СВОЙСТВА КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
I. Теоретический материал, необходимый для подготовки к лабораторной работе
Природа связи между комплексообразователем и окружающими его молекулами или ионами (лигандами) в комплексе. Дентатность лиганда. Моно- и бидентатные лиганды. Как определяется заряд комплексообразователя. Анионный, катионный и электронейтральный комплексы. Внешняя и внутренняя сфера комплексных соединений. Тип связи между внешней и внутренней сферой.
Названия комплексных соединений: анионных, катионных, электронейтральных.
Основное различие между двойной солью и комплексной. Диссоциация в воде двойных солей и комплексных соединений. Константа нестойкости комплексов. Причины образования и разрушения комплексных соединений.
II. Вопросы и упражнения для самостоятельной работы
1. Приведены примеры комплексных соединений:
а) K2[ZnCl4], д) K2[Zn(OH)4],
б) [Ni(NH3)6]Cl2, е) [Cr(NH3)3(H2O)3]Cl3,
в) [Pt(NH3)4Cl2], ж) K[AuBr4],
г) Na3[FeF6], з) Cu(NH3)4](OH)2.
Отметьте внутреннюю (координационную) и внешнюю сферы комплексов, укажите комплексообразователь и лиганды. Какие из соединений содержат катионный комплекс, какие – анионный и какие комплексы электронейтральны? Назовите эти соединения.
2. Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя в следующих комплексных соединениях и назовите их:
| а) K[PtCl4] | ж) H[Co(CN)4(H2O)2] |
| б) Ca[ZrF6] | з) Cu2[Fe(CN)6] |
| в) K3[Co(NO2)6] | и) [Cd(NH3)4](OH)2 |
| г) Na3[Ag(S2O3)2] | к) Na2[FeNO(CN)5] |
| д) [Cr(NH3)4(H2O)2]Br3 | л) [PtCl2(NH3)2] |
| е) [Pt(NH3)5Cl]Cl3 | м) [Cr(H2O)4PO4] |
3. Известно, что из раствора комплексной соли CoCl3 ∙ 6NH3 нитрат серебра осаждает весь хлор, а из раствора CoCl3 ∙ 5NH3 только 2/3 хлора. Исходя из этого, напишите координационные формулы обоих соединений и уравнения их диссоциации.
4. Из каких солей можно получить K3[Fe(CN)6]? Напишите уравнение реакции.
5.Напишите уравнения ступенчатой диссоциации в растворе следующих соединений и выражение констант нестойкости их комплексных ионов или электронейтральных комплексных молекул:
| a) [Cu(NH3)4]SO4 | д) (NH4)2[Fe(SO4)2] |
| б) [Co(H2O)2(NH3)4Cl]Cl2 | е) H[Co(H2O)2(CN)4] |
| в) Na2[Pt(OH)6] | ж) [Cr(NH3)3H2OCl2]Cl |
| г) [PtCl2(NH3)2] | з) [Cr(H2O)4PO4] |
6. Какой комплексный ион прочнее и почему? Чем Вы это можете подтвердить?
а) [Ag(NH3)2]+ или [Ag(CN)2]- ;
б) [Zn(NH3)4]2+ или [Cd(NH3)4]2+.
7. Какое основание является более сильным: Cu(OH)2 или [Cu(NH3)4](OH)2? Какая кислота сильнее: HCN или H[Ag(CN)2]? Дайте обоснованный ответ.
8. Чем объяснить, что раствор CdCl2 при действии щелочи дает осадок Cd(OH)2, а раствор [Cd(NH3)4]Cl2 осадка не образует?
9. Укажите основное отличие двойных солей от комплексных. К каким солям относятся: калийалюминиевые квасцы KAl(SO4)2, кристаллогидрат CuSO4 ∙ 5 H2O?
10. Что называется константой нестойкости комплексного иона? Пользуясь таблицей констант нестойкости комплексных ионов в Приложении, расположите в порядке повышения устойчивости следующие ионы: [Cd(H2O)4]2+, [Cu(CN)4]2-, [Ag(NH3)2]+, [HgI4]2-.
11*. Что происходит при действии раствора аммиака на Cu(OH)2? Рассчитайте и сравните концентрации ионов Cu2+ в насыщенном растворе Cu(OH)2 (ПР=2 ∙ 10-20) и в 0,1М растворе [Cu(NH3)4]2+ (Кн=9,3 ∙ 10-13), содержащем 0,2 моль/л избыточного NH3.
12.* 0,1М раствор [Ag(NH3)2]NO3 содержит 1 моль избыточного аммиака. При какой концентрации ионов Cl-, Br- и I- начнется образование соответствующего малорастворимого галогенида серебра?
III. Экспериментальная часть
Опыт 1. Диссоциация комплексной соли
В две пробирки налейте по 1 мл раствора FeCl3, в одну – прибавьте 1мл раствора NaOH, а в другую – раствора KSCN. Что образуется? На наличие какого иона в растворе FeCl3 указывают реакции с ионами OH- и SCN-?
Проведите аналогичные реакции, взяв вместо раствора FeCl3 раствор K3[Fe(CN)6]. Появляется ли осадок и какого он цвета? Изменяется ли цвет раствора? Есть ли в растворе этой соли свободные ионы Fe3+?
Напишите уравнение электролитической диссоциации комплексного соединения К3[Fe(CN)6]3 и молекулярные и ионно-молекулярные реакции реакций.
Опыт 2. Диссоциация двойной соли
Докажите наличие ионов NH4+, Fe3+ и SO42- в растворе железоаммонийных квасцов NH4Fe(SO4)2. Для этого следует в три пробирки налить одинаковые объемы раствора квасцов. В одну из них добавить раствор роданида калия, в другую – хлорида бария, а в третью пробирку добавить гидроксида натрия и осторожно нагреть.
Напишите уравнение электролитической диссоциации железоаммонийных квасцов и краткие ионно-молекулярные уравнения реакций.
В чем состоит сходство и различие между двойными солями и комплексными соединениями анионного и катионного типа?
Опыт 3. Образование и диссоциация соединений с комплексным катионом (аммиакаты d-элементов)
а) Сульфат тетраамминмеди (II)
Налейте в пробирку 10-15 капель сульфата меди (II) и по каплям прибавляйте 25%-ный раствор аммиака, встряхивая пробирку для лучшего перемешивания содержимого. Наблюдайте выпадение зеленовато-голубоватого осадка основной соли (CuOH)2SO4. Затем по каплям прибавляйте избыток раствора NH4OH до растворения осадка. Как меняется при этом цвет раствора и почему? Присутствие каких ионов обусловливает окраска исходного раствора и ее изменение?
Напишите уравнение реакции получения комплексной соли, учитывая, что координационное число Cu2+ равно четырем, и уравнение электролитической диссоциации этой соли в растворе.
Полученный раствор сохранить для опыта 6 г.
б) Комплексные основания никеля и кадмия
Получите осадки гидроксидов никеля и кадмия, добавляя к растворам их солей (3-4 капли) равный объем раствора щелочи. Осторожно слейте растворы с осадков или полоской фильтровальной бумаги удалите жидкую фазу. К осадкам добавьте по 5-6 капель 25%-ного раствора аммиака. Что происходит?
Напишите уравнения реакций образования гидроксидов никеля (II) и кадмия, их взаимодействия с аммиаком и уравнения электролитической диссоциации комплексных оснований (координационное число никеля принять равным шести, а кадмия – четырем). Какие основания являются более сильными: простые или комплексные? Почему?
в) Хлорид диамминсеребра
Налейте в пробирку 1-2 капли нитрата серебра и столько же раствора хлорида натрия или калия. Полученный осадок растворите в нескольких каплях 25%-ного раствора аммиака. Составьте уравнение реакций комплексообразования, учитывая, что координационное число Ag+ равно двум. Каков состав образующегося при этом комплексного иона?
Полученный раствор сохраните для опыта 6 а.