เล็ก
กว่าโลหะหมู ่ IA และ IIA ในคาบเดียวกัน
ธาตุแทรนซิช ันชนิ ดหนึ่ งอาจเกิดเป็ นสารประกอบที่
มีองค ์ประกอบเหมือนก ันได้มากกว่า 1 ชนิ ด แต่ละ
้
ชนิ ดจะมีสแ
ี ตกต่างก ันขึนอยู
่ก ับชนิ ด และจานวน
่
โมเลกุล อะตอม หรือไอออน ทีมาล้
อมรอบ
สารประกอบเชิงซ ้อนของธาตุแท
รนซิช ัน
สารประกอบเชิงซ ้อนของ
ธาตุแทรนซิช ัน
้
ตารางแสดงสารประกอบเชงิ ซอนบางชนิ
ดและไอออนองค์ประก
ไอออนบวก
ไอออนลบ
ี อง
สข
สารประกอบ
K+
K+
Pb2+
K+
[MnO4][MnO4]2[CrO4]2+
[Fe(CN)6]3-
ม่วงแดง
เขียว
เหลือง
้
สมแดง
Cu[(NH3)4SO4]
[Cu(NH3)4]2+
[SO4]2-
คราม
Cu[(H2O)5SO4]
[Cu(H2O)5]2+
[SO4]2-
น้ าเงิน
สารประกอบ
้
เชงิ ซอน
KMnO4
K2MnO4
PbCrO4
K3[Fe(CN)6]
สมบัตบ
ิ างประการของสารประกอบของ
โครเมียมและแมงกานี สไอออน
Cr
+6
Cr2O72- + H O
2 2
สีสม
้
H+
Mn
H+
Cr3+
สี
เขียว
สี
เหลือ
ง
สีเขียว
H+
+7
MnO4สีม่วงแดง
S2-
OH-
+6
CrO42-
+ O2(g)
+6
MnO42-
H+ กับ
S2-
NaOH
Cr2+
สีน้ า
เงิน
+4
MnO2
สีดา
Mn2+
สีชมพู
อ่อน
OH+3
Mn(OH)3
สีน้ าตาล
สีของสารประกอบของโครเมียมและ
แมงกานี สในน้ า
สู ตร
่
ชือ
สี
Cr2+
Cr3+
CrO42Cr2O72Mn2+
Mn(OH)3*
MnO2*
MnO42MnO4-
Chromium (II) ion
Chromium (III) ion
Chromate ion
Dichromate ion
Manganese (II) ion
Manganese (II)
hydroxide
Manganese (IV) oxide
Manganate ion
Permanganate ion
น้ าเงิน
เขียว
เหลือง
ส้ม
ชมพู ออ
่ น
น้ าตาล
ดา
เขียว
ม่วงแดง
*ไม่ละลาย
้
การเตรียมสารประกอบเตตระแอมมีนคอปเปอร ์
(II) ซ ัลเฟต
่ นผลึกสีฟ้ามาละลาย
เตรียมโดยนา CuSO4.5H2Oซึงเป็
นา้ แล ้วเติม NH3 และ เอทานอล จะได ้ผลึกสีครามเข ้ม
่ งทิ
้ งไว
้ ้ข ้ามคืนจะเปลียนเป็
่
เมือตั
นสารสีเขียวแกมฟ้ า ดัง
สมการ
CuSO .5H O + 4NH3
Cu(NH ) SO .H O
+ 4H O
4
(สี
ฟ้ า)
2
3 4
4
2
(สี
คราม)
2
้ ้
ทิงไว
ข ้ามคืน
Cu(NH3)3SO4 + NH3 + H2O
(สีเขียวแกม
ฟ้ า)
TM
สารประกอบเชิงซ ้อนขอ
ธาตุ
แ
ทรนซิ
ช
ัน
Formula of Hydroxide
Precipitate
Colour
Excess NaOH
[Cr(OH)6]3-(aq)
Excess
Ammonia
Cr
Cr(OH)3
green
Mn
Mn(OH)2
cream
Fe
Fe(OH)2
green
Fe(OH)3
red/brown
Co
Co(OH)2
light blue
Ni
Ni(OH)2
green
[Ni(NH3)6]2+(aq)
Cu
Cu(OH)2
blue
Cu(NH3)4]2+(aq)
Zn
Zn(OH)2
white
[Zn(OH)4]2- (aq)
[Zn(NH3)4]2+(aq)
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิ
ง
ซ
้อน
่
1. เรียกชือไอออนบวกก่อนไอออนลบ เช่นเดียวกับการเรียกชือ่
สารประกอบไอออนิ ก
่
่ แกนด ์ก่อนแล ้วตาม
2. การเรียกชือไอออนเชิ
งซ ้อน ให ้เรียกชือลิ
่
ด ้วยชือของไอออนของธาตุ
แทรนซิชนั
่ แกนด ์
**การเรียกชือลิ
่
1) ไอออนลบทีลงท
้ายด ้วย -ide
่
เปลียนเป็
น -o ่ ่
่
่
ไอออนลบ
ชือทัวไป
ชือเมือเป็ นลิแกนด ์
ClBrICNO2-
chloride
bromide
Iodide
cyanide
oxide
chloro
bromo
Iodo
cyano
oxo
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
่ แกนด ์
**การเรียกชือลิ
่
2) ไอออนลบทีลงท
้ายด ้วย –ite หรือ –ate
่
เปลียนเป็
น –ito , –ato
ไอออนลบ
CO32S2O32SCNC2O42-
่ วไป
่
ชือทั
carbonate
thiosulfate
thiocyanate
thiocyanate
oxalate
่ อเป็
่ นลิแกนด ์
