Sudėtingi junginiai

Paskaitos santrauka

Tikslai. Formuoti idėjas apie sudėtingų junginių sudėtį, struktūrą, savybes ir nomenklatūrą; ugdyti gebėjimus nustatyti kompleksuojančių medžiagų oksidacijos laipsnį, sudaryti kompleksinių junginių disociacijos lygtis.
Naujos koncepcijos: kompleksinis junginys, komplekso formuotojas, ligandas, koordinacinis skaičius, komplekso išorinė ir vidinė sferos.
Įranga ir reagentai. Stovas su mėgintuvėliais, koncentruotu amoniako tirpalu, vario(II) sulfato, sidabro nitrato, natrio hidroksido tirpalais.

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

Laboratorinė patirtis. Į vario (II) sulfato tirpalą įpilkite amoniako tirpalo. Skystis taps intensyviai mėlynos spalvos.

Kas nutiko? Cheminė reakcija? Iki šiol nežinojome, kad amoniakas gali reaguoti su druska. Kokia medžiaga susidarė? Kokia jo formulė, struktūra, pavadinimas? Kokiai junginių klasei jis priklauso? Ar amoniakas gali reaguoti su kitomis druskomis? Ar yra panašių ryšių? Į šiuos klausimus turime atsakyti šiandien.

Norint geriau ištirti kai kurių geležies, vario, sidabro, aliuminio junginių savybes, mums reikia žinių apie sudėtingus junginius.

Tęskime savo patirtį. Gautas tirpalas yra padalintas į dvi dalis. Į vieną dalį įpilkime šarmo. Vario (II) hidroksido Cu (OH) 2 nusodinimo nepastebėta, todėl tirpale nėra dvigubai įkrautų vario jonų arba jų yra per mažai. Iš to galime daryti išvadą, kad vario jonai sąveikauja su pridėtu amoniaku ir sudaro keletą naujų jonų, kurie nesudaro netirpaus junginio su OH - jonais.

Tuo pačiu metu jonai išlieka nepakitę. Tai galima pamatyti į amoniako tirpalą įpylus bario chlorido tirpalo. Iš karto iškris baltos BaSO 4 nuosėdos.

Tyrimais nustatyta, kad tamsiai mėlyną amoniako tirpalo spalvą lemia jame esantys kompleksiniai 2+ jonai, susidarę prie vario jono prijungus keturias amoniako molekules. Vandeniui išgaruojant, prie jonų jungiasi 2+ jonai, o iš tirpalo išsiskiria tamsiai mėlyni kristalai, kurių sudėtis išreiškiama formule SO 4 H 2 O.

Kompleksiniai junginiai yra junginiai, kuriuose yra sudėtingų jonų ir molekulių, kurios gali egzistuoti tiek kristalinės formos, tiek tirpaluose.

Sudėtinių junginių molekulių arba jonų formulės paprastai sudaromos laužtiniai skliaustai. Sudėtiniai junginiai gaunami iš įprastų (nesudėtingų) junginių.

Sudėtingų junginių gavimo pavyzdžiai

Sudėtingų junginių struktūra nagrinėjama remiantis koordinavimo teorija, kurią 1893 m. pasiūlė šveicarų chemikas Alfredas Werneris, Nobelio premijos laureatas. Jo moksline veikla vyko Ciuricho universitete. Mokslininkas susintetino daug naujų kompleksinių junginių, susistemino anksčiau žinomus ir naujai gautus kompleksinius junginius bei sukūrė eksperimentinius jų sandaros įrodinėjimo metodus.

A. Verneris (1866–1919)

Remiantis šia teorija, išskiriami sudėtingi junginiai kompleksą sudarantis agentas, išorės ir vidinė sfera. Kompleksą sudarontis agentas paprastai yra katijonas arba neutralus atomas. Vidinė sfera yra tam tikras skaičius jonų arba neutralių molekulių, kurios yra stipriai susijusios su kompleksą sudarončiu agentu. Jie vadinami ligandai. Ligandų skaičius lemia koordinacinis numeris(KN) komplekso formuotojas.

Sudėtingo junginio pavyzdys

Pavyzdyje nagrinėjamas junginys SO 4 H 2 O arba CuSO 4 5H 2 O yra kristalinis vario (II) sulfato hidratas.

Apibrėžkime kitų kompleksinių junginių sudedamąsias dalis, pavyzdžiui, K 4 .
(Nuoroda. Medžiaga, kurios formulė HCN yra cianido rūgštis. Ciano rūgšties druskos vadinamos cianidais.)

Kompleksą sudaro geležies jonas Fe 2+, ligandai yra cianido jonai CN - , koordinacinis skaičius yra šeši. Viskas, kas parašyta laužtiniuose skliaustuose, yra vidinė sfera. Kalio jonai sudaro išorinę kompleksinio junginio sferą.

Ryšio tarp centrinio jono (atomo) ir ligandų pobūdis gali būti dvejopas. Viena vertus, ryšys yra dėl elektrostatinės traukos jėgų. Kita vertus, tarp centrinio atomo ir ligandų ryšys gali būti suformuotas donoro-akceptoriaus mechanizmu pagal analogiją su amonio jonu. Daugelyje sudėtingų junginių ryšys tarp centrinio jono (atomo) ir ligandų atsiranda tiek dėl elektrostatinės traukos jėgų, tiek dėl ryšio, susidariusio dėl nepadalintų kompleksą sudarončio agento elektronų porų ir laisvųjų ligandų orbitalių.

Sudėtingi junginiai, turintys išorinę sferą stiprūs elektrolitai o vandeniniuose tirpaluose beveik visiškai disocijuoja į kompleksinį joną ir jonus išorinė sfera. Pavyzdžiui:

SO 4 2+ + .

Mainų reakcijose kompleksiniai jonai pereina iš vieno junginio į kitą, nekeičiant jų sudėties:

SO 4 + BaCl 2 \u003d Cl 2 + BaSO 4.

Vidinė sfera gali turėti teigiamą, neigiamą arba nulinį krūvį.

Jei ligandų krūvis kompensuoja kompleksą sudarončio agento krūvį, tai tokie kompleksiniai junginiai vadinami neutraliais arba neelektrolitiniais kompleksais: jie susideda tik iš komplekso formuotojo ir vidinės sferos ligandų.

Toks neutralus kompleksas yra, pavyzdžiui, .

Tipiškiausi kompleksą sudarontys agentai yra katijonai d- elementai.

Ligandos gali būti:

a) polinės molekulės - NH 3, H 2 O, CO, NO;
b) paprastieji jonai - F - , Cl - , Br - , I - , H - , H + ;
c) kompleksiniai jonai - CN -, SCN -, NO 2 -, OH -.

Panagrinėkime lentelę, kurioje rodomi kai kurių kompleksuojančių agentų koordinaciniai skaičiai.

Sudėtinių junginių nomenklatūra. Junginyje pirmiausia įvardijamas anijonas, o paskui katijonas. Nurodant vidinės sferos sudėtį, pirmiausia vadinami anijonai, prie lotyniško pavadinimo pridedant priesagą - apie-, pavyzdžiui: Cl - - chloras, CN - - ciano, OH - - hidrokso ir kt. Toliau vadinami neutraliais ligandais ir pirmiausia amoniakas ir jo dariniai. Šiuo atveju vartojami šie terminai: koordinuotam amoniakui - aminas, vandeniui - aqua. Ligandų skaičius nurodomas graikiškais žodžiais: 1 - mono, 2 - di, 3 - trys, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa. Tada jie pereina prie centrinio atomo pavadinimo. Jei centrinis atomas yra katijonų dalis, naudokite rusiškas vardas atitinkamą elementą ir skliausteliuose nurodo jo oksidacijos laipsnį (romėniškais skaitmenimis). Jei centrinis atomas yra anijone, tada naudoti Lotyniškas pavadinimas elementas, o pabaigoje pridėkite pabaigą - adresu. Neelektrolitų atveju centrinio atomo oksidacijos būsena nenurodyta, nes ji vienareikšmiškai nustatoma iš komplekso elektroneutralumo būklės.

Pavyzdžiai. Norint pavadinti Cl 2 kompleksą, nustatoma oksidacijos būsena (S.O.)
X komplekso formuotojas – Cu jonas X+ :

1 x + 2 (–1) = 0,x = +2, C.O.(Cu) = +2.

Panašiai randama kobalto jono oksidacijos būsena:

y + 2 (–1) + (–1) = 0,y = +3, S.O.(Co) = +3.

Koks yra kobalto koordinacinis skaičius šiame junginyje? Kiek molekulių ir jonų supa centrinį joną? Kobalto koordinacinis skaičius yra šeši.

vardas kompleksinis jonas parašyk vienu žodžiu. Centrinio atomo oksidacijos būsena nurodoma romėnišku skaitmeniu, esančiu skliausteliuose. Pavyzdžiui:

Cl 2 - tetraamino vario (II) chloridas,
NE 3 – dichlorakvatriaminkobalto (III) nitratas,
K3 – heksacianoferatas (III) kalio,
K 2 – tetrachlorplatinatas (II) kalio,
- dichlortetraamincinko,
H 2 – heksachlorotino rūgštis.

Kelių kompleksinių junginių pavyzdyje nustatysime molekulių struktūrą (jonus kompleksuojantis agentas, jo S.O., koordinacinis skaičius, ligandai, vidinė ir išorinė sferos), suteiksime komplekso pavadinimą, užrašysime elektrolitinės disociacijos lygtis.

K4 – kalio heksacianoferatas (II),

K 4 4K + + 4– .

H - tetrachlorauro rūgštis (susidaro ištirpinant auksą regio vandenyje),

H H + + –.

OH - diamino sidabro (I) hidroksidas (ši medžiaga dalyvauja "sidabro veidrodžio" reakcijoje),

OH + + OH - .

Na – tetrahidroksoaliuminatas natrio,

Na Na + + - .

Daugelis organinių medžiagų taip pat priklauso sudėtingiems junginiams, ypač jums žinomiems aminų sąveikos su vandeniu ir rūgštimis produktais. Pavyzdžiui, metilamonio chlorido druskos ir fenilamonio chloridas yra sudėtingi junginiai. Remiantis koordinavimo teorija, jie turi tokią struktūrą:

Čia azoto atomas yra kompleksą sudarontis agentas, vandenilio atomai prie azoto, o metilo ir fenilo radikalai yra ligandai. Kartu jie sudaro vidinę sferą. Išorinėje sferoje yra chlorido jonai.

Daugelis organinių medžiagų, turinčių didelę reikšmę organizmų gyvenime, yra sudėtingi junginiai. Tai apima hemoglobiną, chlorofilą, fermentai ir kiti

Plačiai naudojami kompleksiniai junginiai:

1) in analitinė chemija nustatyti daug jonų;
2) tam tikrų metalų atskyrimui ir metalų gamybai aukštas laipsnis Grynumas;
3) kaip dažikliai;
4) pašalinti vandens kietumą;
5) kaip svarbių biocheminių procesų katalizatoriai.

Laboratoriniai darbai №5

Teorinė dalis

Sudėtingi (koordinaciniai) junginiai yra junginiai, kuriuose bent viena kovalentinė jungtis susidaro donoro-akceptoriaus mechanizmu.

Visi koordinaciniai junginiai yra sudaryti iš vidinė sfera(sudėtinga dalelė), o katijoninių ir anijoninių koordinacinių junginių atveju ir iš išorinė sfera. Tarp vidinės ir išorinės koordinacinio junginio sferų ryšys yra joninis.

Vidinė sfera (sudėtinga dalelė) susideda iš centrinio atomo (kompleksą sudarončio metalo atomo) ir ligandų.

Sudėtingų junginių formulėje vidinė sfera yra laužtiniuose skliaustuose. Vidinė sfera neturi krūvio neutraliuose kompleksuose, yra teigiamai įkrauta katijonuose, o neigiamai – anijoniniuose koordinaciniuose junginiuose. Vidinės sferos krūvis yra centrinio atomo ir ligandų krūvių algebrinė suma.

centrinis atomas- dažniausiai tai yra d - elemento jonas: Ag +, Cu2 +, Hg2 +, Zn2 +, Ni2 +, Fe3 +, Pt4 + ir kt.

Centrinio atomo koordinacinis numeris yra kovalentinių ryšių tarp kompleksą sudarončio agento ir ligandų skaičius.

Paprastai koordinacinis skaičius yra du kartus didesnis už centrinio atomo krūvį. Daugumoje sudėtingų junginių koordinaciniai skaičiai yra 6 ir 4, rečiau 2, 3, 5 ir 7.

Ligandos– anijonai arba molekulės, surištos su centriniu atomu kovalentiniais ryšiais, suformuotais donoro-akceptoriaus mechanizmu. Ligandais gali būti polinės molekulės (H2O, NH3, CO ir kt.) ir anijonai (CN–, NO2–, Cl–, Br–, I–, OH– ir kt.).

Ligandų dentiškumas yra kovalentinių jungčių, kuriomis duotas ligandas yra prijungtas prie kompleksą sudarončio agento, skaičius.

Ligandai skirstomi į monodantinius (H2O, NH3, CO, CN–, NO2–, Cl–, Br–, I–, OH–), dvidančius (C2O42–, SO42– ir kt.) ir daugiadantinius.

Pavyzdžiui, anijoniniame kompleksiniame junginyje K3: vidinė sfera 3–, išorinė sfera 3K+, centrinis atomas Fe3+, centrinio atomo koordinacinis skaičius 6, ligandai 6CN–, jų tankumas –1. (monodantatas).

Sudėtinių junginių nomenklatūra ( IUPAC )

Rašant kompleksinės dalelės (jono) formulę, pirmiausia rašomas centrinio atomo simbolis, po to – ligandai abėcėlės tvarka pagal simbolius, bet pirmiausia – anijoniniai ligandai, o po to – neutralios molekulės. Formulė yra laužtiniuose skliaustuose.

Koordinacinio junginio pavadinime pirmiausia nurodomas katijonas (visų tipų junginiams), o po to – anijonas. Katijoniniai ir neutralūs kompleksai neturi specialios pabaigos. Anijoninių kompleksų pavadinimuose prie centrinio atomo (kompleksuojančio agento) pavadinimo pridedama galūnė -at. Kompleksą sudarančio agento oksidacijos būsena nurodoma romėnišku skaitmeniu skliausteliuose.

Kai kurių ligandų pavadinimai: NH3 – aminas, H2O – aqua (aqua), CN- – ciano, Cl- – chloras, OH- – hidrokso. Identiškų ligandų skaičius koordinaciniame junginyje nurodomas priešdėliu: 2-di, 3-trys, 4-tetra, 5-penta, 6-hexa.

Cl diaminsidabro(I) chloridas arba

diaminosidabro (I) chloridas

K2 kalio tetrachlorplatinatas(II) arba

kalio tetrachlorplatinatas (II)

Diaminetrachloroplatina (IV)

Koordinacinių junginių klasifikacija

Yra kelios koordinacinių junginių klasifikacijos: pagal kompleksinės dalelės krūvį, ligandų tipą, kompleksuojančių agentų skaičių ir kt.

Priklausomai nuo kompleksinės dalelės krūvio, koordinaciniai junginiai skirstomi į katijoninius, anijoninius ir neutralius.

AT katijoniniai kompleksai vidinę sferą sudaro tik neutralios molekulės (H2O, NH3, CO ir kt.), arba molekulės ir anijonai vienu metu.

Cl3 heksaakvazalezės (III) chloridas

SO4 tetraaminovario(II) sulfatas

Cl2 tetraaminodichlorplatinos (IV) chloridas

AT anijonų kompleksai vidinę sferą sudaro tik anijonai arba anijonai ir neutralios molekulės vienu metu.

K3 kalio heksacianoferatas (III)

Natrio tetrahidroksoaliuminatas (III)

Natrio dikvatetrahidroksoaliuminatas (III)

Neutralūs (elektroneutralūs) kompleksai susidaro tuo pačiu metu derinant su centriniu anijonų ir molekulių (kartais tik molekulių) atomu.

Diaminedichlorplatina (II)

Tetrakarbonilnikelis (0)

Pagal ligandų tipą koordinaciniai junginiai skirstomi į: rūgščių kompleksus (ligandai yra rūgšties liekanos CN–, NO2–, Cl–, Br–, I– ir kt.); vandens kompleksai (ligandai yra vandens molekulės); amino kompleksai (ligandai yra amoniako molekulės); hidrokso kompleksai (ligandai yra OH– grupės) ir kt.

Koordinacinių junginių disociacija ir jonizacija

Katijoniniai ir anijoniniai koordinaciniai junginiai tirpale visiškai disocijuoja išilgai joninės jungties į vidinę ir išorinę sferas:

K4 → 4K+ +4–

NO3 → + + NO3–

Sudėtingi jonai jonizuojasi (disociuoja) laipsniškai kaip silpni elektrolitai:

+ ⇄ + + NH3

+ ⇄ Ag+ +NH3

Koordinacinių junginių susidarymas

Sudėtingų dalelių (jonų) susidarymas tirpaluose iš kompleksuojančių metalų jonų ir ligandų vyksta etapais:

Ag+ +NH3 ⇄ +

NH3⇄+

ir jam būdingos laipsniško formavimo konstantos:

https://pandia.ru/text/80/125/images/image002_43.gif" width="113" height="45">

Ag+ + 2NH3 ⇄ +

Kuo didesnė skaitinė βn reikšmė, tuo stipresnis (stabilesnis) kompleksinis jonas.

Koordinavimo junginių gavimas

Koordinavimo junginiai dažniausiai gaunami šiais būdais.

1. Kompleksuojančių metalo jonų (dažniausiai tam tikro metalo druskos tirpalo) sąveika su ligandais (druskos, rūgšties, bazės tirpalu ir kt.):

FeCl3 + 6KCN → K3 + 3KCl

Fe3+ + 6CN– → 3–

2. Visiškas arba dalinis kai kurių ligandų pakeitimas koordinaciniame junginyje kitais:

K3+6KF → K3+6KSCN

3– + 6F– → 3– + 6SCN–

β6 1,70 103 1,26 1016

Naujas koordinacinis junginys susidaro, jei jo formavimosi konstanta yra didesnė už pradinio koordinacinio junginio susidarymo konstantą.

3. Kompleksą sudarančio metalo pakeitimas koordinaciniame junginyje, išlaikant ligandus. Kaip ir ankstesniu atveju, ši transformacija įmanoma, jei šiuo atveju susidaro stabilesnis koordinacinis junginys.

SO4 + CuSO4 → SO4 + ZnSO4

2+ + Cu2+ → 2+ + Zn2+

β4 2,51 109 1,07 1012

eksperimentinė dalis

Patirtis 1. Hidrokso kompleksų paruošimas ir naikinimas

Į du mėgintuvėlius supilkite 1 ml cinko ir aliuminio druskų (sulfatų, chloridų arba nitratų) tirpalų. Į kiekvieną mėgintuvėlį įlašinkite 0,1 mol/l NaOH arba KOH tirpalą, kol susidarys atitinkamų hidroksidų nuosėdos. Reakcijų lygtis parašykite jonų molekuline forma, nurodykite nuosėdų spalvą.

ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2¯ + Na2SO4

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3¯ + 3NaCl

Patikrinkite gautų nuosėdų tirpumą 2 mol/l natrio arba kalio hidroksido tirpale. Atkreipkite dėmesį į savo pastebėjimus. Reakcijų lygtis parašykite jonų molekuline forma, nurodykite gautų tirpalų spalvą.

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2

Al(OH)3 + NaOH → Na arba Na3

Norėdami sunaikinti hidrokso kompleksus, į gautus tirpalus lašinkite 2 mol/l rūgšties tirpalą (HCl, H2SO4 arba HNO3). Atkreipkite dėmesį, kad pridedant rūgšties tirpalai tampa drumsti arba susidaro atitinkamų hidroksidų nuosėdos, kurios vėliau ištirpsta rūgšties perteklių. Parašykite reakcijų lygtis jonų molekuline forma.

Na2 + 2HNO3 → 2NaNO3 + Zn(OH)2¯ + 2Н2О

Zn(OH)2 + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + 2H2O

Na + HCl → Al(OH)3¯ + NaCl ¯ + H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Patirtis 2. Tetraamino vario(II) sulfato gavimas ir jo sunaikinimas (kokybinė Cu2+ jono reakcija)

Į mėgintuvėlį supilkite 2 ml vario sulfato tirpalo ir įlašinkite 2 mol/l amoniako tirpalo, kol susidarys hidroksomedi(II) sulfato (CuOH)2SO4 nuosėdos. Užrašykite susidariusių nuosėdų spalvą. Išdėstykite koeficientus ir parašykite reakcijos lygtį jonų molekuline forma.

2CuSO4 + 2NH3 + 2H2O → (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4

Į mėgintuvėlį įpilkite koncentruoto amoniako tirpalo, kol nuosėdos (CuOH)2SO4 visiškai ištirps. Užrašykite tetraamino vario (II) sulfato tirpalo spalvą. Išdėstykite koeficientus ir parašykite reakcijos lygtį jonų molekuline forma.

(CuOH)2SO4 + 6NH3 + (NH4)2SO4 → 2SO4 + 2H2O

Padalinkite gautą tetraamino vario (II) sulfato tirpalą į du mėgintuvėlius. Į pirmąjį mėgintuvėlį įpilkite 2 mol/l sieros rūgšties tirpalo, o į antrąjį – natrio sulfido tirpalą. Atkreipkite dėmesį į tirpalo spalvos pasikeitimą pirmame mėgintuvėlyje ir nuosėdų, susidariusių antrajame mėgintuvėlyje, spalvą. Išdėstykite koeficientus ir parašykite reakcijų lygtis jonų molekuline forma. Po formulėmis nurodykite spalvotų pradinių medžiagų ir reakcijos produktų spalvą.

