Опыт 2. Получение гидроксокомплексов

В три пробирки поместите раздельно растворы солей цинка, хрома (III) и алюминия и в каждую из них добавьте по каплям раствор щелочи (NaOH или КОН). Наблюдать вначале выпадение осадков, а затем их растворение в избытке щелочи.

Написать уравнения проделанных реакций, учитывая, что образуются растворимые гидроксокомплексы, содержащие ионы [Zn(ОН)₄]^2-, [Cr(ОН)₆]^3- и [Al(ОН)₆]^3-.

Опыт 3. Получение и исследование комплексного соединения сульфата тетраамминмеди (II) [Cu(NH₃)₄]

Поместите в две пробирки по 10 капель раствора сульфата меди и добавьте в одну из них 2 капли хлорида бария. На присутствие какого иона указывает выпавший осадок? Во вторую пробирку внести кусочек гранулированного олова и наблюдать выделение на его поверхности красноватого налета меди.

Получите комплексное соединение меди, для чего поместите в пробирку 15-16 капель раствора сульфата меди и по каплям добавлять 25%-ный раствор аммиака. Наблюдайте растворение выпавшего вначале осадка основного сульфата меди и изменение цвета раствора при образовании комплексного сульфата тетраамминмеди (II). Полученный раствор разделите в две пробирки и проведите те же два опыта, которые были проделаны с раствором медного купороса. Выпадает ли осадок при добавлении хлорида бария? Выделяется ли медь на грануле олова?

Напишите уравнения всех проведенных реакций и уравнение электролитической диссоциации комплексного соединения меди.

Опыт 4. Разрушение комплекса при осаждении

комплексообразователя

Вначале проделайте предварительный опыт. Налейте в две пробирки по 1 – 2 капли раствора нитрата ртути (II) и прибавьте в одну из них 1 – 2 капли раствора щелочи, а в другую – столько же раствора сероводородной воды. Отметьте цвет образующихся малорастворимых соединений Hg(OH)₂ –HgO и HgS.

К 6 – 8 каплям раствора нитрата ртути (II) добавьте по каплям раствор иодида калия. Отметьте цвет образующегося осадка и его последующее растворение после добавления избытка раствора иодида калия. Напишите уравнения обеих реакций, учитывая, что координационное число ртути (II) равно в этом случае 4.

Полученный раствор тетраиодогидраргирата (II) калия [или, иначе, тетраиодомеркурата (II) калия], содержащий избыток иодида калия, разделите на две части. К одной из них добавьте несколько капель раствора щелочи, а к другой – сероводородной воды. Отметьте наблюдения. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации комплексного соединения ртути. Как влияет добавление щелочи и сероводорода на диссоциации комплексного иона? Объяснить, в каком случае легче разрушится комплексное соединение, учитывая, что произведение

растворимости Hg(ОН)₂ – величина порядка 10^-26, а HgS - 10^-52.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1 Что такое комплексообразователь, лиганд, внутренняя и внешняя сфера комплексного соединения?

2 Как определяется степень окисления и координационное число комплексообразователя?

3 Как классифицируются комплексы по характеру заряда и природе лигандов?

4 Как составляются название комплексных соединений?

5 Даны комплексные соединения:

K₂[ZnCl₄], [Zn (OH₂ )₄]Cl₂, K₂[Zn(OH)₄], [Ni (NH₃)₆]Cl₂, [Pt(NH₃)₄Cl₂] [Cr(NH₃)₃ (ОН₂)₃]Cl₃, K₃[FeF₆].

а) отметьте внутреннюю и внешнюю сферу комплексных соединений, комплексообразователь и лиганды;

б) определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя;

в) какие из соединений содержат катионный комплекс, какие – анионный и какие комплексы электронейтральны;

г) приведите названия соединений.

6 Что характеризует константа нестойкости комплексного соединения? Напишите выражение константы нестойкости для комплексного соединения К₄[Fe(СN)₆]. Как можно сместить равновесие диссоциации комплексного иона в правую сторону? Каковы последствия этого смещения?

7 Какова природа химической связи во внутренней сфере комплексного соединения?

8 Как можно по числу свободных валентных орбиталей комплексообразователя определить его координационное число и возможный тип гибридизации валентных орбиталей?

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Коррозия, т.е. самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического или электрохимического взаимодействия металлов со средой, относится к гетерогенным процессам. Различают газовую и электрохимическую коррозию. Газовая коррозия – коррозия металлов при высокой температуре газов. Важным фактором, определяющим скорость газовой коррозии (разрушение металла на единице поверхности в единицу времени), является сплошность образующихся пленок. При соотношении пленки сплошные, а при пленки могут быть сплошными и тормозить процесс коррозии.

Защита от газовой коррозии осуществляется легированием элементами, способствующими образованию пленок с высокими защитными свойствами, покрытиями и т.п.

При электрохимической коррозии на поверхности металлов и сплавов протекают одновременно два процесса: анодный – процесс окисления металлов:

Ме = Меⁿ⁺ + ne^-

и катодный – процесс восстановления ионов водорода:

2Н⁺ + 2е^- = Н₂

или восстановления молекул кислорода, растворенного в электролите:

О₂ + 2Н₂О + 4е^- = 4ОН^-

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются при протекании катодного процесса, называются деполяризаторами. В зависимости от характера катодного процесса различают коррозию с водородной и кислородной деполяризацией.

Электрохимическая коррозия может протекать только в том случае, когда равновесный электродный потенциал катодной реакции больше равновесного электродного потенциала анодной реакции.

На технических сплавах катодный и анодный процессы могут протекать раздельно на разных участках поверхности. Участки с более отрицательным потенциалом называются анодными, на них протекает анодный процесс, а участки с более положительным потенциалом – катодными, на них протекают катодные процессы. Катодные и анодные участки образуют коррозионные гальванические элементы, работа которых во многих случаях определяет скорость и характер коррозии.

Возникновение коррозионных гальванических элементов в большинстве случаев объясняется структурной неоднородностью (гетерогенностью) сплавов. Так, например, в углеродистых сталях роль катодных участков выполняет карбид железа – цементит, а роль анодных участков – остальная поверхность стали. Коррозионные элементы образуются также при контакте металлов с различными потенциалами. В этих случаях металл с более отрицательным потенциалом разрушается (работает анодом), а на металле с более положительным потенциалом протекает катодный процесс.

Образующиеся при коррозии с кислородной деполяризацией трудно растворимые гидроксиды металлов уменьшают скорость коррозии. Изменение рН среды может приводить к растворению пленки гидроксидов, в результате чего скорость коррозии увеличивается. Так, например, при коррозии цинка образуется Zn(OH)₂, который обладает амфотерными свойствами – растворяется в кислой и щелочной среде. Поэтому скорость коррозии цинка увеличивается как при уменьшении, так и при увеличении рН.

Для защиты от электрической коррозии применяются металлические и неметаллические покрытия, протекторная и катодная защита внешним током. Металлические покрытия в зависимости от соотношения электродных потенциалов покрытия и основного металла разделяются на анодные, когда потенциал покрытия более отрицательный, чем основного металла, и катодные, электродный потенциал которых более положительный.

При нарушении анодного покрытия, например, цинкового покрытия на стали, образуется пара Fe-Zn, в которой цинк работает анодом, а железо катодом и не разрушается. При нарушении катодного покрытия, например медного покрытия на стали, образуется пара Fe-Cu, в которой железо работает анодом и разрушается. Протекторная защита состоит в том, что к защищаемой детали, работающей в воде или почве, присоединяется металл с более отрицательным электродным потенциалом (протектор), в результате чего в паре железо-протектор железо работает катодом и не корродирует. При катодной защите внешним током защищаемая деталь присоединяется к катоду внешнего источника тока, а к аноду – дополнительный электрод. При этом защищаемая деталь работает катодом и не корродирует.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА