2015-01-30
3046
Молекулярные соединения, образующие комплексные ионы, способные к существованию как в растворе, так в и кристалле, называют комплексными. При образовании комплексных соединений наблюдается взаимная координация взаимодействующих частиц, так называемое комплексообразование. Образующиеся сложные по составу частицы называются комплексными.
Например: Fe(CN)3 + 3KCN = K3[Fe(CN)6]
Ni(OH)2 + 6NH3 = [Ni(NH3)6](OH)2
В структуре комплексного соединения различают внутреннюю (координационную) и внешнюю сферы. Центральное место во внутренней сфере занимает комплексообразователь (чаще всего это ион металла
d– лемента). Вокруг комплексообразователя на близком расстоянии расположены (координированы) отрицательно заряженные ионы или нейтральные молекулы – лиганды. Число лигандов, координированных около комплексообразователя, называют координационным числом. При записи комплексного соединения внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. На более далеком расстоянии от комплексообразователя располагаются ионы внешней сферы. Например, K3[Fe(СN)6]: комплексообразователь – Fe3+, лиганды – ионы CN-, координационное число – 6, [Fe(СN)6]3- - внутренняя сфера, 3К+ - внешняя сфера.
|
|
|
Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме заряда комплексообразователя и зарядов лигандов.
В зависимости от заряда различают анионные комплексы, например, [Fe(СN)6]3-, [Al(OH)4]-; катионные комплексы, например, [Ni(NH3)6]2+, [Cr(H2O)4Cl2]1+; нейтральные комплексы, например, [Pt(NH3)2Cl2], [Cr(H2O)3F3]. Нейтральные комплексы не имеют внешней сферы.
В водных растворах комплексные соединения, проявляя свойства электролитов, диссоциируют на комплексный ион и ионы внешней сферы (первичная диссоциация):
K3[Fe(СN)6] ® 3К+ + [Fe(СN)6]3- (1)
Равновесие процесса первичной диссоциации (1) характеризуется константой диссоциации:
Образовавшийся комплексный ион в незначительной степени может подвергаться вторичной диссоциации, образуя составляющие его частицы (ионы, молекулы):
[Fe(СN)6]3- Û Fe3+ + 6CN- (2)
Равновесие процесса (2) характеризуется константой нестойкости:
Чем меньше константа нестойкости, тем более устойчив данный комплексный ион. Нейтральные комплексы электролитами не являются.
Существуют комплексные соединения с малоустойчивой внутренней сферой, которые распадаются в водном растворе на все составляющие ионы. Такие комплексные соединения называются двойными солями. Например,
KAl(SO4)2 ®K+ + Al3+ + 2SO42-
Пример 1. Определите заряд комплексного иона, координационное число (к.ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях:
а) K4[Fe(CN)6]; б) [Cr(H2O)2(NH3)3Cl]Cl2.
Решение. Заряд комплексного иона можно рассчитать по заряду внешней сферы, так как он равен заряду внешней сферы, но противоположен ему по знаку. Координационное число комплексообразователя равно числу лигандов, координированных вокруг него.
|
|
|
Степень окисления комплексообразователя определяется, исходя из того, что алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот.
а) K4[Fe(CN)6]
Заряд внешней сферы (4К+): (+1)×4 = 4+. Следовательно, заряд комплексного иона равен (4-): [Fe(CN)6]4-. Координационное число – число лигандов – равно 6. Степень окисления комплексообразователя (Fe+х) равна:
(+1)×4 + х + (-1)×6 = 0. Отсюда х = +2, (Fe+2)
Степень окисления комплексообразователя можно рассчитать и по заряду комплексного иона [Fex(CN)6]4-: х+ (-1)×6 = -4; х = +2 (Fe+2)
б) [Cr(H2O)2(NH3)3Cl]Cl2
Заряд внешней сферы (2Cl-) равен (2-). Следовательно, заряд комплексного иона равен (2+): [Cr (H2O) 2(NH3) 3Cl]2+. Координационное число (число лигандов) равно (2 + 3 +1) = 6. Степень окисления комплексообразователя (Cr+х) равна:
х + 0×2 + 0×3 + (-1)×1 + (-1)×2 = 0 х – 1 -2 = 0; х = +3 (Cr+3)
или [Crх(H2O)02(NH3)03Cl-1]2+ х + 0×2 + 0×3 + (-1) = +2; х = +3 (Cr+3)
Пример 2. составьте координационную формулу комплексного соединения по следующим данным: а) Co(NO2)3×2KCl×NH3; комплексообразователь – кобальт; координационное число равно 6; б) CrCl3×H2O×3NH3; комплексообразователь – хром; координационное число равно 6.
