Задачи для самостоятельного решения

1. Сколько граммов перманганата калия потребуется для приготовления 500 см³ раствора с молярной концентрацией эквивалента KMnO₄ 0,1 моль/дм³?

2. На титрование 0,2343 г сульфита натрия в присутствии серной кислоты израсходовано 34,5 см³ раствора KMnO_4. Определить молярную концентрацию эквивалента перманганата калия в растворе.

3. К 189 мг сульфита натрия добавлено 12 см³ водного раствора йода. Непрореагировавшее количество йода оттитровали 5 см³ раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента Na₂S₂O₃ 0,6 моль/дм³. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента йода в растворе.

4. Навеска оксалата натрия растворена в мерной колбе вместимостью 500 см³. На титрование 20 см³ полученного раствора расходуется 21,4 см³ раствора KMnO₄, титр которого равен 0,0057 г/см³. Сколько граммов оксалата натрия в навеске образца?

5. К 25 см³ водного раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента KMnO₄ 0,05 моль /дм³ добавили раствор нитрита калия в серной кислоте, избыток перманганата калия оттитровали 5 см³ раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента H₂C₂O₄ 0,04 моль/дм³. Рассчитать массу нитрита калия в исходном растворе.

Решение задач приложить к отчету.

9. Тема 7. Реакции комплексообразования в методах объемного анализа. Комплексоны. Комплексонометрия. Индикаторы в методе комплексонометрии, требования к ним

Теоретические аспекты:

Комплексонометрия – метод объемного анализа, в основе которого лежат реакции комплексообразования. В качестве рабочего раствора (титранта) используется раствор хелатообразующего лиганда – комплексона, который в присутствии аммиачной буферной смеси образует с катионами металлов комплексные соединения в анализируемом растворе. Самый распространенный комплексон, который используется в аналитической практике – комплексон III (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) (см. лекционный материал), раствор которого называют трилон Б (условное обозначение Na₂H₂Y).

Титрование выполняют в присутствии аммонийного (аммиачного) буферного раствора. Точку конца титрования определяют с помощью металлоорганических индикаторов (металлохромных индикаторов), которые образуют с определяемыми катионами при тех же условиях окрашенные комплексные соединения, менее устойчивые, чем комплексы с титрантом трилоном Б.

В точке эквивалентности комплекс металла с индикатором разрушается, т.к. образуется более устойчивый комплекс катиона металла с трилоном Б, и индикатор выделяется в раствор, что приводит к резкому изменению окраски раствора: раствор приобретает окраску, обусловленную свободным индикатором.

При определении жесткости воды используют индикатор эриохром черный – Т (ЭХЧ-Т) – это сложная трехосновная органическая кислота, которая в зависимости от рН раствора образует по-разному окрашенные ионы:

H3Ind		H2Ind-		HInd2-		Ind3-
pH		6,3		6,3 – 11,2		> 11,2
		красный		синий		желтый

Комплексными или координационными соединениями (КС) являются многие биологически важные вещества: ферменты, витамины, переносчик кислорода - гемоглобин, пигмент растений - хлорофилл и др., многие лекарственные препараты. Поэтому знание их строения и основных свойств необходимо для дальнейшего усвоения биохимии, фармакологии и других дисциплин.

Если комплексное соединение построено ионно, то его называют по типу названия солей: первым называют анион, затем катион.

В названии комплексного иона (частный случай – заряд равен нулю) лиганды указывают прежде комплексообразователя. Лиганды перечисляют в алфавитном порядке независимо от их заряда. При помощи приставок ди-, три-, тетра-, гекса- указывают число лигандов. Если в названии самого лиганда уже имеется числитель, то число таких лигандов указывают при помощи греческих приставок бис-, трис-, тетракис-, гексакис. При этом собственное название лиганда заключают в обычные скобки.

Анионным лигандам дают окончание –о, а нейтральным лигандам приписывают их собственные названия. Особые названия имеют H₂O (аква) и HN₃ (аммин).

Например, в название комплексного соединения [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂, входят лиганды «хлоро» и «аммин», но прежде всего указывают аммиачные лиганды, затем хлоридные и, наконец, металл.

Степень окисления металла указывают в скобках римскими цифрами. Например, с учетом всех правил, комплекс [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂ следует назвать: хлорид пентамминхлорокобальт (III).

Если комплексный ион – анион, то к названию комплексообразователя добавляют суффикс – ат. Например: K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия – первым назван анион соединения независимо от того, является он комплексным ионом или внешнесферным.

Таблица 1 – Некоторые распространенные лиганды.

Лиганд	Название лиганда	Лиганд	Название лиганда
Br- Cl- CN- SCN- OH-	бромо- хлоро- циано- тиоцианато- гидроксо-	CrO42- NH3 H2O -NH2 en	оксалато аммин аква амино- этилендиамин

Изомерия КС:

Изомерами называют комплексные соединения, содержащие одни и те же группы атомов, но располагаются эти группы в молекулах по разному.

Различают несколько видов изомерии координационных соединений:

1. структурная изомерия:

– изомерия положения;

– координационная изомерия

2. стереоизомерия:

– геометрическая (цис-, транс-изомерия)

– оптическая изомерия.

Изомерия положения наблюдается тогда, когда частица-лиганд может координироваться различными атомами: например, нитрит-ион NO₂^- может координироваться через атом азота, тогда лиганд NO₂^- называют «нитро»; если координация через атом кислорода – «нитрито». В этом случае различаются химические и физические свойства комплексов: «нитро» - желтый, «нитрито» - красный. Анион SCN^- может координироваться либо через атом серы, либо через атом азота.

Координационная изомерия – когда одна и та же частица (ион) в одном случае выступает в роли лиганда, а в другом – находится вне координационной сферы. Например, соединение CrCl₃∙6H₂O существует в виде трех изомеров: [Cr(H₂O)₆]Cl₃ – фиолетовый цвет; [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂ · H₂O и [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl · 2H₂O – зеленый цвет.

Стереоизомерия – комплексные ионы имеют одинаковые химические связи, но различаются пространственным расположением.

Геометрическая (цис–транс–) не наблюдается в тетраэдрических комплексах, однако характерна для квадратно-плоскостных и октаэдрических.

Например, для комплекса [Pt(NH₃)₂Cl₂]:

Цис-изомер	Транс-изомер

Различаются не только химическими, физическими свойствами, но и биологической активностью. Так, например, цис-изомер [Pt(NH₃)₂Cl₂] проявляет ярко выраженную противоопухолевую активность, а транс-изомер – нет.

Оптические изомеры представляют собой несовместимые зеркальные отображения один другого. Такие молекулы или ионы называют хиральными. К числу хиральных молекул относятся ферменты.