Добавить материал

и получить 10 документов
и свидетельство СМИ

Сурикова Ольга Викторовна

Презентация по химии на тему "Комплексные соединения"

ppt
20.01.2021

Публикация в СМИ для учителей

Бесплатное участие. Свидетельство СМИ сразу.
Мгновенные 10 документов в портфолио.

Добавить материал

Комплексные соединения.ppt

Комплексные
соединения

Комплексные соединения – это соединения, которые состоят из простых веществ или ионов, связанных между собой донорно-акцепторной связью. В состав комплексных соединений входит внутренняя (координационная) сфера и внешняя сфера.
Внутренняя сфера ограничена квадратными скобками. Она состоит из комплексообразователя и окружающих его лигандов.
Комплексообразователь (центральный атом) – это ионы d- и f- элементов; р- элементов, реже s-элементов. Например: Ag+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Co, Ni, Al3+, Bi3+, N3- и т.д.
Лиганды – это ионы или молекулы, которые находятся вокруг комплексообразователя.
Координационное число (к.ч.) – это число химических связей, которыми комплексообразователь связан с лигандами. Оно зависит от химической природы и степени окисления комплексообразователя, от природы лиганда.
Обычно, координационное число в 2 раза больше заряда комплексообразователя и почти всегда равно числу лигандов.

Координационные числа комплексообразователей

Комплексо-образователь	Cu+, Ag+, Au+	Zn2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, Pt2+, Pd2+, Pb2+, Sn2+, Bi3+	Co2+, Ni2+	Fe2+, Fe3+, Co3+, Al3+, Cr3+, Sn4+, Ir4+, Os4+, Pt4+, Pd4+
Координационное число	2	4	4,6	6

Дентантность (координационная ёмкость) – это число координационных мест, которое может занимать данный лиганд.
Монодентантные лиганды – лиганды, содержащие только один атом – донор электронов
(F-, Cl-, Br-, I- CN- и т.д.);
Бидентантные лиганды – лиганды, содержащие
два атома – доноров электронов
(SO42-, SO32-, C2O42- и т.д.);
Лиганды, содержащие два или более донорных атома, объединяют под названием полидентантные лиганды.

Лиганд	Название
F-	Фторо
Cl-	Хлоро
Br-	Бромо
I-	Йодо
SO32-	Сульфито
SO42-	Сульфато
NO2-	Нитрито
S2O32-	Тиосульфато
NO3-	Нитрато
CN-	Циано
SCN-	Тиоциано
CO32-	Карбонато
OH-	Гидроксо
NH3	Аммин
Н2О	Аква

Классификация
комплексных соединений
1. По природе лиганда:
аквакомплексы (лиганды – молекулы Н2О): [Cr(H2O)6]Cl3;
аминокомплексы (лиганды – молекулы NH3): [Cu(NH3)4]SO4;
гидроксокомплексы (лиганды – ионы ОН-): Na3[Al(OH)6];
ацидокомплексы (лиганды – кислотные остатки): K3[Fe(CN)6];
смешанного типа: Na[Zn(H2O)Cl3];
хелаты (клешневидные комплексы) – циклические структуры).

2. По заряду внутренней сферы (комплексного иона):

катионные (внутренняя сфера - катион): [Cu(NH3)4]2+SO4;
анионные (внутренняя сфера - анион): Na3[Al(OH)6]3-;
нейтральные (нет внешней сферы): [Pt(NH3)2Cl2]0;

Кислоты	Основания	Соли	Неэлектролиты
H[BiI4]	[Co(NH3)6](OH)3	K3[Fe(CN)6]	[Co(H2O)4Cl2]
H2[PtCl4]	[Zn(H2O)4](OH)2	[Cu(NH3)4]SO4	[Pt(NH3)2Cl2]

3. В зависимости от иона во внешней сфере:

Номенклатура комплексных соединений

Если комплекс катионный: Для обозначения числа лигандов используют греческие числительные: 1 – моно , 2 – ди , 3 – три , 4 – тетра…

1. Если комплекс катионный:

Для обозначения числа лигандов используют греческие числительные:
1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса и т.д.
Примеры:
[Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди (II);
[Cо(NH3)4Cl2]Cl – хлорид дихлоротетраамминкобальта (III).

