Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Напишите уравнение образования этого иона. 16. В каких средах алюминий наиболее устойчив: кислых, нейтральных или щелочных? Ответ мотивируйте. 16, Почему алюминий растворяется в слабой и устойчив в концентрированной азотной кислоте? 17. Как изменятся химические свойства элементов при переходе от галлия н таллию? Ответ дополните уравнениями соответстиующих реакций. 18.
Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Приведите примеры реакций, в которых водород окислитель и в которых -- восстановитель. 19. Рассчитайте рН 0,01 М растворов Н,5е и Нг5 при 298 К, учитывая лишь первую ступень днссоциации. Ответ. 3; 4,52.
20. Рассчитайте рН 0,00! М растворов Н,5е и Нт5 при 298 К, учитывая лишь первую ступень диссоциации. Ответ: 4; 5,52. 21. Сравните свойства гидридов элементов Ч и ЧН групп главных подгрупп Объясните причины различия свойств этих гидридов. 22. Напишите реакцию взаимодействия гидридов лития, кальция и алюминия с водой. 23. Как изменяются свойства гидроксидов элементов Н периода по мере увеличения порядкового номера элемента? Приведите примеры реакций оксидов с водой. 24. Какая разница а химических свойствах ковалеитных и ионных иитридов? Ответ поясните примерами химических реакции. 26. Рассчитайте рН 0,01 М и 0,0001 М растворов Нгуе Ответ: 2,39; 3,39 26.
Рассчитайте константу диссоциации оксида натрия при 298 К: ЫагО ..* .-— 2Ыа+'/гОт. Ответ: Кр=0 !О 27. Определите активность ионов бария при 298 К в растворе Ва5О,. Ответ: 10-' 28. Определите активность ионов свинца а растворе РЬ5Оэ при 298 К. Ответ 1,5 !О "моль/л. 29. Определите активность ионов свинца в растворе, содержащем РЬ50, и Нт50ь а котором суммарная активность ионов 50! раина 2,2 ° !О ' моль/л. Ответ: 1О ь моль/л. 30.
Напишите электронные формулы атома олова и ионов 5пэь и 5пге Глава Х КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 4 хл. стяхктхвд комппвксных совдмнвммй Соединения сложного состава, у которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и непосредственно связанные с ним молекулы нли ионы (лиганды), называются комплексными соединениями, Значение комплексных соединений для различных областей техники очень велико. Способность вецгеств образовывать комплексные соединения используется для разработки эффективных методов получения химически чистых металлов из руд, редких металлов, сверхчистых полупроводниковых материалов, катализаторов, красителей, лекарственных препаратов, очистки природных и сточных вод„ растворения накипи в парогенераторах н т.
и. Первые комплексные соединения были сннтезированы в середине прошлого века, однако теоретические представления о них стали развиваться после опубликования в 1893 г, швейцарским химиком А. Вернером координационной теории. Большой вклад в химию комплексных соединений внесли русские ученые Л. А. Чугаев, И. И. Черняев и их ученики. По координационной теории Вернера в каждом комплексном соединении различают внутреннюю и внешнюю сферы. Внутреннюю сферу называют комплексом.
При написании химических формул комплексных соединений внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. Например, в комплексном соединении Кг[Сс((СН)4[ внутренняя сфера представлена ионом [Сб(СХ)~[', внешняя сфера — двумя положительно заряженными ионами К+. Центральный атом внутренней сферы комплексного соединения, вокруг которого группируются ионы или молекулы, называется комплексообризовагелем.
В приведенном примере это ион кадмия Сб'+. Частицы, непосредственно связанные с комплексообразователем, называются лигиндами. В данном случае это ионы СН . Число лигандов в комплексе называется координационным числом комплексообразователя. Координационное число показывает число мест во внутренней сфере комплексного соединения или число мест вокруг комплексообразователя, на которых могут разместиться лиганды.
