 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Образование и разрушение комплексов
Образование аквакомплексов (комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы воды) происходит при растворении солей многих d-металлов в воде: CuSO4 + 4H2O ® [Cu(H2O)4]SO4 Cu2+ + 4H2O ® [Cu(H2O)4]2+ Соединения многих d-элементов способны взаимодействовать с аммиаком или его водным раствором с образованием амминокомплексов, лигандами в которых являются молекулы NH3:
Ni(NO3)2 + 6NH3 ® [Ni(NH3)6](NO3)2 Ni2+ + 6NH3 ® [Ni(NH3)6]2+
Ni(NO3)2 + 6NH4OH ®[Ni(NH3)6](NO3)2 + 6H2O Ni2+ + 6NH4OH ® [Ni(NH3)6]2+ + 6H2O
Гидроксиды (и другие соединения) амфотерных металлов взаимодействуют с избытком раствора щелочи с образованием гидроксокомплексов (лиганды – гидроксид-ионы): Cr(OH)3¯ + 3KOH ® K3[Cr(OH)6] Cr(OH)3¯+ 3OH– ® [Cr(OH)6]3– .
Ацидокомплексы (комплексы, в которых лигандами являются анионы кислотных остатков) образуются при взаимодействии соединений d-металлов (и некоторых p-металлов, например Al) с растворами солей или кислот:
HgI2¯ + 2KI ® K2[HgI4] FeCl2 + 6KCN ® K4[Fe(CN)6] + 2KCl HgI2¯+ 2I– ® [HgI4]2– Fe2+ + 6CN– ® [Fe(CN)6]4–
CuCl¯ + HCl ® H[CuCl2] AgCl¯ + 2NaCN ® Na[Ag(CN)2] + NaCl CuCl + Cl– ® [CuCl2]– AgCl + 2CN– ® [Ag(CN)2]– + Cl–
Любой комплексный ион является малодиссоциирующим соединением и для его разрушения необходимо, чтобы в качестве продукта реакции образовался ещё более слабый электролит или малорастворимое соединение. Например, гидроксокомплексы устойчивы только в щелочных растворах и разрушаются при добавлении кислот, потому что лиганды – гидроксид-ионы – связываются с ионами водорода, образуя воду – очень слабый электролит:
Na2[Zn(OH)4] + 2HCl ® Zn(OH)2¯ + 2NaCl + 2H2O [Zn(OH)4]2– + 2H+ ® Zn(OH)2¯ + 2H2O
Na2[Zn(OH)4] + 4HCl ® ZnCl2 + 2NaCl + 4H2O [Zn(OH)4]2– + 4H+ ® Zn2+ + 4H2O
Большинство амминокомплексов также разрушается кислотами; в этом случае лиганды – молекулы аммиака – связываются с ионами водорода, образуя ионы аммония (NH4+). Ион аммония, по сути дела, является простейшим комплексным ионом (комплексообразователь – ион H+, лиганд – молекула NH3); как и другие комплексные ионы, ион NH4+ – слабый электролит.
[Ag(NH3)2]NO3 + 2 HNO3 ® AgNO3 + 2 NH4NO3 [Ag(NH3)2]+ + 2 H+ ® Ag+ + 2 [NH4]+
Комплекс можно также разрушить, связав ион-комплексообразователь в малорастворимое соединение (чем менее растворимый осадок образуется, тем легче разрушить комплекс).
[Ag(NH3)2]NO3 + KI ® AgI¯ + 2NH3 + KNO3 [Ag(NH3)2]+ + I– ® AgI¯ + 2NH3
2K[Ag(CN)2] + Na2S ® Ag2S¯ + 4 KCN 2[Ag(CN)2]– + S2– ® Ag2S¯ + 4 CN–
Зная численные значения констант нестойкости можно прогнозировать направление протекания реакций, в которых происходит разрушение старого и образование нового комплекса: такие реакции могут протекать лишь в том случае, если новый (образующийся) комплекс прочнее старого (разрушающегося). В этих реакциях происходит либо замена комплексообразователя (в старом разрушающемся комплексе), либо замена лигандов. Пример реакции с заменой комплексообразователя:
K2[Cd(CN)4] + Hg(NO3)2 ® K2[Hg(CN)4] + Cd(NO3)2 [Cd(CN)4]2– + Hg2+ ® [Hg(CN)4]2– + Cd2+
Данная реакция протекает, так как образующийся комплекс более устойчив: Kобщ. нест. [Cd(CN)4]2– = 1,4×10–19 >> Kобщ. нест. [Hg(CN)4]2– = 4,0×10–42 Следует помнить, что чем больше константа нестойкости, тем более неустойчив комплекс. В данном примере комплекс [Cd(CN)4]2– более неустойчив, а комплекс [Hg(CN)4]2– более устойчив (т.е. более прочен).
Пример реакции с заменой лигандов:
[Ag(NH3)2]Cl + 2 KCN ® K[Ag(CN)2] + 2 KCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + 2 CN– ® [Ag(CN)2]– + 2NH3
Образующийся цианидный комплекс серебра намного более устойчив, чем амминокомплекс: Kобщ. нест. [Ag(NH3)2]+ = 6,8×10–8 >> Kобщ. нест.[Ag(CN)2]– = 1×10–21
Задание контрольной работы по теме «Комплексные соединения» представлено в таблице 3.3.
Задание № 3 Для комплексных соединений, приведённых в заданном варианте таблицы 3, запишите уравнения электролитической диссоциации и выражения констант нестойкости каждой стадии вторичной диссоциации. Запишите уравнения реакций комплексообразования (или разрушения комплексов) в молекулярном и сокращённом ионно-молекулярном виде.
Таблица 3.3 – Условия задания № 3
Продолжение таблицы 3.3
Окончание таблицы 3.3
Поиск по сайту: |