Геометрическая структура КС и тип гибридизации 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Геометрическая структура КС и тип гибридизации



К.ч. Тип гибридизации Геометрическая структура Пример
  sp Линейная [Ag(NH3)2]+
    sp3 d2sp d3s   Тетраэдрическая     [Ni(NH3)4]2+ [BF4]-
  sp2d1 Квадратно-плоскостная   [Cu(NH3)4]2+ [Pt(NH3)2Cl2]
    d2sp3 sp3d2 dsp3d.   Октаэдрическая     [Fe(CN)6)]3- [Fe(CN)6)]4-
  sp3d Тригональная бипирамида  
  d4s d2p3 d2sp2 d4p Квадратная пирамида  

Окраска комплексного соединения определяется длиной волны поглощаемого света (табл. 46): длина волны падающего света l =с/n связана с энергией расщепления D = сh/l. При этом, энергия поглощаемого кванта света должна быть точно равна энергии расщепления D. Для большинства 2-х зарядных комплексообразователей энергия расщепления D отвечает частоте n в пределах от 8000 до 14000 см-1, что соответствует энергии от 95 до 140 кДж/моль.

Таблица 46

Видимый спектр длин волн (нм) и окраска КС при их поглощении

Фиолетовый 400 – 420 Жёлтый 575 – 585
Голубой 424 – 490 Оранжевый 585 – 647
зелёный 490 – 575 Красный 647 – 710

 

поглощение фиолетовый синий голубой сине-зелёный зелёный
окраска вещества зелёно-жёл- тый жёлтый оранжевый красный пурпурный

 

Определив число неспаренных электронов в КС, выясняют степень окисления комплексообразователя, тип гибридизации его орбиталей и, как следствие, пространственное строение.

Реакционная способность КС обусловлена участием в гибридизации внешних d–орбиталей и наличия у комплексообразователей свободных «внутренних» d–орбиталей. КС с внешней гибридизацией - sp3d2 более реакционноспособны, чем с КС с внутренней гибридизацией - d2sp3 (например, [Fe(H2O)6]2+ и [Fe(CN)6)]4-).

Распределение электронов по d - АО влияет на устойчивость комплексов: наиболее устойчивы (при прочих равных условиях) комплексы с заполненными и наполовину заполненными подуровнями.

Таким образом, ТКП объясняет многие свойства комплексов, связанных с заполнением электронами "внутренних" d - АО: устойчивость, теплоты реакций, магнитные свойства; она успешно предсказывает спектры (цветность) комплексов.

Недостатком ТКП является то, что она плохо учитывает основной вклад в энергию связей, имеющий обычно донорно-акцепторную природу. Поэтому одновременное применение двух теорий - ТВС и ТКП - дает взаимно дополняющие сведения.

Теория молекулярных орбиталей (ТМО) позволяет получить более богатую информацию о строении и свойствах комплексов (она, в частности, объясняет спектрохимический ряд, что не делает ТКП). Однако ТМО больше подходит для качественных описаний и оценок.

Таким образом, координационными называются химические соединения разных типов и агрегатных состояний с устойчивой координацией лигандов вокруг центрального атома или иона, которые образуются из более простых исходных структур по возможным для них механизмам взаимодействия.

Комплексообразование расширяет возможный диапазон валентности, число связей увеличивается за счёт вовлечения большого числа электронов и незаполненных орбиталей.

 

7.2. Контрольные вопросы и задания

1. Состав КС: комплексный ион, центральный атом, лиганды, координационное число нейтрального атома. Внутренняя и внешняя сферы КС.

2. Степень окисления комплексообразователя и заряд комплексного иоа. Номенклатура КС. Назовите: а) K[AuBr4], б) Na3[Ag(S2O3)2], в) [Cr(H2O)(NH3)4Br]Cl2. Укажите в них внешнюю и внутреннюю сверы, комплексообразователь, его степень окисления, заряд комплексного иона, лиганды.

3. Напишите структурные формулы КС: нитрата тетраамминомеди (II), хлорида дибромотетраамминоплатины (IV), амминопентахлороплатинат (IV) калия, тетрацианоцинкат (II) тетраамминомеди (II), трихлоротриамминокобальт. К какому типу относится каждое из комплексных соединений?

4. Представьте координационные формулы следующих соединений: а) 3NaF·AlF3, б) NH4Br·CuBr2·2NH3, в) CoCl2·4NH3·H2O, г) 2Ba(OH)2·Cu(OH)2.

5. Укажите донор и акцептор в комплексных ионах: [BH4]-, [Al(H2O)6]3+, [HgI4]2-, [Cr(NH3)5Cl]+, [Pt(H2O)(NH3)2OH]+

6. Какие типы гибридизации наблюдаются в случае образования КС? Приведите примеры.

7. Константа нестойкости и константа устойчивости КС. Способы разрушения КС.

8. Применение КС в медицине и фармации.

 

Примеры решения задач

Пример 1. Определите заряд комплексного иона, координационное число (к.ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях: а) K4[Fe(CN)6]; б) Na[Ag(NO2)2]. Представленные соединения назовите.

Решение. Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположный по знаку. Координационное число равно числу лигандов. Степень окисления комплексообразователя определяется так же, как степень окисления атома в любом соединении.

K4[Fe 2+ (CN)6] 4- - к.ч. = 6, гексацианоферрат (II) калия;

Na[Ag + (NO2)2] 1- - к.ч. = 2, динитритоаргентат (I) натрия.

Пример 2. Напишите выражение для константы нестойкости комплекса [Fe(CN)6]4-.

Решение. Комплексная соль, являясь сильным электролитом, в водном растворе необратимо диссоциирует на ионы внешней и внутренней сфер:

K4[Fe(CN)6] = 4К+ + [Fe(CN)6]4-.

Комплексный ион диссоциирует обратимо и в незначительной степени:

[Fe(CN)6]4- ↔ Fe2+ + 6CN-

Этот процесс характеризуется константой нестойкости комплекса:

Чем меньше Кн, тем более прочен данный комплекс.

7.4. Индивидуальные задания

Задание 1. Решите задачи своего варианта (табл. 47).

Таблица 47

Варианты контрольного задания

Вариант Условия задания
  1. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях: а) [Cu(NH3)4]SO4; б) K2[PtCl6]; в) K[Ag(CN)2]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Назовите. 2. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(NH3)6]3+, [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6]3- соответственно равны 6,2 · 10-36; 1 · 10-37; 1 · 10-44. Какой из этих ионов является более прочным? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов и формулы соединений, содержащих эти ионы. Назовите их.
  1. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число сурьмы в соединениях: а) Rb[SbBr6]; б) K[SbCl6]; в) Na[Sb(SO4)2]. Как диссоциируют этих соединений в водных растворах? Назовите. 2. Определите степень окисления комплексообразователя в следующих комплексных ионах: а) [Cr(H2O)4Br2]+; б) [AuCl4]-; в) [Hg(CN)4]2-; г) [Cd(CN)4]2-. Напишите выражения для констант нестойкости и уравнения диссоциации этих комплексных ионов в водных растворах.
  1. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений кобальта: а) CoCl3 · 6NH3; б) CoCl3 · 5NH3; в) CoCl3 · 4NH3. Координационное число кобальта (III) равно шести. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. 2. Напишите формулы комплексных неэлектролитов: а) тетраамминфосфатохром; б) диамминдихлороплатина; в) триамминтрихлорокобальт; г) диамминтетрахлороплатирна. В каждом из комплексов указать степень окисления комплексообразователя.
  1. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений серебра: а) AgCl · 2NH3; б) AgCN · KCN; в) AgNO2 · NaNO2. Координационное число серебра равно двум. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. 2. Определите степень окисления комплексообразователя в следующих комплексных ионах: а) [Fe(CN)6]4-; б) [Ni(NH3)5Cl]+; в) [Co(NH3)2(NO2)4]-. Напишите формулы соединений, содержащих эти комплексные ионы и назовите их.

 

 

Продолжение табл. 47

  1. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений кобальта: а) 3NaNO2 · Co(NO2)3; б) CoCl3 · 3NH3 · 2H2O; в) 2KNO2 · NH3 · Co(NO2)3. Координационное число кобальта (III) равно шести. Напишите уравнения их диссоциации в водных растворах. 2. Хлорид серебра растворяется в растворах аммиака и тиосульфата натрия. Дайте этому объяснение и напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.
  1. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений платины: а) PtCl2 · 3NH3; б) PtCl2 · NH3 · KCl; в) PtCl2 · 2NH3. Координационное число платины (II) равно четырем. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое из соединений является комплексным неэлектролитом? 2. Из сочетания частиц Cr3+, H2O, Cl-, K+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений хрома, одна из которых [Cr(H2O)6]Cl3. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах.
  1. Определите, чему равен заряд следующих комплексных ионов: а) [Cr(NH3)5NO3]; б) [Pt(NH3)Cl3]; в) [Ni(CN)4], если комплексообразователями являются Cr3+, Pt2+, Ni2+. Напишите формулы соединений, содержащих эти комплексные ионы и назовите их. 2. 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 СN- больше?
  1. Из сочетания частиц Co3+, NH3, NO2-, K+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений кобальта, одна из которых [Co(NH3)6](NO2)3. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах. 2. Напишите 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?
  1. Определите, чему равен заряд следующих комплексных ионов: а) [Cr(H2O)4Cl2]; б) [HgBr4]; в) [Fe(CN)6], если комплексообразователями являются Cr3+, Hg2+, Fe3+. Напишите формулы соединений, содержащих эти комплексные ионы и назовите их.

 

Продолжение табл. 47

  2. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений а) CoCl2 · 4NH3 · H2O; б) 3NaF · AlF3; в) 2Ba(OH)2 · Cu(OH)2. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах и назовите их.
  1. Напишите выражения для констант нестойкости следующих комплексных ионов: [Ag(CSN)2]-, [Ag(NH3)2]+, [Ag(CN)2]-. Зная, что они соответственно равны 1 · 10-21, 6,8 · 10-8, 2 · 10-11, укажите, в каком растворе, содержащем эти ионы, при равной молярной концентрации ионов больше. 2. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях: а) K[AuBr4]; б) Na3[Ag(S2O3)2]; в) [Cr(H2O)(NH3)4Br]Cl2. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Назовите.
  1. Найдите заряды комплексных частиц и укажите среди них катионы, анионы и неэлектролиты: а) [Cr(OH)6]; б) [Co(NH3)3(NO2)3]; в) [Cu(H2O)4]. 2. При прибавлении раствора KCN к раствору [Zn(NH3)4]SO4 образуется растворимое комплексное соединение K2[Zn(CN)4]. Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции. Константа нестойкости какого иона, [Zn(NH3)4]2+ или [Zn(CN)4]2-, больше? Почему?
  1. Напишите уравнения диссоциации солей K3[Fe(CN)6] и NH4Fe(SO4)2 в водном растворе. К каждой из них прилили раствор щелочи. В каком случае выпадает осадок гидроксида железа (III)? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. Какие комплексные соединения называют двойными солями? 2.. Найдите заряды комплексных частиц и укажите среди них катионы, анионы и неэлектролиты: а) [Co(NH3)5Cl]; б) [Cr(NH3)4PO4]; в) [Ag(NH3)2].
  1. Напишите в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения обменных реакций, происходящих между: а) K4[Fe(CN)6] и CuSO4; б) Na3[Co(CN)6] и FeSO4; в) K3[Fe(CN)6] и AgNO3, имея в виду, что образующиеся комплексные соли нерастворимы в воде. Назовите их. 2. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений а) 2NH4Br · 2NH3 · CuBr2; б) 2KF · MoF6; в) CrCl3 · 2H2O · 3NH3. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах и назовите их.

 

 

Окончание табл. 47

  1. Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений платины: а) PtCl4 · 6NH3; б) PtCl4 · 4NH3; в) PtCl4 · 2NH3. Координационное число платины (IV) равно шести. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Какое из соединений является комплексным неэлектролитом? 2.. К раствору, содержащему 0,2335 г комплексной соли CoCl3 · 4NH3, добавили в достаточном количестве раствор AgNO3. Масса осажденного AgCl составила 0,1435 г. Определите координационную формулу соли.
  1. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях: а) K4[Fe(CN)6]; б) K4[TiCl8]; в) K2[HgI4]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах. Назовите. 2. Известны две комплексные соли кобальта, соответствующие одной и той же эмпирической формуле CoBrSO4 · 5NH3. Различие между ними проявляется в том, что раствор одной соли дает с BaCl2 осадок, но не образует осадка с AgNO3, раствор же другой соли, наоборот, дает осадок с AgNO3, но не дает осадка с BaCl2. Напишите координационные формулы обеих солей, назовите, напишите уравнения соответствующих реакций и уравнения их диссоциации на ионы.

7.5. Тестовые задания

1. Степень окисления центрального атома в K3[Fe(CN)6]:

а) +6 б) +3 в) +4 г) +2

2. Металл, имеющий наибольшую способность к комплексообразованию:

а) К б) Al в) Na г) Sr

3. КС, образующиеся при добавлении к осадку хлорида серебра раствора аммиака:

а)[Ag(NH3)2]2OH б)[Ag(NH3)2]NO3 в)[Ag(NH3)2]Cl г)[AgNH3]

4. Заряд комплексного иона в соединении K3[Fe(CN)6]:

а) 1- б) 2- в) 3- г) 4-

5. Заряд иона комплексообразователя в соединении K4[Fe(CN)6]:

а) 1+ б) 2+ в) 3+ г) 4+

6. Координационное число комплексообразователя в КС [Ag(NH3)2]Cl:

а) 1 б) 2 в) 3 г) 5

7. Соединение, образующееся при взаимодействии Zn(OH)2 c NaOH:

а) ZnO б) Na2[Zn(OH)4] в) Na2O г) H2ZnO2

8. Заряд комплексообразователя в КС тетрагидроксоалюмината натрия:

а) 0 б) +3 в) +6 г) +4

9. Заряд комплексного иона в соединении Na3[AlF6]:

а) 3- б) 3+ в) 6- г) 6+

10. Вещество, являющееся неэлектролитом:

а)K2[Cu(CN)4] б)[Pt(NH3)2Cl2] в)(NH4)2Fe(SO4)2 г)[Ag(NH3)2]Cl



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 864; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.222.169.53 (0.035 с.)