Координационные числа разных комплексообразователей имеют значения от 2 до 12. Чаше других встречаются комплексные соединения с координационным числом, равным 4 или 6, затем 8 или 2. Заряд комплекса численно равен суммарному заряду внешней сферы и противоположен ему по знаку. Например, во внешней сфере комплексного соединения Кз[ре(СХ)г[ находятся три положительно заряженных иона К+. Следовательно, заряд комплексного иона равен — 3.
Различают катионные, анионные и нейтральные комплексы. Комплекс с положительным зарядом называют катнонным, на- пример [Сц(ХНЕ)~]'+, с отрицательным зарядом — анионным, например [С4(СН),]', с нулевым зарядом — нейтральным, например ге(СО)м Заряд комплексообразователя равен и противоположен по знаку алгебраической сумме зарядов всех остальных ионов. Так, в комплексном соединении Кз[ге(СН)~] заряд иона железа равен +3. Известны, однако, и такие комплексные соединения, которые не имеют внешней сферы, их внутренняя сфера состоит из нейтральных молекул — лигандов и комплексообразователя со степенью окисления О, например в комплексах [Са(ХНз)з], [ге(СО)з] комплексообразователями служат атомы Са и Ге, а лигандами — молекулы ННз и СО. Координационная емкость лиганда — число мест, занимаемых каждым лигандом во внутренней сфере комплекса.
Лиганды, которые занимают одно координационное место у центрального атома, называют монодентатными. Однако лиганды могут занимать два и более (до восьми) координационных мест за счет образования с комплексообразователем соответствующего числа химических связей. Такие лиганды называются полидентатными. Одним из наиболее важных полндентатных лигандов (гексадентатным) является анион этилендиамннтетрауксусной кислоты: о о ф -: (' о:-~ Ф 2 о о Ф х.1.
кОмплексООЕРАЗОЕАтели и лигдиды Комплексообразователи. Способность элемента к образованию комплексных соединений относится к важнейшим его химическим свойствам. Она зависит от строения внешнего электронного уровня атома элемента и определяется его положением в периодической системе Д. И. Менделеева. Как правило, комплексообразователямн являются атомы или чаще ноны металлов, имеющие достаточное число свободных орбиталей. При образовании химических связей с лигандами комплексообразователи выполняют роль акцепторов (см. гл.
П). При этом, если комплексообразователь представляет для химической связи юорбиталн, то образуются только о-связи, если же р-орбитали, то о- и я-связи, если г(-орбитали, то и- и я-связи, и если р-, д- или (-орбнтали, то о- н я-связи. Возможность участия тех нли иных орбиталей центрального атома в комплексообразовании меняется от периода к периоду. Способность элементов к комплексообразованию от периода к периоду растет. Элементы первого периода участвуют в комп- 288 лексообразоцании только за счет (з-орбиталей, второго периода — за счет з- и р-орбиталей, у элементов третьего и четвертого периодов к ним присоединяются г(-орбитали, у элементов шестого и седьмого периодов — (-орбитали.
Таким образом, у элементов каждого нового периода сохраняются возможкости комплексообразования предыдущего периода и появляются новые. При последовательном переходе от одного периода к другому растет координационное число элементов. Так, для элементов первого периода его значение равно 2, у элементов второго периода — 4 (одна з- и три р-орбитали). У атомов элементов третьего периода появляются д-орбитали и в связи с этим координационное число может быть равно 6 (з-, р-, г(-орбитали). Элементы пятого и шестого периодов могут образовывать комплексные соединения с еще более высоким координационным числом.
Лнганды. Лигандами в комплексных соединениях могут служить анионы Г, ОН, СХ, ЬС)Ч, )х(ОГ, СО',, С,О, и др.; нейтральные молекулы НзО, МНИ СО, МО, Гз, МзНь ХН вЂ” СНз— — СНг — )ЧНз (этилендиамин) и т. д. Почти все лиганды обладают одной или несколькими неподеленными парами электронов (МНз, НзО, Г, ОН' ). Иногда роль лигандов играют молекулы, не содержащие неподеленных пар электронов, но имеющие электроны, участвующие в образовании я-связи. В результате взаимодействия а- и р-орбиталей лигандов с вакантной орбиталью атома или иона комплексообразователя осуществляется о-связь, ри д-орбитали лигандов образуют с вакантными орбиталями атома или иона комплексообразователя и-связь. Донорные свойства лигандов реализуются за счет з- и р-атомных орбиталей, а акцепторные — за счет вакантных р- и ~(-орбиталей.
В табл. Х.! приведены примеры типичных лигандов. Е Х.З. НОМЕНКЛА1УРА И КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Номенклатура комплексных соединений. В соответствии с правилами И)ОПАК в названия комплексов входят названия как лигандов, так и комплексообразователей, причем вначале указываются лиганды (в алфавитном порядке), а затем комплексообразователи.
К анионным лигандам добавляют окончание -о (например, СО7 — карбонато; СХ вЂ” циано; )4з — азидо; ОН вЂ” гидроксо), нейтральные лиганды имеют те же названия, что и молекулы, за исключением НзО (акво), )х(Нз (аммин), СО (карбонил). Названия комплексных анионов содержат суффикс -аг (например, феррат, никелат, хромат). Число лигандов в комплексе обозначают граческими приставками (ди, три, тетра, пента, гекса и т. д.). Степень окисления металла в комплексе указывается в скобках после названия комплекса.
Если металл образует ион с одной степенью окисления, то она в название комплекса может не входить. Приведем некоторые примеры названий комплексных соединений: (Хп (ХНз) 4) СЬ вЂ” дихлорид гвэ !а — зт! 1 Ф и 2 о Е т 290 Л ъ Е О $ в Ю Х з ж Ф Ф о 1 о й Ф з Ф Ф Ф о 3 1 Ю о Ф о Ф о о, о '. ао .Ю о1 Е оо тетрааммин цинка; Кз[ре(СХ)х] — гексацианоферрат (1!1) калия; [)»)!(СО)»] — тетракарбонилникель (О); Ха [А1(ОН)»] — тетрагидроксоалюминат натрия; Кэ [Р1С!,] — гексахлорплатинат (!»г) калия; [Со()»)Нз)аС)]С!э — дихлорид пентаамминохлорокобальта (111). Комплексные соединения очень разнообразны по строению и свойствам.
Системы их классификации основываются на различных принципах. Одна из соовременных систем классификации делит их на четыре класса: 1 — комплексные соединения, содержащие молекулярные монодентатные лиганды; 2 -- комплексные соединения, содержащие ионные лиганды; 3 — циклические комплексные соединения; 4 — многоядерные комплексные соединения.
1. Комплексные соединения, содержащие молекулярные монодеитатные лиганды. К ним отосятся такие широко распространенные комплексные соединения, как аммиакаты, аквокомплексы, карбонилы металлов. Аквокомплексами, или гидратами, называют комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы воды, например [Мй(Н»0)»50»], [Сг(Н~О)в]С!э.
В водных растворах каждый нон гидратирован и представляет собой аквокомплекс преимущественно переменного состава, При кристаллизации некоторые из этих комплексов удерживают определенное число молекул воды, образуя кристаллогидраты, например [Сп(Н»0)»] ВО» НэО, [Ге(НэО)»] ЬО».НхО, [%(Н~О)»] ВО». А м м и а к а т а м и называют комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы аммиака, например [Р1((»(Нз)»]С!»; [».п(»чНз)»] ЬОь [Ак(»чНз)г]С!. Карбонилами металлов называют комплексные соединения, в которых лигандами служат молекулы оксида углерода, например [Ге(Со),], [СОэ(СО)»], [Кй(СО)»], [Тс(СО)»о], [)хе~(СО) ~], [К)»г(СО)»] и др, 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