ชือเมื
Carbonato
Thiosulfato
่ ดพันธะที่ S
thiocyanato เมือเกิ
่ ดพันธะ
isothiocyanato เมือเกิ
ที่ N
oxalato
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
่ แกนด ์
**การเรียกชือลิ
่ มป
3) ลิแกนด ์ทีไม่
ี ระจุหรือเป็ นกลาง : ให้เรียก
่ นกลาง ยกเว้น
เหมือนก ับโมเลกุลทีเป็
ลิแกนด ์
่ อเป็
่ นลิแกนด ์
ชือเมื
H2O
NH3
CO
aqua
ammine
carbonyl
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
่ แกนด ์
**การเรียกชือลิ
4) ถ ้าสารประกอบเชิงซ ้อนมีลแิ กนด ์ชนิ ดเดียวกันมากกว่า
่ ากั
้ นไว ้หน้าชือลิ
่ แกนด ์
หนึ่ ง :
ให ้บอกจานวนทีซ
ด ้วยภาษากรีก
จานวนลิแกนด ์ที่
้ ัน
ซาก
2
3
4
5
6
เรียก
di
tri
tetra
penta
hexa
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
่
**การเรียกชือไอออนเชิ
งซ ้อน
่ แกนด ์แล ้ว
1) ถ ้าไอออนเชิงซ ้อนมีประจุเป็ นลบ : ให ้เรียกชือลิ
่
่
ตามด ้วยชือโลหะ
และเปลียนค
าลงท ้ายเป็ น –ate และใส่
่
เลขออกซิเดชันไว ้ในวงเล็บต่อจากชือโลหะด
้วยเลขโรมัน
โลหะ
่
ชือโลหะ
่
่
ชือโลหะในไอออนเชิ
งซ ้อนทีมี
ประจุลบ
Al
Cr
Mn
Ni
Co
Zn
Mo
W
Aluminium
chromium
manganese
nickel
cobalt
zinc
molybdenum
tungsten
Aluminate
Chromate
Manganate
Nickelate
Cobaltate
Zinccate
Molybdate
Tungatate
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
่
**การเรียกชือไอออนเชิ
งซ ้อน
่ ประจุเป็ นลบ : ชือโลหะบางตั
่
2) ไอออนเชิงซ ้อนทีมี
วมีชอเรี
ื่ ยก
เป็ นภาษาละติน
ให ้ใชธาตุ
้ภาษาละตินและลงท
้ายด ้วย –ateชือโลหะในไอออนเชิ
่
่
ชือโลหะ
งซ ้อน
Fe
Cu
Pb
Ag
Au
Sn
ภาษาอ ังกฤษ
ภาษาละติน
่ ประจุเป็ นลบ
ทีมี
iron
copper
lead
silver
gold
tin
Ferrum
Cuprum
Plumbum
Argentum
Aurum
Stannum
Ferrate
Cuprate
Plumbate
Argentate
Aurate
Stannate
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
3. ในกรณี ทสารประกอบเชิ
ี่
งซ ้อนนั้นมีลแิ กนด ์หลายชนิ ด ให ้
่ แกนด ์ทีมี
่ ประจุลบก่อน ตามด ้วยลิแกนด ์ทีเป็
่ น
เรียกชือลิ
่ ประจุบวกไว ้ท ้ายสุด
กลาง และลิแกนด ์ทีมี
่
การเขียนสู ตรและการเรียกชือ
สารประกอบเชิงซ ้อน
่
ตัวอย่าง การเรียกชือสารประกอบเชิ
งซ ้อน
สารประกอบเชิงซ ้อน
ไอออนบวก
ไอออนลบ
เลขโคออร ์ดิเนช ัน
่
อ่านชือ
K3[Fe(CN)6]
...................
......................
.................................
........................
[Cu(NH3)4]SO4
...................
......................
.................................
........................
[Cr(H2O)4Cl2]ClO4
...................
......................
.................................
........................
Na3[Cr(NO2)6]
...................
......................
.................................
........................
Fe2[Fe(CN)6]
...................
......................
.................................
........................
[Ni(NH3)6]Br2
...................
......................
.................................
........................