Решение.
а) В набор данных соединений Co(NO2)3×2KCl×NH3 входят 2 молекулы KCl, где К – щелочной металл (s – элемент), а комплексообразователями в основном выступают атомы d – элементов (в данном примере - кобальт). Следовательно, катионы калия будут образовывать внешнюю сферу и таким образом комплексный ион будет анионом. Во внутреннюю сферу комплексного аниона будут входить одна молекула NH3, три иона NO2- и два иона Cl-. Координационное число (число лигандов) равно (1+3+2)=6. Координационная формула комплексного соединения имеет вид: K2[Co(NH3)(NO2)3Cl2].
б) В наборе данных соединений CrCl3×H2O×3NH3 комплексообразователем является ион Cr3+. Координационное число равно 6. Исходя из того, что нейтральные молекулы в большинстве случаев входят во внутреннюю сферу комплексного соединения, то в данном примере внутреннюю сферу составят три молекулы NH3, одна молекула H2O, два иона Cl-. Третий хлорид-ион (Cl-) образует внешнюю сферу. Следовательно, комплексный ион будет катионом. Координационная формула комплексного соединения имеет вид: [Cr(NH3)3H2OCl2]Cl.
ЗАДАНИЯ
301.Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Cu(NH3)4]SO4, K2[PtCl6], K[Ag(CN)2]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения [Cu(NH3)4]SO4 и выражение для константы диссоциации и константы нестойкости.
302.Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений по следующим данным:
а) исходные соединения PtCl4 ×2H2O; к.ч. = 6; б) исходные соединения Cr(NO3)3×2NH3×4H2O; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
303.Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения KCl×СrCl3×2H2O; к.ч. = 6
б) исходные соединения СоCl3×H2O×4NH3; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
304.Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях Na[Ag(NO2)2], [Zn(NH3)4]SO4, K[SbBr6]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения Na[Ag(NO2)2] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
|
|
|
305. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях K3[Au(CN)2Br2], [Ni(NH3)6](NO3)2, K2[PtCl(OH)5]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения K3[Au(CN)2Br2] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
306. Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения AgCl×2NH3; к.ч. = 2;
б) исходные соединения 2NaOH×Pt(NO2)2; к.ч. = 4. Для одного из полученных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
307. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях K4[Fe(CN)6], [Co(NH3)5Cl]SO4, K2[HgI4]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения K2[HgI4] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
308. Определите, чему равен заряд следующих комплексных ионов [Cr(H2O)4Cl2]x, [HgBr4]x, [Fe(CN)6]x, если комплексообразователями являются Cr3+, Hg2+, Fe3+. Напишите координационные формулы соединений, содержащих эти комплексные ионы. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
309.Определите, чему равен заряд комплексных ионов [Cr(NH3)5NO2]x, [Pd(NH3)Cl3]x, [Ni(CN)4]x, если комплексообразователями являются Cr3+, Pd2+, Ni2+. Напишите координационные формулы соединений, содержащих эти комплексные соединения. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
310. Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 2KCN×Pd(CN)2; к.ч. = 4; б) исходные соединения Сr(NO2)3×5NH3; к.ч. = 6. Для одного из полученных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
|
|
|
311. Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 3NaCN×Fe(CN)2×NH3; к.ч. = 6; б) исходные соединения CoBr3×4NH3×2H2O; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
312.Напишите уравнения вторичной диссоциации и выражения для констант нестойкости комплексных ионов: [Ag(NH3)2]+, [Fe(CN)6]4-, [PtCl6]2-. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователей в этих ионах?
313.Константы нестойкости комплексных ионов [Co(CN)4]2-, [Hg(CN)4]2-, [Cd(CN)4]2- соответственно равны 8×10-20, 4×10-41, 1,4×10-17. В каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), ионов CN- больше? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов.
314. Напишите уравнения вторичной диссоциации и выражения для констант нестойкости комплексных ионов: [Ag(СN)2]-, [Ag(NH3)2]+, [Ag(SCN)2]-. Зная, что константы нестойкости соответственно равны
1,0×10-21, 6,8×10-8, 2,0×10-11, укажите, в каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), больше ионов Ag+.
315. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Ni(H2O)5Cl]Cl2, Na3[AlF6], [Co(NH3)6]Cl3. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения [Co(NH3)6]Cl3 и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
316. Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 2KCN×Fe(CN)3×H2O; к.ч.=6; б) исходные соединения NiCl2×5 H2O; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
317. Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 2KSCN×Pt(NO2)2; к.ч. = 4; б) исходные соединения CrCl3×3H2O×3NH3; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
318. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Co(NH3)5Br]Cl2, K2[PtI4], Na3[Al(OH)6]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения Na3[Al(OH)6] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости.
319.Какие комплексные соединения называются двойными солями? Напишите равнения диссоциации в водном растворе солей K4[Fe(CN)6] и NH4Fe(SO4)2. Для комплексного соединения определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя.
320. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(NH3)6]3+, [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6]3- соответственно равны 6,2×10-36, 1,0×10-37, 1,0×10-44. Какой из этих ионов является более прочным? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов и формулы соединений, содержащих эти ионы.
S – элементы (… ns1-2)*
321. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций, в которых газообразный водород играет роль окислителя, и в которых – роль восстановителя.
322. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия натрия с водородом, кислородом, азотом и серой. Назовите полученные соединения. Какую степень окисления приобретают атомы окислителя в каждой из этих реакций?
323. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой следующих соединений: пероксида натрия, сульфида натрия, гидрида кальция и нитрида натрия. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения.
324. Дайте краткую характеристику свойств пероксида натрия Na2O2. Напишите уравнения реакций: а) получения пероксида натрия; б) взаимодействия с водой; в) взаимодействия с серной кислотой; г) взаимодействия с оксидом углерода (IV). Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения.
325. Какие свойства может проявлять пероксид водорода H2O2 в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? На основании электронных уравнений напишите уравнения реакций взаимодействия пероксида водорода: а) с оксидом серебра (I); б) с иодидом калия.
326. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
NaCl ® NaOH ® Na2CO3 ® NaNO3 ® NaNO2.
Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора NaCl. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения.
327.Как можно получить гидрид и нитрид кальция? Напишите уравнения реакций взаимодействия этих соединений с водой. К окислительно-восстановительным реакциям составьте электронные уравнения.
328.Гидроксид какого из s-элементов проявляет амфотерные свойства? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия этого гидроксида а) с кислотой и б) со щелочью.
_______________________________________________________________
*Общая электронная формула, где n – главное квантовое число.
329.При пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду (раствор Са(ОН)2) образуется осадок, который при дальнейшем пропускании СО2 растворяется. Дайте объяснение этому явлению. Составьте уравнения реакций.
330.Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) бериллия с раствором щелочи; б) магния с концентрированной серной кислотой, имея в виду максимальное восстановление последней.
331.При сплавлении оксид бериллия взаимодействует с оксидом кремния (IV) и с оксидом натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций. О каких свойствах оксида бериллия говорят эти реакции?
332.Как можно получить карбид кальция? Что образуется при его взаимодействии с водой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения.
333.Как можно получить гидроксиды щелочных металлов? Почему щелочи необходимо хранить в хорошо закрытой посуде? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций, протекающих при насыщении гидроксида натрия: а) хлором; б) оксидом серы (IV); в) сероводородом.
334.Чем можно объяснить большую восстановительную способность щелочных металлов? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия металлического натрия: а) с водородом; б) с водой; в) с кислородом; г) с азотом.
335. Какие из s – элементов II группы периодической системы относятся к щелочно-земельным металлам? Назовите природные соединения этих металлов. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия одного из этих металлов с водой, с разбавленной азотной кислотой, с разбавленной и концентрированной серной кислотой.
336. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) кальция с водой; б) магния с азотной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.
337.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: CaCl2 ® Ca(NO3)2 ® CaCO3 ® CaO ® Ca(OH)2 ® Ca(HSO4)2
338.Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:
NaCl ® Na ® Na2O2 ® Na2О ® Na2SO4.
Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе расплава NaCl. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения.
339.Какие соединения называют: каустической содой, кристаллической содой, кальцинированной содой и поташем? Как получают их в промышленности? Напишите уравнения соответствующих реакций.
340.Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:
Сa ® СaH2 ® Сa(OН)2 ® СaСO3 ® Сa(НСO3)2.
Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения.
