рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Комплексные соединения, их состав и строение

Комплексные соединения, их состав и строение - раздел Химия, ПОСОБИЕ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ Комплексными Соединениями Называют Определенные Молекулярные Соединения, При ...

Комплексными соединениями называют определенные молекулярные соединения, при сочетании компонентов которых образуются положительно или отрицательно заряженные ионы, способные существовать как в кристалле, так и в растворе. (Гринберг А.А.)

Первые представления о комплексных соединениях возникли в конце 19 века на основе координационной теории Вернера (предложена в 1893 г.), которая обобщила многочисленные результаты исследований явления комплексообразования.

Комплексные соединения имеют «центральное строение». В центре стоит ион комплексообразователь, который называют центральным атомом или ионом. В непосредственной близости к нему располагаются ионы или молекулы (заместители, лиганды*, адденды**), образующие внутреннюю координационную сферу комплексного соединения.

Комплексообразователь характеризуют координационным числом, а лиганды – дентатностью. Число групп, непосредственно связанных с центральным атомом, называют координационным числом.

Дентатность*** - это способность лигандов к образованию координационной связи. Например: монодентатные лиганды (образуют одну связь): CN-, F-, Cl-, NH3, CO, H2O и др.; полидентатные (две и более связей): PO, C2O, SO, COи др. Комплексы, образованные полидентатными лигандами, называют хелатами, внутрикомплексными соединениями.

В настоящее время принято обозначать внутреннюю сферу термином комплекс и при написании формул заключать в квадратные скобки. Если комплексное соединение носит ионный характер, то у него есть внешняя сфера, образованная ионами, имеющими знак заряда, противоположный знаку заряда внутренней сферы. Разница между ионами внутренней и внешней сферы существенна. Связь центрального атома с лигандами осуществляется по донорно-акцепторному механизму, а ионы внешней сферы удерживаются за счет сил электростатического притяжения. В настоящее время для описания электронной структуры комплексных соединений, их строения, устойчивости, физических и химических свойств используют различные теоретические подходы, в том числе, в основном, теорию валентных связей, теорию кристаллического поля и теорию молекулярных орбиталей.

Наиболее просто и, вместе с тем, достаточно обоснованно образование комплексных соединений, широко используемых в аналитической химии, можно объяснить с позиций теории валентных связей. Например, образование аммиакатов можно рассматривать как образование комплексных ионов [NH4]+. Этот процесс осуществляется за счет неподеленной пары электронов атома азота в молекуле аммиака, при этом атом азота – донор электронов, а ион водорода – акцептор электронов.

В общем случае донорно-акцепторные координационные гибридные связи образуются за счет неподеленных пар электронов лигандов и свободных орбиталей ионов комплексообразователей. Лиганд играет роль донора, а комплексообразователь – роль акцептора электронов. Координационные связи возникают при перекрывании вакантных орбиталей центрального атома заполненными орбиталями лигандов.

Тип гибридизации и строение комплексных ионов в основном определяются электронной конфигурацией центрального атома и природой лигандов.

Рассмотрим образование комплексного иона [Cu(NH3)4]2+. Для этого запишем электронные конфигурации* атома меди, иона меди (II) и образующегося комплексного иона:

    3d       4s   4p  
Cu… ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­_ __ __ __

 

    3d       4s   4p  
Cu2+ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­_ __ __ __ __

Четыре пары неподеленных электронов азота (донор) в 4-х молекулах аммиака дают 4 координационные связи и образуется комплексный ион:

    3d       4s   4p  
[Cu(NH3)4]2+ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­_ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯

4 пары электронов

Для иона [Cu(NH3)4]2+ характерна sp3 гибридизация, он имеет структуру плоского квадрата. Приведем еще несколько примеров различной гибридизации при образовании комплексных ионов. Запишем электронную формулу иона Ni2+ и комплексного иона [Ni(NH3)6]2+:

    3d       4s   4p   4d        
Ni2+ ­¯ ­¯ ­¯ ­ ­_ __ __ __ __ __ __ __ __ __

 

    3d       4s   4p   4d        
[Ni(NH3)6]2+ ­¯ ­¯ ­¯ ­ ­ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ __ __ __

6 пар электронов

для него характерна sp3d2 гибридизация и октаэдрическое строение.