SO4 + 2H2SO4 + 4H2O → SO4 + 2(NH4)2SO4

SO4 + Na2S → CuS + Na2SO4 + 4NH3

3 patirtis Sudėtinių junginių disociacija

Į mėgintuvėlį įpilkite 3-5 lašus kalio chlorido tirpalo ir įlašinkite nedidelį kiekį (menelės galiuku) kristalinio natrio heksanitrokobaltato (III) Na3. Atkreipkite dėmesį į geltonų K2Na nuosėdų susidarymą. Ši reakcija yra kokybiška kalio jonams.

KCl → K+ + Cl–

2 K+ + Na+ + 3– → K2Na¯

Į kitą mėgintuvėlį įpilkite 3-5 lašus geležies (III) chlorido tirpalo, o po to įlašinkite 2-3 lašus amonio arba kalio tiocianato tirpalo. Atkreipkite dėmesį į tirpalo spalvos pasikeitimą. Ši reakcija yra kokybiška Fe3+ jonui.

FeCl3 → Fe3+ + 3Cl–

Fe3+ + 6SCN – ⇄ 3–

Atlikti atitinkamas kokybines K+ ir Fe3+ jonų reakcijas kalio heksacianoferato(III) K3 tirpale. Atkreipkite dėmesį į savo pastebėjimus.

Kuri iš šių dviejų disociacijos lygčių K3 vandeniniame tirpale:

K3 → 3K+ + 3–

K3 → 3K+ + Fe3+ + 6CN–

atitinka jūsų pastebėjimus?

Suformuluokite išvadą apie kompleksinių (koordinacinių) junginių disociacijos prigimtį vandeniniai tirpalai.

SO 4

Tikslas: gauti kompleksinę sulfato-tetroamino vario druską iš mėlynas vitriolis CuSO 4 ∙5H 2 O ir koncentruoto amoniako tirpalo NH 4 OH.

Saugos priemonės:

1.Stiklinius cheminius stiklo dirbinius reikia naudoti atsargiai ir prieš naudojant juos reikia patikrinti, ar nėra įtrūkimų.

2. Prieš pradėdami dirbti, turėtumėte patikrinti elektros prietaisų tinkamumą naudoti.
3. Kaitinti reikia tik karščiui atspariuose induose.

4. Tiksliai ir ekonomiškai naudoti cheminę medžiagą. reagentai. Neragaukite jų, neužuoskite kvapo.

5. Darbas turi būti atliekamas su chalatais.

6. Amoniakas yra nuodingas, o jo garai dirgina gleivinę.

Reagentai ir įranga:

Koncentruotas amoniako tirpalas – NH 4 OH

Etilo alkoholis - C 2 H 5 OH

Vario sulfatas – CuSO 4 ∙ 5H 2 O

Distiliuotas vanduo

Matavimo cilindrai

Petri lėkštelės

Vakuuminis siurblys (vandens srovė Vakuuminis siurblys)

stikliniai piltuvėliai

Teorinis pagrindimas:

Kompleksiniai junginiai – tai medžiaga, turinti kompleksą sudarančio agento, su kuriuo yra susietas tam tikras skaičius jonų arba molekulių, vadinamų priedais arba legendomis. Kompleksą sudarantis agentas su priedais sudaro kompleksinio junginio vidinę sferą. Išorinėje kompleksinių junginių sferoje yra jonas, susietas su kompleksiniu jonu.

Sudėtingi junginiai gaunami sąveikaujant medžiagoms, kurių sudėtis yra paprastesnė. Vandeniniuose tirpaluose jie disocijuoja, sudarydami teigiamai arba neigiamai įkrautą kompleksinį joną ir atitinkamą anijoną arba katijoną.

SO 4 = 2+ + SO 4 2-

2+ \u003d Cu 2+ + 4NH3 -

Complex 2+ tirpalą nudažo rugiagėlių mėlyna spalva - mėlynos spalvos ir Cu2+ ir 4NH3 atskirai paimti tokios spalvos nesuteikia. Sudėtingi junginiai turi didelę reikšmę taikomojoje chemijoje.

SO4 - tamsiai violetiniai kristalai,tirpsta vandenyje,bet netirpsta alkoholyje.Kaitinant iki 1200C netenka vandens ir dalies amoniako,o 2600C netenka viso amoniako.Laikant ore druska suyra.

Sintezės lygtis:

CuSO4 ∙ 5H2O + 4NH4OH = SO4 ∙ H2O + 8H2O

CuSO4 ∙ 5H2O + 4NH4OH= SO4 ∙ H2O + 8H2O

mm CuSO4 ∙ 5H2O = 250 g/mol

mm SO4 ∙ H2O = 246 g/mol

6g CuSO4∙ 5H2O – Xg

250 g CuSO4 ∙ 5H2O – 246 SO4 ∙ H2O

Х = 246∙6/250 = 5,9 g SO4 ∙ H2O

Progresas:

Karščiui atsparioje stiklinėje ištirpinkite 6 g vario sulfato 10 ml distiliuoto vandens. Pašildykite tirpalą. Energingai maišykite, kol visiškai ištirps, tada mažomis dalimis įpilkite koncentruoto amoniako tirpalo, kol pasirodys purpurinis tirpalas. kompleksinė druska.

Tada perpilkite tirpalą į Petri lėkštelę arba porcelianinę lėkštelę ir kompleksinės druskos kristalus nusodinkite etilo alkoholiu, kuris supilamas biurete 30-40 minučių, tūris. etilo alkoholis 5-8 ml.

Gauti kompleksiniai druskos kristalai filtruojami Buchner piltuvu ir paliekami džiūti iki kitos dienos. Tada kristalai pasveriami ir apskaičiuojama išeiga.

5,9 g SO4 ∙ H2O – 100 %

m pavyzdys - X

X \u003d m mėginys ∙ 100% / 5,9 g

testo klausimai:

1.Kokio tipo cheminiai ryšiai kompleksinėse druskose?

2. Koks yra kompleksinių jonų susidarymo mechanizmas?

3. Kaip nustatyti kompleksą sudarončio agento ir kompleksinio jono krūvį?

4. Kaip disocijuoja kompleksinė druska?

5. Sudarykite diciano-natrio argentato kompleksinių junginių formules.

6 laboratorija

Ortoboro rūgšties gavimas

Tikslas: gauti ortoboro rūgšties iš borakso ir druskos rūgšties.

Saugos priemonės:

1. Stiklo cheminius stiklinius indus reikia naudoti atsargiai ir prieš naudojant juos reikia patikrinti, ar nėra įtrūkimų.

2. Prieš pradėdami dirbti, turėtumėte patikrinti elektros prietaisų tinkamumą naudoti.

3. Kaitinimas gaminti tik karščiui atspariuose induose.

4. Atsargiai ir ekonomiškai naudoti chemines medžiagas. Neragaukite jų, neužuoskite kvapo.

5. Darbas turi būti atliekamas su chalatais.

Įranga ir reagentai:

Natrio tetraboratas (dekahidratas) - Na 2 B 4 O 7 * 10H 2 O

Druskos rūgštis (konc.) - HCl

Distiliuotas vanduo

Elektrinė viryklė, vakuuminis siurblys (vandens srovės vakuuminis siurblys), stiklinės, filtravimo popierius, porcelianiniai puodeliai, stikliniai strypai, stikliniai piltuvėliai.

Progresas:

5 g natrio tetraborato dekahidrato ištirpinti 12,5 ml verdančio vandens, įpilti 6 ml druskos rūgšties tirpalo ir palikti parą nusistovėti.

Na 2B 4 O 7 * 10H 2 O + 2HCl + 5H 2 O \u003d 4H 3 BO 3 + 2 NaCl

Ortoboro rūgšties nuosėdos nupilamos, nuplaunamos nedideliu kiekiu vandens, filtruojamos vakuume ir džiovinamos tarp filtravimo popieriaus lakštų 50-60 0 C temperatūroje krosnyje.

Norint gauti grynesnius kristalus, ortoboro rūgštis perkristalizuojama. Apskaičiuokite teorinį ir praktinį rezultatą

Testo klausimai:

1. Borakso, boro rūgšties struktūrinė formulė.

2. Borakso, boro rūgšties disociacija.

3. Parašykite natrio tetraborato rūgšties formulę.

7 laboratorija

Vario oksido (II) gavimas

Tikslas: gauti vario (II) oksidą CuO iš vario sulfato.

Reagentai:

Vario sulfatas (II) CuSO 4 2- * 5H 2 O.

Kalio ir natrio hidroksidas.

Amoniako tirpalas (p \u003d 0,91 g / cm 3)

Distiliuotas vanduo

Įranga: technocheminės svarstyklės, filtrai, stiklinės, cilindrai, vakuuminis siurblys(vandens srovės vakuuminis siurblys) , termometrai, elektrinė viryklė, Buchner piltuvas, Bunsen kolba.

Teorinė dalis:

Vario (II) oksidas CuO yra juodai rudi milteliai, 1026 0 C temperatūroje skyla į Cu 2 O ir O 2, beveik netirpsta vandenyje, tirpsta amoniake. Vario (II) oksidas CuO natūraliai atsiranda kaip juodas, žemiškas vario rūdos (melakonito) atmosferos poveikio produktas. Vezuvijaus lavoje jis buvo rastas išsikristalizavęs juodų triklininių tablečių (tenorito) pavidalu.

Dirbtiniu būdu vario oksidas gaunamas kaitinant varį drožlių arba vielos pavidalu ore, raudonos karščio temperatūroje (200-375 0 C) arba deginant karbonato nitratą. Tokiu būdu gautas vario oksidas yra amorfinis ir turi ryškų gebėjimą adsorbuoti dujas. Kai kalcinuotas, esant daugiau aukštos temperatūros ant vario paviršiaus susidaro dviejų sluoksnių skalė: paviršinis sluoksnis yra vario (II) oksidas, o vidinis yra raudonasis vario (I) oksidas Cu 2 O.

Vario oksidas naudojamas stiklo emalių gamyboje, suteikiant žaliai arba mėlynai spalvai, be to, CuO naudojamas vario-rubino stiklo gamyboje. Kaitinamas su organinėmis medžiagomis, vario oksidas jas oksiduoja, anglį ir anglies dioksidą bei vandenilį paverčia vandeniu, o redukuojasi į metalinį varį. Ši reakcija naudojama elementų analizėje. organinės medžiagos, nustatyti anglies ir vandenilio kiekį juose. Medicinoje jis taip pat naudojamas, daugiausia tepalų pavidalu.

2. Paruoškite prisotintą tirpalą iš apskaičiuoto vario sulfato kiekio 40 0°C temperatūroje.

3. Iš apskaičiuoto kiekio paruoškite 6% šarmo tirpalą.

4. Šarminį tirpalą pašildykite iki 80-90 0 C ir supilkite į jį vario sulfato tirpalą.

5. Mišinys kaitinamas 90 0 C temperatūroje 10-15 min.

6. Leidžiama nuosėdoms nusistovėti, plaunama vandeniu, kol pasišalina jonai. SO 4 2- (BaCl 2 mėginys + HCl).

Sudėtiniai metalų junginiai

Metalai gyvose sistemose, kaip taisyklė, egzistuoja kaip įvairių sudėtingų junginių su bioligandais dalis. Todėl ši svarbiausia metalų savybė – jų gebėjimas formuoti įvairias sudėtingas struktūras – visų pirma bus nagrinėjama atskirais pavyzdžiais.

1. Vandens kompleksai

Vandeniniuose tirpaluose d-metalų katijonai laisvos formos (taip pat ir organizme) egzistuoja n + aquo kompleksų pavidalu, kurie paprastai žymimi kaip Me n + arba Me p + hydr. "Kai kurių metalų Avo kompleksai, in ypač varis (II), manganas (P), sidabras (1), yra gana stabilūs, todėl šių metalų druskos nehidrolizuojamos.

2. Amoniakas

Amoniako kompleksai - geri modeliai Norėdami suprasti struktūras, susijusias su biologinių junginių, kurių sudėtyje yra amino grupių, susidarymu, panagrinėkime sąveikos reakcijas metalo jonų tirpale su amoniaku vario ir cinko pogrupių elementų pavyzdžiu.

A. Vario(II) amoniako susidarymas.

2+ (mėlyna) + 4NH3  2+ (mėlyna) +4H 2 0

Molekuline forma šis procesas gali būti pavaizduotas taip:

SO 4 + 4NH 3  S0 4 + 4H 2 O

Ir supaprastinta, neatspindint akvokomplekso susidarymo įraše, lygtis bus tokia:

Ateityje, rašydami reakcijas jonine arba molekuline forma, metalo jonus rašysime supaprastinta forma Me n +, ty hidratuotus jonus.

CuSO 4 + 4NH 3  SO 4

Svarbus „biokompleksų“ elgesio aspektas, t.y. kompleksai gyvose sistemose yra jų stabilumas. Todėl svarbu žinoti veiksnius, turinčius įtakos sudėtingų sistemų stabilumui ir galimi būdai jų sunaikinimas.

Komplekso sunaikinimo priežastis gali būti komplekso sudarytojo (Cu 2+) pašalinimas iš vidinės komplekso sferos ir jo surišimas mažai tirpaus junginio pavidalu (CuS pirmoje reakcijoje) arba pašalinimas ligandai (NH3) ir jų sujungimas į stabilesnį junginį (NH 4 + jonas antroje reakcijoje ).

B. Sidabro chlorido ištirpinimas amoniako pertekliaus tirpale, susidarant sidabro amoniakui.

AgCl + 2NH3 (perteklius) --> Cl (bespalvis)

Šį kompleksą taip pat galima naikinti keliais būdais.

C. Cinko ir kadmio druskų sąveika su amoniaku taip pat lemia amoniako kompleksų susidarymą.

D. Gyvsidabrio (II) chlorido (gyvsidabrio chlorido) reakcija su amoniaku baigiasi nuosėdų susidarymu balta spalva- aminogyvsidabrio chloridas (baltos nuosėdos – antiseptikas), kuris nėra sudėtingas junginys.

HgCl 2 + 2NH 3 -> Cl-Hg-NH 2  + NH 4 C1

3. Chelatiniai kompleksai su aminorūgštimis

Daugelis metalofermentų, kuriuose metalų jonai jungiasi su baltymu per karboksilo grupių deguonį ir amino grupių azotą, yra bioklasteriai ( baltymų kompleksai) yra stabilūs chelatiniai junginiai.

Biometalų akvakompleksų sąveikos su aminorūgštimis procesas, sukeliantis tokias struktūras, yra lydimas staigiai didėjančios sistemos entropijos (AS > 0) dėl reikšmingo dalelių skaičiaus padidėjimo. (entropijos efektas). Pavyzdžiui, vario (II) jonų ir glicino 1 atveju:

Chelatinis (entropinis) poveikis - entropijos padidėjimas ir penkių bei šešių narių žiedų susidarymas yra sąlyginai didesnio chelatinių junginių stabilumo priežastis, lyginant su panašiais metalų kompleksais su monodantiniais ligandais arba su kompleksonais reagentais, bet turinčiais mažiau chelatinių žiedų.

Atkreipkite dėmesį, kad vario junginių toksiškumas atsiranda ne tik dėl tiolio prisijungimo (žr. aukščiau), bet ir dėl baltymų amino grupių, dėl kurių sutrinka fermentinis aktyvumas ir, atitinkamai, normalus gyvenimas.

4. Chelatiniai kompleksai su etilendiaminotetraacto rūgštimi (EDTA). trilonas B (Na 2 EDTA). pentacinas- kompleksonai, naudojami plačiai naudojamame chelatinės terapijos metode.

Šioje diagramoje Trilonas B pavaizduotas kaip tetradantinis ligandas, tačiau reikia turėti omenyje, kad šis kompleksenas gali sudaryti šešis ryšius su kompleksą sudarončiu agentu, todėl teisingiau galutinį produktą parašyti kitokia forma.

5. Makrocikliniai kompleksai

Daugelis biologiškai aktyvių junginių yra pagrįsti kompleksais, kurių pagrindą sudaro makroheterociklai. Tokių struktūrų pavyzdžiai aptariami toliau. BET. porfirino ciklas.

Chlorofilai (a, b): Me = Mg 2+ , X ir Y nėra.

Hemo baltymai(hemoglobinas, mioglobinas, citochromai, fermentai – katalazė, peroksidazė): Me = Fe 2+ (Fe 3+); X - H2O, O2, CO, CN -; Y – organinės liekanos.

B. Korininis ciklas(panašus į porfiriną, skiriasi keliomis detalėmis).

Vitaminas B 12 (augimo faktorius, kraujodaros stimuliatorius): Me = Co 3+, X = CN, Y - organinės liekanos.

AT. Membraniniai/aktyvūs kompleksai.

Tarp natūralių kompleksinių junginių ypatingą vietą užima makrokompleksai, kurių pagrindą sudaro cikliniai polipeptidai, turintys tam tikro dydžio vidines ertmes, kuriose yra kelios deguonies turinčios grupės, galinčios surišti tų metalų katijonus, kurių matmenys atitinka metalų matmenis. ertmė. Tokios struktūros, būdamos biologinėse membranose, užtikrina jonų pernešimą per membranas ir todėl vadinamos jonoforai.

Natūralūs jonoforai, atliekantys jonų pernešimo funkcijas, yra antibiotikai: valinomicinas ir nonaktinas.

Karūnos eteriai ir kriptandai yra natūralių jonoforų modeliai. Pirmasis iš jų selektyviai sąveikauja su šarminiais metalais, antrasis - su šarminiais žemės metalais.

Paprasčiausi vainiko eteriai turi bendrą formulę (CH 2 CH 2 O) n .

Kompleksų su vainikiniais eteriais stabilumas yra susijęs su metalo jonų dydžiu ir ciklo dydžiu. Li + stipriau jungiasi su karūna-4 (skaičius "4" rodo deguonies atomų skaičių, esantį vainiko eterio molekulės cikle), Na + - su karūna-5, K + - Su karūna-6, Cs + - su karūna-8.

Kriptandos – makrobicikliniai ligandai – efektyviausiai suriša šarminių žemių metalų jonus, gali net ištirpdyti bario sulfatą.

6. Sudėtingi junginiai, lemiantys kokybines reakcijas į jonusFe 2+ . Fe 3+ . co 2+ . Ni 2+ . hg 2+

Kokybinė reakcija į Fe 2- joną yra sąveika su kalio heksacianoferatu (III) (raudonoji kraujo druska). Tokiu atveju susidaro mėlynos nuosėdos - kalio-geležies(II) heksacianoferatas (III) (turnbull blue).

FeSO 4 (II) + K 3 (III) -> KFe (III) (mėlyna) + K 2 SO 4

Kokybinės reakcijos į Fe 3+ joną yra šios:

Sąveika su kalio heksacianoferatu (II) (geltona kraujo druska).

Dėl to susidaro mėlynos nuosėdos. - heksacianoferatas(III) kalio-geležies(II) (Prūsijos mėlynasis).

FeCl 3 + K 4 -> KFe + ZKS1

Reikėtų pažymėti, kad šiuo atveju, skirtingai nei ankstesniame, vyksta redokso procesas, kurio metu geležies (III) chloridas veikia kaip oksidatorius, nes jo redokso potencialas [f ° (Fe 3+ / Fe 2+) \u003d + 0,77 V] yra didesnis nei kompleksinio jono redokso potencialas - heksacianoferatas (II) (f ° 3- / 4 ~ \u003d + 0,36 V), kuris yra reduktorius. Taigi mėlynojo mėlynojo ir Prūsijos mėlynos spalvos telkiniai yra identiški ne tik spalva, bet ir chemine struktūra.

Sąveika su kalio tiocianatu.

Tokiu atveju susidaro raudonas kompleksas – triakvotritio-cianatoironas(III).

3+ (geltona) + 3SCN -  (raudona) + ZN 2 O

Kokybinė reakcija į Co 2+ joną yra sąveika su amonio tiocianatu, kai susidaro amonio tetraizotiocianatokobaltatas (II) mėlynos spalvos, kuris yra stabilus tik organiniame tirpiklyje, pavyzdžiui, amilo alkoholyje.

[Co (H 2 O) 4] 2+ + 4NCS -  2- (mėlyna) + 4H 2 O

Kokybinė reakcija į Ni 2+ joną yra Chugajevo reakcija - sąveikauja su dimetilglioksimu, tokiu atveju susidaro ryškiai raudonos spalvos chelatinis junginys - nikelio dimetilglioksimatas. Reakcija vykdoma amoniako tirpale. Labai jautrus, naudojamas. toksikologija ir teismo medicina nikeliui aptikti.

Kokybinė reakcija į gyvsidabrio (II) joną yra jo sąveika su kalio jodido tirpalu. Pirmiausia nusėda oranžinės spalvos gyvsidabrio (II) jodido nuosėdos, kurios ištirpsta kalio jodido perteklyje ir susidaro bespalvis kompleksinis junginys – kalio tetrajodomerkuratas (II).

HgCl 2 + 2KI -> HgI 2  + 2KC1 HgI 2 + 2K1 (perteklius) -> K 2

Šios druskos tirpalas koncentruotas tirpalas kaustikas žinomas pavadinimu Nesslerio reagentas ir naudojamas kaip jautrus amonio jonų ir amoniako reagentas.