Compuși complecși

Rezumatul lecției-prelecție

Goluri. Fă-ți o idee despre compoziția, structura, proprietățile și nomenclatura compușilor complecși; dezvoltarea abilităților de determinare a stării de oxidare a unui agent de complexare, întocmirea ecuațiilor de disociere a compușilor complecși.
Concepte noi: compus complex, agent de complexare, ligand, număr de coordonare, sferele externe și interne ale complexului.
Echipamente și reactivi. Un suport cu eprubete, soluție concentrată de amoniac, soluții de sulfat de cupru (II), azotat de argint, hidroxid de sodiu.

ÎN CURILE CLASURILOR

Experienta de laborator. Se adaugă soluție de amoniac la soluția de sulfat de cupru (II). Lichidul va deveni albastru intens.

Ce s-a întâmplat? Reactie chimica? Până acum, nu știam că amoniacul poate reacționa cu sarea. Ce substanță s-a format? Care este formula, structura, numele lui? Cărei clase de compuși poate fi atribuită? Poate amoniacul să reacționeze cu alte săruri? Există conexiuni similare cu aceasta? Trebuie să răspundem la aceste întrebări astăzi.

Pentru a studia mai bine proprietățile unor compuși de fier, cupru, argint, aluminiu, avem nevoie de cunoștințe despre compuși complecși.

Să continuăm experiența noastră. Împărțiți soluția rezultată în două părți. Adăugați alcali într-o parte. Precipitarea hidroxidului de cupru (II) Cu (OH) 2 nu este observată, prin urmare, în soluție nu există ioni de cupru încărcați dublu sau sunt prea puțini. Prin urmare, putem concluziona că ionii de cupru interacționează cu amoniacul adăugat și formează niște ioni noi care nu dau un compus insolubil cu ioni OH-.

În același timp, ionii rămân neschimbați. Acest lucru poate fi verificat prin adăugarea unei soluții de clorură de bariu la soluția de amoniac. Un precipitat alb de BaS04 va precipita imediat.

Studiile au stabilit că culoarea albastru închis a soluției de amoniac se datorează prezenței în ea a ionilor complecși 2+, formați prin adăugarea a patru molecule de amoniac la ionul de cupru. Când apa se evaporă, ionii 2+ se leagă de ioni și din soluție sunt eliberate cristale de culoare albastru închis, a cărei compoziție este exprimată prin formula SO 4 H 2 O.

Compușii complecși sunt cei care conțin ioni și molecule complecși capabile să existe atât sub formă cristalină, cât și în soluții.

Formulele moleculelor sau ionilor compușilor complecși sunt de obicei cuprinse între paranteze drepte. Compușii complecși sunt obținuți din compuși convenționali (necomplexi).

Exemple de obținere a compușilor complecși

Structura compușilor complecși este considerată pe baza teoriei coordonării propusă în 1893 de chimistul elvețian Alfred Werner, laureat al Premiului Nobel. Activitățile sale științifice au avut loc la Universitatea din Zurich. Omul de știință a sintetizat mulți compuși complecși noi, a sistematizat compuși complecși cunoscuți anterior și nou obținuți și a dezvoltat metode experimentale pentru demonstrarea structurii lor.

A. Werner (1866–1919)

În conformitate cu această teorie, se disting compușii complecși agent de complexare, externși sfera interioara... Agentul de complexare este de obicei un cation sau un atom neutru. Sfera interioară este formată dintr-un anumit număr de ioni sau molecule neutre, care sunt ferm legate de agentul de complexare. Ei sunt numiti, cunoscuti liganzi... Numărul de liganzi determină număr de coordonare(CN) agent de complexare.

Exemplu de compus complex

Compusul SO4H2O sau CuSO45H2O considerat în exemplu este un hidrat cristalin de sulfat de cupru (II).

Să determinăm părțile constitutive ale altor compuși complecși, de exemplu, K 4.
(Referinţă. Substanța cu formula HCN este acidul cianhidric. Sărurile acidului cianhidric se numesc cianuri.)

Agent de complexare - ion de fier Fe 2+, liganzi - ioni de cianură СN -, numărul de coordonare este egal cu șase. Totul dintre paranteze pătrate este o sferă interioară. Ionii de potasiu formează sfera exterioară a compusului complex.

Natura legăturii dintre ionul central (atom) și liganzi poate fi dublă. Pe de o parte, legătura se datorează forțelor de atracție electrostatică. Pe de altă parte, între atomul central și liganzi o legătură poate fi formată prin mecanismul donor-acceptor prin analogie cu ionul de amoniu. În mulți compuși complecși, legătura dintre ionul central (atom) și liganzi se datorează atât forțelor de atracție electrostatică, cât și legăturii formate din cauza perechilor de electroni singuri ai agentului de complexare și a orbitalilor liberi ai liganzilor.