В комплексном ионе [Со(NH3)6]3+ орбитали гибридизованы по типу sp3d2. Электронные конфигурации атома, иона Со3+ и комплексного иона [Со(NH3)6]3+ запишутся:

    3d       4s   4p  
Cо… ­¯ ­¯ ­ ­ ­_ ­¯ __ __ __

 

    3d       4s   4p  
3+ ­¯ ­ ­ ­ ­_ __ __ __ __

 

    3d       4s   4p  
[Cо(NH3)6]3+ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯

 

Гибридизация идет за счет внутренних 3d – орбиталей.

Особенно устойчивы комплексы, в которых 4, 8, 12 или 16 связывающих электронов (координационные числа – 2, 4, 6 и 8). К ним относятся и комплексы с d2sp3 гибридизацией. Примером может служить комплексный ион [Fe(CN)6]4-. Разберем электронный механизм его образования. Атом железа имеет электронную формулу – 1s22s22p63s23p63d64s2. В гексацианоферрат (II) – ионе электронная оболочка центрального иона имеет 24 электрона (Fe2+, 26 – 2 = 24 электрона):

    3d       4s   4p   4d        
Fe2+ ­¯ ­ ­ ­ ­_ __ __ __ __ __ __ __ __ __

 

Ион Fe2+ имеет 4 незаполненных 3d орбитали, при возбуждении электроны спариваются и три 3d орбитали оказываются заполненными полностью, а две 3d орбитали освобождаются. Шесть лигандов CN- за счет шести неподеленных пар электронов атомов углерода (донор) предоставляют 12 электронов для образования 6 донорно-акцепторных (координативных) связей. При этом атом железа приобретает устойчивую электронную конфигурацию криптона (24 + 12 = 36 электронов). Электронная формула комплексного иона запишется:

    3d       4s   4p   4        
[Fe(CN)6]4- ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯ ­¯   _ _    

6 пар электронов

Подобным образом можно представить строение и других комплексных соединений.

Теория валентных связей, хотя и не дает достаточно полного объяснения природы координационной связи, все-таки позволяет предвидеть возможность замены одних лигандов в комплексном ионе другими, т.е. целенаправленно проводить процессы образования и разрушения комплексов, используемых в аналитической практике.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПОСОБИЕ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ... ГОУ ВПО ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... Э Р Оскотская...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Комплексные соединения, их состав и строение

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Чувствительность, специфичность и избирательность аналитических реакций
В качественном анализе большое значение имеет чувствительность аналитических реакций. Знание чувствительности реакций и умение рассчитать ее позволяют сознательно выбирать необходимые реактивы, бра

Гидролиз по катиону
Гидролизу по катиону подвергаются соли, в состав которых входят катионы, сильно поляризующие молекулы воды: однозарядные: NH4+, Cu+, Ag+;

Гидролиз по аниону
С молекулами воды образуют достаточно прочные водородные связи многие анионы, из них: однозарядные: CN-, NO2-, HCOO-, ClO-, CH3

Гидролиз по катиону и аниону
Соли, образованные катионами и анионами, в значительной степени поляризующими молекулы воды, гидролизуются и по катиону и по аниону. NH4+ + CN- + H2

Необратимый гидролиз
Возможность протекания гидролиза необходимо учитывать при сливании растворов солей, содержащих катионы и анионы, способные поляризовать молекулы воды.   Таблица IV.1

Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН растворов гидролизующихся солей
Динамическое равновесие в водных растворах гидролизующихся солей подчиняется закону действующих масс и может быть охарактеризовано константой гидролиза (Кгидр). Константой гидро

Вычисление ступенчатых констант гидролиза солей слабых двухосновных кислот
Выведенные выше формулы предназначены для вычисления Кгидр, hгидр, [Н+], рН растворов солей, являющихся бинарными электролитами, т.е. если гидролиз протекает только

Факторы, влияющие на степень гидролиза солей
Степень гидролиза – hгидр – дает количественную характеристику способности солей вступать в реакции гидролиза. Она зависит от природы гидролизующейся соли (чем меньше степень электролити

В качественном анализе
Явление гидролиза широко используется в химическом анализе для различных целей. 1. Для подавления гидролиза, что позволяет получать устойчивые при хранении растворы. Для этой цели в раство

Решение типовых задач
Задача 1. Вычислить константу гидролиза Кгидр, степень гидролиза hгидр и рН 0,01 М раствора хлорида аммония при t = 25 оС. Решение.

Использование процессов образования и растворения осадков в анализе
Реакции осаждении лежат в основе ряда аналитических операций и широко используются для различных целей анализа: 1. Обнаружение ионов в растворе (осадок – аналитический сигнал) по образован

Равновесие в системах осадок Û раствор. Произведение растворимости. Константа растворимости
При аналитических исследованиях очень важно знать последовательность осаждения ионов из раствора, полноту осаждения, растворимость осадков, условия образования осадков, условия переведения того или

Факторы, влияющие на растворимость осадков
В анализе – как качественном, так и количественном – большое значение имеет полнота осаждения. Любое малорастворимое соединение не полностью выпадет в осадок, а часть его всегда остается в растворе

Влияние избытка осадителя на полноту осаждения
Введение в раствор избытка одноименных ионов влечет за собой дополнительное выпадение осадка. Это явление очень широко используется в аналитической практике. Качественно наблюдаемый эффект можно об

Образование и растворение осадков
Осадок малорастворимого электролита образуется только тогда, когда ионное произведение (ИП) превысит при данной температуре величину его произведения растворимости. Если ИП < ПР – р-р н

Влияние на растворимость осадка других сильных электролитов. Солевой эффект
На растворимость осадков оказывают влияние не только сильные электролиты с одноименными ионами. В присутствии других сильных электролитов, не имеющих общих с осадком ионов, растворимость осадка изм

Решение типовых задач
Вычисление растворимости (Р) по произведению растворимости (ПР) Величины произведений растворимости для малорастворимых соединений приведены в та

По растворимости
Задача 1.Вычислить произведение растворимости бромида серебра, если растворимость его при этой температуре равна 7,28 · 10-7 моль/л. Решение. Составляем

Образование и растворение осадков
Задача 1. Образуется ли осадок при сливании равных объемов 0,0002 М раствора нитрата серебра и 0,0004 М раствора хлорида натрия? Температура растворов 20оС. ПРAgCl

Малорастворимых электролитов
Задача 1. В насыщенном растворе сульфата свинца концентрация сульфат-ионов увеличена в 100 раз. Чему станет равна концентрация ионов свинца? Как она изменится и во сколько раз? ПР

Солевой эффект
Задача 1. Вычислить растворимость сульфата бария в воде, в 0,01 молярном растворе хлорида натрия. ПР= 1,1·10-10.

Номенклатура комплексных соединений
В настоящее время общепринята рациональная номенклатура, основанная на рекомендациях Международного союза по чистой и прикладной химии*. Рассмотрим, как составить по этой номенклатуре назв

Константа нестойкости
В водных растворах комплексные соединения диссоциируют в две стадии. Первая стадия протекает по типу сильных электролитов, т.е. идет процесс полной диссоциации на внутреннюю и внешнюю сферу:

Решение типовых задач
Задача 1. Вычислить равновесную концентрацию иона меди Cu2+ и степень диссоциации комплексного иона в 0,01 М растворе [Cu(NH3)4]SO4, К

В анализе
Многие комплексные соединения обладают целым рядом свойств, таких как характерная окраска, высокая прочность, малая растворимость, открывающих широкие возможности использования процессов комплексоо

Органические реагенты в анализе
Реакции с органическими реактивами являются высокочувствительными и достаточно специфическими, что дает возможность широко использовать их как в качественном, так и в количественном анализе (в проб

Для самостоятельной работы
1. Назовите следующие комплексные соединения: а) [Co(NH3)3]Cl3; б) [Cu(NH3)4]SO4; в) [Al(H

Реакций
Реакции окисления–восстановления делят на три группы: внутримолекулярные, межмолекулярные и реакции диспропорционирования. 1. Внутримолекулярные – это реакции, протекающие с изменением сте

Окислительно-восстановительных реакций
Наиболее часто применяются два метода составления окислительно-восстановительных реакций: электронного баланса и ионно-электронный, его еще называют метод полуреакций. Метод электронного баланса до

В анализе
Реакции окисления-восстановления широко используются в аналитической химии для различных целей: для открытия ионов, для разделения смеси ионов, для переведения малорастворимых осадков в раствор, дл

Потенциалы. Уравнение Нернста
Способность терять или присоединять электроны различна у различных атомов, ионов или молекул. Количественной характеристикой способности электронов к переходу от одних атомов или ионов к д

Процессах. Константа равновесия
Химическое равновесие в обратимых окислительно-восстановительных реакциях можно охарактеризовать константой равновесия. Проведём вычисление константы равновесия на примере взаимодействия: Sn2+

Решение типовых задач
Задача 1. В каком направлении пойдёт реакция между оксидом свинца (IV) и иодидом калия в кислой среде в стандартных условиях? Решение. По табл. III находим стандарт

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги