17.5. Химические свойства комплексных соединений
Для комплексных соединений прежде всего характерны те же свойства, что и для обычных соединений тех же классов (соли, кислоты, основания).
Если комплексное соединение кислота, то это сильная кислота, если основание, то и основание сильное. Эти свойства комплексных соединений определяются только наличием ионов H3O или OH . Кроме этого комплексные кислоты, основания и соли вступают в обычные реакции обмена, например:
[Cu(NH3)4]SO4 +
BaCl2 =
BaSO4
+
[Cu(NH3)4]Cl2
FeCl3 +
K4[Fe(CN)6]
= Fe4[Fe(CN)6]3
+
3KCl
Последняя из этих реакций используется в качестве качественной реакции на ионы Fe3 . Образующееся нерастворимое вещество ультрамаринового цвета называют " берлинской лазурью" [систематическое название – гексацианоферрат(II) железа(III)-калия].
Кроме этого в реакцию может вступать и сама комплексная частица, причем, тем активнее, чем она менее устойчива. Обычно это реакции замещения лигандов, протекающие в растворе, например:
[Cu(H2O)4]2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2 + 4H2O,
а также кислотно-основные реакции типа
[Zn(OH)4]2 + 2H3O = [Zn(H2O)2(OH)2] + 2H2O [Zn(H2O)4]2 + 2OH = [Zn(H2O)2(OH)2] + 2H2O
Образующийся в этих реакциях [Zn(H2O)2(OH)2] после выделения и высушивания превращается в гидроксид цинка:
[Zn(H2O)2(OH)2] = Zn(OH)2 + 2H2O
Последняя реакция – простейший пример разложения комплексного соединения. В данном случае она протекает при комнатной температуре. Другие комплексные соединения разлагаются при нагревании, например:
[Cu(NH3)4]SO4.H2O = CuSO4 + 4NH3 + H2O (выше 300 oС) 4K3[Co(NO2)6] = 12KNO2 + 4CoO + 4NO + 8NO2 (выше 200 oС) K2[Zn(OH)4] = K2ZnO2 + 2H2O (выше 100 oС)
Для оценки возможности протекания реакции замещения лигандов можно использовать спектрохимический ряд, руководствуясь тем, что более сильные лиганды вытесняют из внутренней сферы менее сильные.
[предыдущий раздел] |
[содержание] |
[следующий раздел] |
17.6. Изомерия комплексных соединений
Изомерия комплексных соединений связана 1) с возможным различным расположением лигандов и внешнесферных частиц, 2) с различным строением самой комплексной частицы.
К первой группе относится гидратная (в общем случае сольватная) и ионизационная изомерия, ко второй – пространственная и оптическая.
Гидратная изомерия связана с возможностью различного распределения молекул воды во внешней и внутренней сферах комплексного соединения, например: [Cu(H2O)2Br2] (цвет красно-коричневый) и [Cu(H2O)4]Br2 (цвет голубой).
Ионизационная изомерия связана с возможностью различного распределения ионов во внешней и внутренней сфере, например: [Co(NH3)5Br]SO4 (пурпурного цвета) и [Co(NH3)5SO4]Br (красного цвета). Первое из этих соединений образует осадок, реагируя с раствором хлорида бария, а второе – с раствором нитрата серебра.
Пространственная (геометрическая) изомерия, иначе называемая цис-транс изомерией, характерна для квадратных и октаэдрических комплексов (для тетраэдрических невозможна). Пример: цис-транс изомерия квадратного комплекса [Pt(NH3)2Cl2]
Оптическая (зеркальная) изомерия по своей сути не отличается от оптической изомерии в органической химии и характерна для тетраэдрических и октаэдрических комплексов (для квадратных невозможна).
Комплексное
(координационное) соединение, комплексная
частица, комплексообразователь, лиганды,
дентатность лиганда, координационное
число, координационный полиэдр, внутренняя
сфера, внешняя сфера, аквакомплексы,
гидроксокомплексы, аммиакаты,
ацидокомплексы, гидридные комплексы,
карбонильные комплексы, анионгалогенатные
комплексы, спектрохимический ряд
лигандов
1.В
следующих комплексных соединениях
укажите центральный атом, лиганды,
внутреннюю и внешнюю сферы; определите
заряд комплексной частицы, степень
окисления центрального атома и его
координационное число. Назовите эти
соединения и укажите к какому классу
комплексов относятся комплексные
частицы, входящие в состав соединений
и к какому классу химических веществ
относится каждое из этих соединений.
а) [Zn(NH3)4](NO3)2; б) [Cr(CO)6]; в) K3[Co(NO3)6].H2O; г) Ca[Cr(NH3)2(NCS)4]2; д) [Cu(NH3)4]SO4.H2O; е) [K(H2O)6][Cr(H2O)6](SO4)2; ж) [H3O]3[FeCl6].H2O; и) K[Ag(CN)2]; к) Na3[FeF6]; л) Na[Sb(OH)6]; м) K2[HgI4]; н) [Cr(H2O)6]Cl3; п) [Cr(H2O)4Cl2]Cl.2H2O; р) Cs[ICl4]; с) H[AuCl4]; т) K[I(I)2]; у) Li[AlH4]; ф) [Cu(NH3)4](OH)2; х) [N(CH3)4]Cl; ц) [P(C6H5)4][B(C6H5)4]; ?) [H3O][AuBr4].4H2O; o) [PCl4][PCl6]. 2.Составьте формулы следующих комплексных соединений: гексахлоропалладат(IV) аммония; дихлороаргентат(I) цезия; гидроксотрихлороаурат(III) оксония; гексабромоиридат(III) калия; сульфат дихлоротетраамминкобальта(III); тетрагидридоборат цезия; гексакарбонилхром. 3.Молекула гидразина способна присоединять один или два протона и образовывать соли с сильными кислотами. Составьте структурные формулы двух разных сульфатов гидразиния. 4.Если возможно присоединение протона к молекуле воды с образованием иона оксония, то почему не происходит присоединение второго протона с использованием второй неподеленной пары электронов атома кислорода? 5.Объясните, почему невозможна следующая реакция: Fe3 + 6H3O = [Fe(H3O)6]9 . 6.Из водного раствора, содержащего 0,04 моля комплексного соединения состава PtCl4.3NH3, при добавлении нитрата серебра осаждается 0,04 моля хлорида серебра. По результатам этого опыта составьте координационную (предельно упрощенную структурную) формулу соединения. 7.Из водного раствора, содержащего 0,2 моля комплексного соединения состава CoBr3.5NH3, при добавлении избытка раствора нитрата серебра осаждается 0,4 моля бромида серебра. По результатам этого опыта составьте координационную формулу соединения. 8.Составьте схему валентных орбиталей центрального атома, определите тип гибридизации АО этого атома и строение следующих комплексных частиц:
а) [Pb(OH)3] ; б) [Sb(OH)6] ; в) [Zn(CN)4]2 ; г) [Al(H2O)6]3 ; д) [Zn(H2O)4]2 ; е) [Fe(CN)6]3 ; ж) [Mn(CN)6]3 ; и) [Mg(H2O)6]2 ; к) [Be(H2O)4]2 ; л) [Ag(NH3)2] ; м) [Cu(NH3)2] ; н) [Au(CN)2] ; п) [Cu(NH3)4]2 ; р) [MnCl6]2 ; с) [Cu(CN)2] ; т) [SnF3] ; у) [Be(OH)4]2 ; ф) [Sn(OH)6]2 ; х) [Fe(H2O)6]3 ; ц) [Ni(H2O)6]2 ; ч) [Au(CN)4] .
9.Определите
общее число возможных изомеров
комплексного соединения CrCl3.5H2O,
составьте их формулы и названия.
10.Осуществите следующие превращения:
а)
CuSO4 
CuI 
Na3[Cu(S2O3)2]
Cu2S;
б)
Cu2O
[Cu(NH3)2]OH 
H[CuCl2];
в)
CuSO4
(CuOH)2SO4
[Cu(NH3)4]SO4 
CuSO4;
г)
AgNO3 
AgCl
[Ag(NH3)2]Cl
AgI
Na3[Ag(S2O3)2]
Ag2S;
д)
FeCl3 
Na3[Fe(H2O)4(NCS)2] 
Na3[FeF6];
е)
CoCl2
[Co(NH3)6] 
[Co(NH3)6]Cl2(OH);
ж)
Hg(NO3)2
HgI2
[HgI4]2
HgS.
Опыт
1. Образование
аквакомплекса. 1
микрошпатель безводного сульфата меди
поместить в пробирку и по каплям добавить
воду. Наблюдать происходящие изменения.
Составить химические уравнения
протекающих процессов.
Опыт 2. разрушение аквакомплекса. 1 микрошпатель гептагидрата сульфата никеля поместить в пробирку. Пробирку закрепить в штативе и сначала осторожно, а затем интенсивно нагреть на открытом пламени. Отметить изменения цвета соли. Зная, что на первом этапе удаляется одна молекула воды, а на втором шесть, составить, структурную формулу исходного соединения.
Опыт 3. Образование аммиакатов. К раствору сульфата меди, полученному в первом опыте, добавить 5 - 6 капель раствора аммиака. Наблюдать изменение окраски. То же проделать с раствором сульфата никеля. Составить ионные уравнения реакции.
Опыт 4. Разрушение аммиаката. К раствору, содержащему аммиакат меди, полученный в предыдущем опыте, добавить несколько капель разбавленной серной кислоты до изменения окраски раствора. Составит уравнения реакций и объяснить происходящие изменения.
Опыт 5. Образование и разрушение гидроксокомплекса. K ?anoai?o noee oeiea (3-4 капли) добавить по каплям ?anoaвор щелочи. Наблюдать образование и дальнейшее растворение осадка. Затем в полученный раствор по каплям добавить соляную кислоту до растворения первоначально выпадающего осадка. Составит уравнения реакций и объяснить происходящие изменения.
Опыт 6. Получение ацидокомплексов. К 2-3 каплям раствора хлорида железа(III) добавить ii eaieyi 8 eaiaeu ?anoai?a oeioeaiaoa (роданида) аммония. Затем добавить раствор фторида натрия до обесцвечивания. Составить уравнения реакций и объяснить изменение цвета раствора.
Опыт 7. Получение полигалогенида. 2-3 кристаллика йода поместить в пробирку и добавить в нее 2 капли воды. Что происходит? Добавить в пробирку 5-6 капель раствора йодида калия и перемешать. Наблюдать происходящие изменения. оставить уравнение реакции.