Compușii complecși cu o sferă exterioară sunt electroliți puternici și în soluții apoase se disociază aproape în întregime într-un ion complex și ioni sfera exterioară. De exemplu:

SO 4 2+ +.

În reacțiile de schimb, ionii complecși trec de la un compus la altul fără a-și schimba compoziția:

SO4 + BaCl2 = CI2 + BaS04.

Sfera interioară poate avea o sarcină pozitivă, negativă sau zero.

Dacă sarcina liganzilor compensează încărcarea agentului de complexare, atunci astfel de compuși complecși sunt numiți complecși neutri sau non-electroliți: ei constau numai din agentul de complexare și liganzii sferei interioare.

Un astfel de complex neutru este, de exemplu,.

Cei mai tipici agenți de complexare sunt cationii d-elemente.

Liganzii pot fi:

a) molecule polare - NH3, H2O, CO, NO;
b) ioni simpli - F -, Cl -, Br -, I -, H -, H +;
c) ioni complexi - CN -, SCN -, NO 2 -, OH -.

Luați în considerare tabelul care arată numerele de coordonare ale unor agenți de complexare.

Nomenclatura compușilor complecși. Într-un compus, anionul este mai întâi numit și apoi cationul. Când se specifică compoziția sferei interioare, anionii sunt numiți în primul rând, adăugând sufixul - O-, de exemplu: Cl - - clor, CN - - ciano, OH - - hidroxo, etc. În continuare, liganzii neutri se numesc și în primul rând amoniacul și derivații săi. În acest caz, folosesc termenii: pentru amoniac coordonat - ammin, pentru apa - acva... Numărul de liganzi este indicat în cuvinte grecești: 1 - mono, 2 - di, 3 - trei, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa. Apoi se trece la numele atomului central. Dacă atomul central face parte din cationi, atunci se folosește numele rusesc al elementului corespunzător și starea sa de oxidare (în cifre romane) este indicată între paranteze. Dacă atomul central este conținut în anion, atunci utilizați numele latin al elementului, iar la sfârșit adăugați terminația - la... În cazul neelectroliţilor, starea de oxidare a atomului central nu este dată, deoarece se determină fără ambiguitate din condiția ca complexul să fie neutru din punct de vedere electric.

Exemple. Pentru a numi complexul Сl 2, se determină starea de oxidare (ASA DE.)
NS agent de complexare - Cu ion NS+ :

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

Starea de oxidare a ionului de cobalt se găsește într-un mod similar:

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

Care este numărul de coordonare al cobaltului din acest compus? Câte molecule și ioni sunt în jurul ionului central? Numărul de coordonare al cobaltului este șase.

Numele ionului complex este scris într-un singur cuvânt. Starea de oxidare a atomului central este indicată printr-o cifră romană între paranteze. De exemplu:

Cl 2 - clorură de cupru (II) tetraamină,
NUMARUL 3 – azotat de dicloroacvatriaminecobalt (III),
K 3 - hexacianoferat (III) potasiu,
K 2 - tetracloroplatinat (II) potasiu,
- diclorotetraaminezinc,
H2 - acid hexaclor staniu.

Folosind exemplul mai multor compuși complecși, vom determina structura moleculelor (agent de complexare ionică, SO, numărul de coordonare, liganzi, sferele interioare și exterioare), vom da un nume complexului, vom nota ecuațiile de disociere electrolitică.

K 4 - hexacianoferat de potasiu (II),

K 4 4K + + 4–.

H - acid tetracloroauric (format prin dizolvarea aurului în acva regia),

H H + + -.

OH - diamina argint (I) hidroxid (aceasta substanță participă la reacția „oglindă de argint”)

OH + + OH -.

Na - tetrahidroxoaluminat sodiu,

Na Na ++ -.

Compușii complecși includ și multe substanțe organice, în special, produsele interacțiunii aminelor cu apa și acizii cunoscuți. De exemplu, sărurile de clorură de metil amoniu iar clorura de fenilamoniu sunt compuși complecși. Conform teoriei coordonării, acestea au următoarea structură:

Aici, atomul de azot este un agent de complexare, atomii de hidrogen la azot, radicalii metil și fenil sunt liganzi. Împreună formează sfera interioară. Sfera exterioară conține ioni de clorură.

Multe substanțe organice, care sunt de mare importanță în viața organismelor, sunt compuși complecși. Acestea includ hemoglobina, clorofila, enzime şi dr.

Compușii complecși sunt utilizați pe scară largă:

1) în chimia analitică pentru determinarea multor ioni;
2) să se separe unele metale și să obțină metale de înaltă puritate;
3) ca coloranți;
4) pentru a elimina duritatea apei;
5) ca catalizatori pentru procese biochimice importante.

Compuși metalici complecși

Metalele din sistemele vii, de regulă, există în compoziția diferiților compuși complecși cu bioliganzi. Prin urmare, această proprietate cea mai importantă a metalelor - capacitatea lor de a forma o varietate de structuri complexe - va fi luată în considerare în primul rând pe exemple individuale.

1. Complexe acvatice

În soluțiile apoase, cationii d-metali în formă liberă (inclusiv în organism) există sub formă de n + aquocomplexe, care sunt de obicei notați ca Me n + sau Me n + hidr. „Aquocomplexe ale unor metale, în special cuprul ( II) , manganul (II), argintul (1), sunt destul de stabile, astfel încât sărurile acestor metale nu suferă hidroliză.

2. Amoniac

Complexele de amoniac sunt modele bune pentru înțelegerea structurilor asociate cu formarea compușilor biologici care conțin grupări amino.

A. Formarea amoniacului de cupru (II).

2+ (albastru) + 4NH 3  2+ (albastru) + 4H 2 0

Sub formă moleculară, acest proces poate fi reprezentat după cum urmează:

SO 4 + 4NH 3  S0 4 + 4H 2 O

Și simplificată, fără a fi reflectată în înregistrarea formării complexului acvatic, ecuația va lua forma:

În cele ce urmează, atunci când scriem reacții în formă ionică sau moleculară, vom nota ionii metalici într-o manieră simplificată Me n +, adică ionii hidratați.

CuSO 4 + 4NH 3  SO 4

Un aspect important al comportamentului „biocomplexelor”, i.e. complexe în sistemele vii este stabilitatea lor. Prin urmare, este important să se cunoască factorii care afectează stabilitatea sistemelor complexe și posibilele modalități de distrugere a acestora.

Motivul distrugerii complexului poate fi îndepărtarea agentului de complexare (Cu 2+) din sfera interioară a complexului și legarea acestuia sub formă de compus slab solubil (CuS în prima reacție) sau îndepărtarea liganzii (NH3) și legarea lor la un compus mai stabil (ionul NH4 + în a doua reacție).

B. Dizolvarea clorurii de argint într-o soluție de exces de amoniac pentru a forma amoniac de argint.

AgCl + 2NH 3 (exces) -> Cl (incolor)

Acest complex poate fi, de asemenea, distrus în mai multe moduri.

B. Interacțiunea sărurilor de zinc și cadmiu cu amoniacul duce și la formarea complexelor de amoniac.

D. Reacția clorurii de mercur (II) (clorură de mercur) cu amoniacul se termină cu formarea unui precipitat alb - clorură aminorturată (precipitat alb - antiseptic), care nu este un compus complex.

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

3. Complexe chelate cu aminoacizi

Multe metaloenzime, în care ionii metalici se leagă la o proteină prin oxigenul grupărilor carboxil și azotul grupărilor amino, sunt bioclustere (complexe proteice) - compuși chelați stabili.

Procesul de interacțiune a aquocomplexelor de biometale cu aminoacizi, care duce la astfel de structuri, este însoțit de o creștere bruscă a entropiei sistemului (AS> 0) datorită creșterii semnificative a numărului de particule. (efect de entropie). De exemplu, în cazul ionilor de cupru (II) și glicină 1:

Efect chelat (entropic) - o creștere a entropiei și formarea de inele cu cinci și șase membri sunt motivul stabilității relativ mai mari a compușilor chelați în comparație cu complecșii metalici analogi cu liganzi monodentați sau cu reactivi de chelare, dar cu un număr mai mic de cicluri de chelat.

Rețineți că toxicitatea compușilor de cupru se datorează nu numai legării tiolului (vezi mai sus), ci și grupurilor amino de proteine, ceea ce duce la întreruperea activității enzimatice și, în consecință, la viața normală.

4. Complexe chelate cu acid etilendiaminotetraacetic (EDTA). trilon B (Na 2 EDTA). pentacină- complexoni folosiți în metoda larg răspândită a terapiei de chelare.

În această diagramă, Trilon B este prezentat ca un ligand tetradentat, dar trebuie avut în vedere că acest complex este capabil să formeze șase legături cu agentul de complexare și este mai corect să scrieți produsul final într-o formă diferită.

5. Complexe macrociclice

Mulți compuși bioactivi se bazează pe complexe bazate pe macroheterocicluri. Exemple de astfel de structuri sunt discutate mai jos. A. Ciclul porfirinei.

clorofile (A, b): Me = Mg 2+, X și Y sunt absenți.

Proteine ​​heme(hemoglobina, mioglobina, citocromi, enzime - catalaza, peroxidaza): Me = Fe 2+ (Fe 3+); X este H20, O2, CO, CN-; Y - reziduu organic.