Если комплекс анионный: В латинском названии комплексообразователя окончание ум - заменяют на ат -

2. Если комплекс анионный:

В латинском названии комплексообразователя окончание
ум- заменяют на ат-.
Примеры:
K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия;
Na[AgCl2] – дихлороаргентат (I) натрия.

3. Если комплекс нейтральный:

Примеры:
[Co(NO2)3(NH3)3] – триамминтринитритокобальт;
[Pt(NH3)2Cl2] – дихлородиамминплатина.

Основные реакции образования комплексных соединений

1. Растворение солей в избытке аммиака:

CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]SO4

AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl

2. Растворение амфотерных гидроксидов в избытке щелочей:
Al(OH)3 + 3NaOH → Na3[Al(OH)6]

Zn(OH)2 + 2KOH → K2[Zn(OH)4]

3. Растворение малорастворимых солей в избытке хорошо растворимых солей:
AgCl + NaCl → Na[AgCl2]

Fe(CN)3 + 3KCN → K3[Fe(CN)6]

Изомерия комплексных соединений

Виды изомерии:
ионизационная;
координационная;
гидратная;
геометрическая (пространственная).

Ионизационная изомерия – это обмен ионами между внешней и внутренней сферами комплексного соединения.

[Co(NH3)5Br]SO4 ↔ [Co(NH3)5SO4]Br
сульфат бромид
бромопентаамминкобальта (III) сульфатопентаамминкобальта (III)

Координационная изомерия – это обмен лигандами между комплексообразователями (характерна для соединений, когда анион и катион комплексные).
[Co(NH3)6]3+[Cr(CN)6]3- ↔ [Cr(NH3)6]3+[Co(CN)6]3-
гексацианохромат (III) гексацианокобальтат (III)
гексаамминкобальта (III) гексаамминхрома (III)

Гидратная изомерия – связана с различным содержанием воды во внутренней сфере комплексного соединения
[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3 ↔ [Cr(H2O)(NH3)4Cl]Cl2∙H2O
хлорид хлорид
тетраамминдиаквахрома (III) хлоротетраамминаквахрома (III)

Геометрическая изомерия – характерна для комплексных соединений с координационными числами 4 и 6 для типов комплексных соединений: [К.О.А2В2] – если к.ч. = 4; [К.О.А4В2] или [К.О.А2В4] – если к.ч. = 6.К.О. – это комплексообразователь;А, В – лиганды.

[Pt(NH3)2(H2O)2]SO4 - сульфат диаквадиамминплатины (II)
Pt2+
NH3
NH3
Н2О
Pt2+
NH3
NH3
Цис - изомер
Транс - изомер
Н2О
Н2О
Н2О

[Cr(H2O)4Cl2]NO3 – нитрат дихлоротетрааквахрома (III)
Cl
Cl
H2O
H2O
H2O
H2O
Цис - изомер
Сr3+
Сr3+
Cl
Cl
H2O
H2O
H2O
H2O
Транс - изомер

Химическая связь в комплексных соединениях

При образовании комплексных соединений формируются донорно-акцепторные связи.

Комплексообразователь выступает в роли акцептора: предоставляет свободные орбитали для заселения электронами.
Лиганд выступает в роли донора: предоставляет неподелённые электронные пары.

Типы гибридизации комплексообразователя и пространственное строение комплексных ионов

Тип гибридизации	Геометрия молекулы
sp	линейная
sp3	тетраэдр
dsp2	квадрат
d2sp3	октаэдр
sp3d2	октаэдр

Порядок определения типа гибридизации комплексообразователя
Определить степень окисления и координационное число комплексообразователя;
Составить электронную и электронно-графическую формулы атома комплексообразователя с учётом его степени окисления и влияния лигандов;
Определить число свободных орбиталей комплексообразователя, участвующих в гибридизации.

Влияние лигандов на спаривание электронов в орбиталях комплексообразователя
Если лиганды расположить в ряд:
I-, Br-, Cl-, NO3-, F-, OH-, C2O42-, H2O // NH3, NO2-, CN-, CO
то слева направо возрастает способность лигандов спаривать электроны на орбиталях комплексообразователя. Лиганды, стоящие в ряду после воды, вызывают спаривание электронов.

[Ag(H2O)2]+

1. C.O. (Ag) = +1; к.ч. = 2.
2. Ag0 4d105s1 - 1e- = Ag+ 4d105s0

3. к.ч. = 2, поэтому серебро предоставляет 2 свободные орбитали для образования донорно-акцепторной связи (s + 1p = sp).
4. Геометрия комплексного иона – линия.

[Zn(NH3)4]2+

1. C.O. (Zn) = +2; к.ч. = 4.
2. Zn0 3d104s2 - 2e- = Zn2+ 3d104s0

3. к.ч. = 4, поэтому цинк предоставляет 4 свободные орбитали для образования донорно-акцепторной связи (s + 3p = sp3).
4. Геометрия комплексного иона – тетраэдр.

[Ni(CN)4]2-

1. C.O. (Ni) = +2; к.ч. = 4.
2. Ni0 3d84s2 - 2e- = Ni2+ 3d84s0

Идёт спаривание электронов. Это объясняется влиянием поля лигандов (CN-) групп.
3. к.ч. = 4, поэтому никель предоставляет 4 свободные орбитали для образования донорно-акцепторной связи (1d + s + 2p = dsp2).
4. Геометрия комплексного иона – квадрат.

[Fe(H2O)6]3+

1. C.O. (Fe) = +3; к.ч. = 6.
2. Fe0 3d64s2 - 3e- = Fe3+ 3d54s0

3. к.ч. = 6, поэтому железо предоставляет 6 свободных орбиталей для образования донорно-акцепторной связи (s + 3p + 2d= sp3d2).
4. Геометрия комплексного иона – октаэдр.

[Cr(H2O)6]3+

1. C.O. (Cr) = +3; к.ч. = 6.
2. Cr0 3d54s1 - 3e- = Cr3+ 3d34s0

3. к.ч. = 6, поэтому хром предоставляет 6 свободных орбиталей для образования донорно-акцепторной связи (2d + s + 3p= d2sp3).
4. Геометрия комплексного иона – октаэдр.

Диссоциация комплексных соединений

Первичная диссоциация – это когда комплексное соединение распадается на внутреннюю и внешнюю сферы.
Процесс протекает легко и необратимо, так как связь между комплексным ионом и внешней сферой ионная.
Например:
[Cu(NH3)4]SO4 → [Cu(NH3)4]2+ + SO42-

Na[AgCl2] → Na+ + [AgCl2]-

Вторичная диссоциация – это когда внутренняя сфера (комплексный ион) распадается на комплексообразователь и лиганды.
Этот процесс протекает легко и обратимо, как у слабых электролитов.

Константа равновесия (Кр) комплексного соединения называется константой нестойкости (Кн).
Чем меньше константа нестойкости, тем труднее распадается комплексный ион, тем он более устойчив.

Например:
[Cu(NH3)4]2+ ↔ Cu2+ + 4NH3

[AgCl2]- ↔ Ag+ + 2Cl-

Реакции в растворах комплексных соединений

Возможны 3 типа реакций:
Разрушение комплексного иона;
Внутрисферный обмен;
Обмен ионами внешней сферы
(при этом состав комплексного иона остаётся постоянным).

Разрушение комплексного иона(образование осадка)

Это возможно, когда образуется более устойчивая соль комплексообразователя с действующим на него ионом.

[Cu(NH3)4]2+ + S2- → CuS↓ + 4NH3
Kн = 2 ∙ 10-13 ПР = 6,0 ∙ 10-36

ПР < Кн
Комплекс разрушается, образуется осадок.

Внутрисферный обмен (трансформация)

Это возможно, когда образуется более прочный комплекс, обладающий меньшим значением КН.

[Fe(SCN)6]3- + 6F- → [FeF6]3- + 6SCN-
Kн = 2,9 ∙ 10-4 Kн = 4,2 ∙ 10-16

Кн(2) < Кн(1)
Комплекс разрушается, образуется новый комплекс, более прочный.

Обмен ионами внешней сферы
Это возможно в тех случаях, когда состав комплексного иона остаётся постоянным, а происходит обмен ионами внешней сферы.
K3[Fe3+(CN)6] + FeSO4 → KFe2+[Fe3+(CN)6]↓ + K2SO4
гексацианоферрат (III) калия гексацианоферрат (III) железа (II) калия
(турнбулева синь)

K4[Fe2+(CN)6] + FeCl3 → KFe3+[Fe2+(CN)6]↓ + 3KCl
гексацианоферрат (II) калия гексацианоферрат (II) железа (III) калия
(берлинская лазурь)

Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

Посмотрите также