B. Ciclul Corrine(asemănător cu porfirina, care diferă în mai multe detalii).

Vitamina B 12 (factor de creștere, stimulator hematopoietic): Me = Co 3+, X = CN, Y - reziduu organic.

V. Membrană / complexe active.

Printre compușii complecși naturali, un loc aparte îl ocupă macrocomplexele bazate pe polipeptide ciclice care conțin cavități interne de anumite dimensiuni, în care există mai multe grupări care conțin oxigen capabile să lege cationii acelor metale, ale căror dimensiuni corespund mărimii cavitatea. Astfel de structuri, fiind în membranele biologice, asigură transportul ionilor prin membrane și, prin urmare, sunt numite ionofori.

Ionoforii naturali care îndeplinesc funcții de transport ionic sunt antibioticele: valinomicina și nonactina.

Eteri coroanei și criptandii sunt modele de ionofori naturali. Primul dintre ele interacționează selectiv cu metale alcaline, al doilea - cu metale alcalino-pământoase.

Cei mai simpli eteri de coroană au formula generală (CH 2 CH 2 O) n.

Stabilitatea complecșilor cu eteri coroană este legată de mărimea ionilor metalici și de mărimea ciclului. Li + se leagă mai puternic de coroana-4 (numărul „4” indică numărul de atomi de oxigen conținuți în ciclul moleculei de eter coroană), Na + - de coroana-5, K + - cu coroana-6, Cs + - cu coroana-8.

Cryptands - liganzi macrobiciclici - leagă cel mai eficient ionii metalelor alcalino-pământoase, pot dizolva chiar sulfatul de bariu.

6. Compuși complecși care stau la baza reacțiilor calitative la ioniFe 2+ . Fe 3+ . Co 2+ . Ni 2+ . Hg 2+

O reacție calitativă la ionul Fe 2- este interacțiunea cu hex-cianoferrat de potasiu (III) (sare roșie din sânge). În acest caz, se formează un precipitat albastru - potasiu-fier (II) hexacianoferrat (III) (turnboolean blue).

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

Reacțiile calitative la ionul Fe 3+ sunt:

Interacțiune cu hexacianoferrat de potasiu (II) (sare galbenă din sânge).

Aceasta produce un precipitat albastru. - fier de potasiu (II) hexacianoferat (III) (albastru de Prusia).

FeCl 3 + K 4 -> KFe + ZKS1

De remarcat că în acest caz, spre deosebire de cel precedent, există un proces redox, în care clorura de fier (III) acționează ca agent oxidant, deoarece potențialul său redox [ф° (Fe 3+ / Fe 2+) = + 0,77 V] este mai mare decât potențialul redox al ionului complex - hexacianoferrat (II) (f ° 3- / 4 ~ = + 0,36 V), care este un agent reducător. Astfel, sedimentele de albastru Turnbull și albastru prusac sunt identice nu numai ca culoare, ci și ca structură chimică.

Interacțiunea cu tiocianatul de potasiu.

În acest caz, se formează un complex roșu - triaquotrithio-cyanato-fier (III).

3+ (galben) + 3SCN -  (roșu) + ЗН 2 О

O reacție calitativă la ionul Co 2+ este interacțiunea cu tiocianura de amoniu, formând astfel tetraizotiocianatocobaltat de amoniu albastru (II), care este stabil doar într-un solvent organic, de exemplu, în alcoolul amilic.

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

Reacția calitativă la ionul Ni 2+ este Reacția lui Chugaev - interacțiunea cu dimetilglioxima, formând astfel un compus chelat de culoare roșie strălucitoare - dimetilglioximă de nichel. Reacția se realizează într-o soluție de amoniac. Este foarte sensibil, folosit în. toxicologie si medicina legala pentru depistarea nichelului.

O reacție calitativă la ionul de mercur (II) este interacțiunea acestuia cu o soluție de iodură de potasiu. În primul rând, precipită un precipitat portocaliu de iodură de mercur (II), care se dizolvă într-un exces de iodură de potasiu pentru a forma un compus complex incolor - tetraiodomercuratul de potasiu (II).

HgCl 2 + 2KI -> HgI 2  + 2KC1 HgI 2 + 2K1 (din 6 teste) -> K 2

O soluție a acestei săruri într-o soluție concentrată de alcali caustici este cunoscută ca Reactivul lui Nesslerși este folosit ca reactiv sensibil pentru ionii de amoniu și amoniac.

SO 4

Scop: obținerea unui complex sulfat de cupru-tetroamino sare din sulfat de cupru CuSO 4 ∙ 5H 2 O și o soluție concentrată de amoniac NH 4 OH.

Măsuri de siguranță:

1. Sticlăria chimică din sticlă trebuie manipulată cu grijă și ar trebui verificată dacă nu există fisuri înainte de a începe lucrul.

2. Înainte de a începe lucrul, ar trebui să verificați funcționalitatea aparatelor electrice.
3. Incalzeste doar in vase termorezistente.

4. Folosiți cu grijă și economic substanțele chimice. reactivi. Nu le gusta sau mirosi.

5. Lucrul trebuie efectuat în halate.

6. Amoniacul este otrăvitor, iar vaporii săi irită mucoasa.

Reactivi si echipamente:

Soluție concentrată de amoniac - NH 4 OH

Alcool etilic - C2H5OH

Sulfat de cupru - CuSO 4 ∙ 5H 2 O

Apa distilata

Cilindri gradați

vase Petri

Pompa de vid (pompa de vid cu jet de apa)

Pâlnii de sticlă

Justificare teoretica:

Compușii complecși sunt o substanță care conține un agent de complexare, cu care se asociază un anumit număr de ioni sau molecule, numiți aditivi sau legende. Agentul de complexare cu aditivi constituie sfera interioară a compusului complex. În sfera exterioară a compușilor complecși, există un ion asociat cu un ion complex.

Compușii complecși se obțin prin interacțiunea unor substanțe cu compoziție mai simplă. În soluțiile apoase, ele se disociază pentru a forma un ion complex încărcat pozitiv sau negativ și anionul sau cationul corespunzător.

SO 4 = 2+ + SO 4 2-

2+ = Cu 2+ + 4NH 3 -

Complexul 2+ colorează soluția într-o culoare albastru floarea de colț, în timp ce Cu2+ și 4NH3 luate separat nu dau o astfel de colorare. Compușii complecși sunt de mare importanță în chimia aplicată.

SO4 - cristale de culoare violet inchis, solubile in apa, dar insolubile in alcool. Cand este incalzita la 1200C, pierde apa si o parte din amoniac, iar la 2600C pierde tot amoniacul.La depozitarea in aer, sarea se descompune.

Ecuația de sinteză:

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

X = 246 ∙ 6/250 = 5,9 g SO4 ∙ H2O

Progres:

Se dizolvă 6 g de sulfat de cupru în 10 ml de apă distilată într-un pahar termorezistent. Se încălzește soluția. Se amestecă energic până la dizolvarea completă, apoi se adaugă soluție concentrată de amoniac în porții mici până când apare o soluție de sare complexă violet.

Apoi se transferă soluția într-un vas Petri sau într-un vas de porțelan și se precipită cristalele de sare complexă cu alcool etilic, care se toarnă cu o biuretă timp de 30-40 de minute, volumul de alcool etilic este de 5-8 ml.

Se filtrează pe o pâlnie Buchner cristalele de sare complexă obținute și se lasă să se usuce până a doua zi. Apoi se cântăresc cristalele și se calculează randamentul procentual.

5,9 g SO4 ∙ H2O - 100%

m eșantion - X

X = m probă ∙ 100% / 5,9g

Întrebări de control:

1.Care este tipul de legături chimice în sărurile complexe?

2. Care este mecanismul de formare a unui ion complex?

3.Cum se determină sarcina unui agent de complexare și a unui ion complex?

4.Cum se disociază sarea complexă?

5. Realizați formulele compușilor complecși ai diciano-argentat de sodiu.

Lucrare de laborator nr 6

Obținerea acidului ortoboric

Ţintă: pentru a obține acid ortoboric din borax și acid clorhidric.

Măsuri de siguranță:

1. Sticlăria chimică din sticlă trebuie manipulată cu grijă și trebuie verificată pentru crăpături înainte de utilizare.

2. Înainte de a începe lucrul, verificați funcționarea aparatelor electrice.

3. Incalzeste doar in vase termorezistente.

4. Folosiți substanțele chimice cu grijă și cu moderație. Nu le gusta sau mirosi.

5. Lucrul trebuie efectuat în halate.

Echipamente și reactivi:

Tetraborat de sodiu (decahidrat) - Na 2 B 4 O 7 * 10H 2 O

Acid clorhidric (conc.) - HCI

Apa distilata

Plită fierbinte, pompă de vid (pompa de vid cu jet de apă), pahare, hârtie de filtru, pahare de porțelan, baghete de sticlă, pâlnii de sticlă.

Progres:

Se dizolvă 5 g de tetraborat de sodiu decahidrat în 12,5 ml apă clocotită, se adaugă 6 ml soluție de acid clorhidric și se lasă să stea o zi.

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

Precipitatul format de acid ortoboric se decantează, se spală cu o cantitate mică de apă, se filtrează sub vid și se usucă între foi de hârtie de filtru la 50-60 0 C în cuptor.

Pentru a obține cristale mai pure, acidul ortoboric este recristalizat. Calculați rezultatul teoretic și practic

Întrebări de control:

1. Formula structurală a boraxului, acidului boric.

2. Disocierea boraxului, acidului boric.

3. Alcătuiți formula acidului tetraborat de sodiu.

Lucrare de laborator nr 7

Obținerea oxidului de cupru (II).

Ţintă: pentru a obține oxid de cupru (II) CuO din sulfat de cupru.

Reactivi:

Sulfat de cupru (II) CuS042-*5H2O.

Hidroxid de potasiu și sodiu.

Soluție de amoniac (p = 0,91 g/cm3)

Apa distilata

Echipament: cantare tehnochimice, filtre, pahare, cilindri, pompa de vid(pompa de vid cu jet de apa) , termometre, aragaz electric, palnie Buchner, balon Bunsen.

Partea teoretica:

Oxidul de cupru (II) CuO este o pulbere negru-maro, la 1026 0 С se descompune în Cu 2 O și О 2, aproape insolubil în apă, solubil în amoniac. Oxidul de cupru (II) CuO se găsește în mod natural sub forma unui produs de intemperii pământos negru al minereurilor de cupru (melaconit). În lava Vezuviului s-a găsit cristalizat sub formă de tablete triclinice negre (tenorit).

Artificial, oxidul de cupru se obtine prin incalzirea cuprului sub forma de talas sau sarma in aer, la o temperatura de caldura rosie (200-375 0 С) sau prin calcinarea nitratului de carbon. Oxidul de cupru astfel obținut este amorf și are o capacitate pronunțată de adsorbție a gazelor. La calcinare, la o temperatură mai ridicată, pe suprafața cuprului se formează un strat cu două straturi: stratul de suprafață este oxid de cupru (II), iar stratul interior este oxid de cupru (I) roșu Cu 2 O.

Oxidul de cupru este utilizat în producția de emailuri de sticlă, pentru a da o culoare verde sau albastră, în plus, CuO este folosit în producția de sticlă cupru-rubin. Când este încălzit cu substanțe organice, oxidul de cupru le oxidează, transformând carbonul și dioxidul de carbon și hidrogenul în odă și fiind redus în proces în cupru metalic. Această reacție este utilizată în analiza elementară a substanțelor organice pentru a determina conținutul de carbon și hidrogen din acestea. În medicină își găsește întrebuințare, în principal, sub formă de unguente.

2. Pregătiți o soluție saturată din cantitatea calculată de sulfat de cupru la 40 0 ​​​​С.

3. Pregătiți o soluție alcalină 6% din cantitatea calculată.

4. Se încălzește soluția alcalină la 80-90 0 С și se toarnă soluția de sulfat de cupru în ea.

5. Amestecul este încălzit la 90 ° C timp de 10-15 minute.

6. Precipitatul precipitat este lăsat să se depună, spălat cu apă până când ionul este îndepărtat S042- (probă BaCI2 + HCI).

Lucrare de laborator nr 5

Partea teoretică

Compuși complecși (de coordonare).- sunt compuși în care cel puțin una dintre legăturile covalente este formată prin mecanismul donor-acceptor.

Toți compușii de coordonare sunt alcătuiți din sfera interioara(particulă complexă), iar în cazul compușilor de coordonare cationici și anionici - și din sfera externă... Există o legătură ionică între sferele interioare și exterioare ale compusului de coordonare.

Sfera interioară (particulă complexă) constă dintr-un atom central (un atom de complexare a metalelor) și liganzi.

În formula compușilor complecși, sfera interioară este cuprinsă între paranteze pătrate. Sfera interioară nu are sarcină în complecșii neutri, este încărcată pozitiv în cele cationice și negativ în compușii de coordonare anionice. Sarcina sferei interioare este suma algebrică a sarcinilor atomului central și ale liganzilor.

Atom central- acesta este cel mai adesea un ion al unui element d -: Ag +, Cu2 +, Hg2 +, Zn2 +, Ni2 +, Fe3 +, Pt4 + etc.

Numărul de coordonare al atomului central- numărul de legături covalente dintre agentul de complexare și liganzi.

De regulă, numărul de coordonare este de două ori sarcina atomului central. În majoritatea compușilor complexe, numerele de coordonare sunt 6 și 4, mai rar 2, 3, 5 și 7.

Liganzii- anioni sau molecule legate de atomul central prin legături covalente formate prin mecanismul donor-acceptor. Liganzii pot fi molecule polare (H2O, NH3, CO etc.) și anioni (CN–, NO2–, Cl–, Br–, I–, OH– etc.).

Dentiția ligandului Este numărul de legături covalente cu care acest ligand este conectat la agentul de complexare.

Liganzii sunt împărțiți în monodentate (H2O, NH3, CO, CN–, NO2–, Cl–, Br–, I–, OH–), bidentate (C2O42-, SO42- etc.) și polidentate.

De exemplu, în compusul complex anionic K3: sfera interioară este 3–, sfera exterioară este 3K +, atomul central este Fe3 +, numărul de coordonare al atomului central este 6, liganzii sunt 6CN–, dentatul lor este –1 (monodentat).

Nomenclatura compușilor complecși ( IUPAC )

Când scrieți formula pentru o particulă complexă (ion), scrieți mai întâi simbolul atomului central, apoi liganzii alfabetic ordinea simbolurilor lor, dar mai întâi liganzii anionici, apoi moleculele neutre. Formula este cuprinsă între paranteze pătrate.

În numele compusului de coordonare este indicat mai întâi cationul (pentru toate tipurile de compuși), apoi anionul. Complexele cationice și neutre nu au terminații speciale. În denumirile complexelor anionice, la denumirea atomului central (agent de complexare) se adaugă desinența –at. Starea de oxidare a agentului de complexare este indicată printr-o cifră romană între paranteze.

Denumirile unor liganzi: NH3 - amina, H2O - aqua (aqua), CN– - ciano, Cl– - clor, OH– - hidroxo. Numărul de liganzi identici dintr-un compus de coordonare este indicat printr-un prefix: 2– di, 3– trei, 4– tetra, 5– penta, 6– hexa.

Cl diamminesilver (I) clorura sau

clorură de diamine argint (I).

K2 tetracloroplatinat de potasiu (II) sau

tetracloroplatinat de potasiu (II)

Diammintetracloroplatină (IV)

Clasificarea compușilor de coordonare

Există mai multe clasificări ale compușilor de coordonare: în funcție de sarcina particulei complexe, tipul de liganzi, numărul de agenți de complexare etc.

În funcție de sarcina particulei complexe, compușii de coordonare sunt împărțiți în cationici, anionici și neutri.

V complexe cationice sfera interioară este formată numai din molecule neutre (H2O, NH3, CO etc.), sau din molecule și anioni în același timp.

Clorura de hexaaquataleză (III) Cl3

sulfat de cupru (II) tetraamino de SO4

Cl2 tetraamină clorură de dicloroplatină (IV).

V complexe anionice sfera interioară este formată numai din anioni, sau anioni și molecule neutre în același timp.

K3 hexacianoferat de potasiu (III)

Na tetrahidroxoaluminat de sodiu (III)

diacvatetrahidroxoaluminat de sodiu Na (III)

Complexe neutre (neutre din punct de vedere electric). se formează cu coordonare simultană cu atomul central al anionilor și al moleculelor (uneori doar molecule).

diaminedicloroplatină (II)

Tetracarbonilnichel (0)

În funcție de tipul de liganzi, compușii de coordonare se subdivizează în: complecși acido (liganzii sunt resturi acide CN–, NO2–, Cl–, Br–, I– etc.); acvacomplexe (liganzii sunt molecule de apă); complexe amino (liganzii sunt molecule amoniac); complexe hidroxo (grupele OH– sunt liganzi), etc.

Disocierea și ionizarea compușilor de coordonare

Compușii de coordonare cationici și anionici în soluție se disociază complet prin legătură ionică în sferele interioare și exterioare:

K4 → 4K + + 4–

NO3 → + + NO3–

Ionii complecși sunt ionizați (disociați) treptat ca electroliți slabi:

+ ⇄ + + NH3

+ ⇄ Ag ++ + NH3

Formarea compușilor de coordonare

Formarea particulelor complexe (ioni) în soluții din agentul de complexare a ionilor metalici și liganzi are loc treptat:

Ag ++ NH3 ⇄ +

NH3 ⇄ +

și se caracterizează prin constante de formare în trepte:

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

Ag++ 2NH3 ⇄ +

Cu cât valoarea numerică a lui βn este mai mare, cu atât ionul complex este mai puternic (mai stabil).

Obținerea compușilor de coordonare

Conexiunile de coordonare se obțin cel mai adesea în următoarele moduri.

1. Interacțiunea ionilor unui agent de complexare a metalelor (de obicei o soluție de sare a unui metal dat) cu liganzi (o soluție de sare, acid, bază etc.):

FeCl3 + 6KCN → K3 + 3KCl

Fe3 + + 6CN– → 3–

2. Înlocuirea totală sau parțială a unor liganzi din compusul de coordonare cu alții:

K3 + 6KF → K3 + 6KSCN

3– + 6F– → 3– + 6SCN–

β6 1,70 103 1,26 1016

Se formează un nou compus de coordonare dacă constanta sa de formare este mai mare decât constanta de formare a compusului de coordonare inițial.

3. Înlocuirea metalului de complexare în compusul de coordonare cu păstrarea liganzilor. Ca și în cazul precedent, această transformare este posibilă dacă în acest caz se formează un compus de coordonare mai stabil.

SO4 + CuSO4 → SO4 + ZnSO4

2+ + Cu2 + → 2+ + Zn2 +

β4 2,51 109 1,07 1012

partea experimentală

Experiență 1. Obținerea și distrugerea hidroxocomplecșilor

Se toarnă 1 ml de soluții de săruri de zinc în două eprubete și aluminiu(sulfați, cloruri sau nitrați). Se adaugă prin picurare 0,1 mol/L soluție de NaOH sau KOH în fiecare dintre tuburi până se formează precipitarea hidroxizilor corespunzători. Scrieți ecuațiile reacției sub formă ionico-moleculară, indicați culoarea precipitatelor.

ZnSO4 + 2NaOH → Zn (OH) 2¯ + Na2SO4

AlCl3 + 3NaOH → Al (OH) 3¯ + 3NaCl

Se verifică solubilitatea precipitatelor obţinute într-o soluţie de hidroxid de sodiu sau potasiu 2 mol/L. Notați observațiile dvs. Scrieți ecuațiile reacției sub formă ionico-moleculară, indicați culoarea soluțiilor rezultate.

Zn (OH) 2 + 2NaOH → Na2

Al (OH) 3 + NaOH → Na sau Na3

Pentru a distruge complecșii hidroxo, se adaugă prin picurare o soluție acidă de 2 mol/L (HCl, H2SO4 sau HNO3) la soluțiile rezultate. Rețineți că pe măsură ce se adaugă acidul, soluțiile devin tulburi sau se observă precipitații ale hidroxizilor corespunzători, care apoi se dizolvă în excesul de acid. Scrieți ecuațiile reacției sub formă ionico-moleculară.

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

Zn (OH) 2 + 2HNO3 → Zn (NO3) 2 + 2H2O

Na + HCl → Al (OH) 3¯ + NaCl ¯ + Н2О

Al (OH)3 + 3HCI → AlCI3 + 3H2O

Experimentul 2. Obținerea sulfatului de tetraaminocupru (II) și distrugerea acestuia (reacție calitativă pentru ionul Cu2 +)

Se toarnă 2 ml de soluție de sulfat de cupru într-o eprubetă și se adaugă prin picurare o soluție de amoniac 2 mol/L până se formează un precipitat de sulfat de hidroximediu (II) (CuOH) 2SO4. Înregistrați culoarea precipitatului format. Plasați coeficienții și scrieți ecuația reacției în formă iono-moleculară.

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

Se adaugă soluție concentrată de amoniac în eprubetă până când precipitatul (CuOH) 2SO4 este complet dizolvat. Notați culoarea soluției de sulfat de tetraaminocupru (II). Plasați coeficienții și scrieți ecuația reacției în formă iono-moleculară.

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

Împărțiți soluția rezultată de sulfat de cupru (II) tetraamină în două eprubete. Adăugați o soluție de acid sulfuric 2 mol/L în primul tub și soluție de sulfură de sodiu în al doilea. Observați schimbarea de culoare a soluției din primul tub și culoarea precipitatului format în al doilea tub. Plasați coeficienții și scrieți ecuațiile de reacție în formă iono-moleculară. Sub formule, indicați culoarea materiilor prime colorate și a produselor de reacție.

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

SO4 + Na2S → CuS + Na2SO4 + 4NH3

Experimentul 3 Disocierea compușilor complecși

Se toarnă 3-5 picături de soluție de clorură de potasiu într-o eprubetă și se adaugă o cantitate mică (pe vârful unei spatule) de hexanitrocobaltat de sodiu (III) Na3 cristalin. Observați formarea unui precipitat galben de K2Na. Această reacție este calitativă pentru ionii de potasiu.

KCl → K + + Cl–

2 K + + Na + + 3– → K2Na¯

Turnați 3-5 picături de soluție de clorură de fier (III) într-un alt tub, apoi adăugați 2-3 picături de soluție de tiocianat amoniu sau potasiu. Observați schimbarea culorii în soluție. Această reacție este calitativă pentru ionul Fe3 +.

FeCl3 → Fe3 + + 3Cl–

Fe3 ++ 6SCN– ⇄ 3–

Se efectuează reacțiile calitative adecvate pentru ionii K + și Fe3 + într-o soluție de hexacianoferat de potasiu (III) K3. Notați observațiile dvs.

Care dintre cele două ecuații pentru disocierea K3 în soluție apoasă este prezentată mai jos:

K3 → 3K + + 3–

K3 → 3K + + Fe3 + + 6CN–

în concordanță cu observațiile tale?

Formulați o concluzie despre natura disocierii compușilor complecși (de coordonare) în soluții apoase.