Комплексные соединения презентация

Составитель:
К.т.н., доцент Габдуллин Альфред Нафитович

Основные понятия
Комплексные (координационные) соединения (КС) состоят из центрального атома или иона металла (d- и f-металлы, щелочно-земельные металлы) ─ комплексообразователя (КО),
который окружают анионы и полярные или легко поляризующиеся нейтральные молекулы ─ лиганды (Л).
КО и Л образуют внутреннюю сферу и записываются в квадратных скобках.
Остальные ионы образуют внешнюю сферу.
[Cu(H2O)5]SO4

Координационное число (К.Ч.) ─ количество лигандов, связанных с центральным атомом во внутренней сфере
(К.Ч. = 1─12).
Значение К.Ч. числа зависит:
От химической природы КО;
От заряда КО: чем выше его заряд, тем выше К.Ч.
Например, [Pt2+(NH3)4]2+, [Pt4+(NH3)6]4+
От химической природы Л;
Соотношения радиусов КО и Л.

Природа связи в координационных соединениях
КС образуются благодаря донорно-акцепторным связям.
Лиганд ─ донор электронных пар. Это анионы (Cl─, S2─, NO2─ и т.д.) и легко поляризующиеся (этилендиамин и др.) или полярные молекулы (NH3, CO, NO и др.), имеющие электроны на внешней электронной оболочке.
Комплексообразователь ─ акцептор, должен иметь в своей электронной структуре свободные ячейки.

Имеет плоскую форму из-за наличия неспаренного электрона.

Номенклатура
Традиционные названия:
[Pt(NH3)4][PtCl4] – соль Магнуса
K3[Fe(CN)6] – красная кровяная соль
цис-[Pt(NH3)2Cl2] – соль Пейроне
Название по ИЮПАК:
Na[Ag(CN)2] – дицианоаргентат (I) натрия
K2[PtCl4] – тетрахлороплатинат (IV) калия
K3[GaF6] – гексафторогаллат (III) калия
[Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетрааминмеди (II)
ИЮПАК — Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК, англ. International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) международная неправительственная организация, способствующая прогрессу в области химии.

В зависимости от природы лигандов различают:
Аквакомплексы:
[Cu(H2O)5]SO4, [Cr(H2O)6]Cl3 и т.д.;
Амминокомплексы:
[Cu(NH3)2]Cl, [Zn(NH3)4]Cl2 и т.д.;
Гидроксокомплексы:
K2[Zn(OH)4], Na[Al(OH)4] и т.д.;
Ацидокомплексы:
K4[Fe(CN)6], K2[HgI4] и т.д.;
Комплексы смешанного типа:
[Co(NH3)4Cl2]Cl, [Pt(NH3)4(H2O)2]Cl4 и т.д.

Дентатность ─ число мест, занимаемых лигандом во внутренней сфере комплекса.
Монодентатные лиганды: NH3, H2O, Cl─, F─, CN─.
Бидентатные лиганды: CO32─, C2O42─, этилендиамин (en).
Хелатные комплексы содержат би- и полидентатные лиганды, связанные с центральным атомом несколькими связями.

Диметилглиоксим,
или реактив Чугаева
бис-(диметилглиоксимато)никель (II)
Другими известными хелатами являются
хлорофилл (комплекс Mg2+) и гемоглобин (комплекс Fe), комплексы ЭДТА.

Диссоциация комплексов. Константа нестойкости
Первичная диссоциация
[Co(NH3)6]Cl2 = [Co(NH3)6]2+ + 2Cl─
Вторичная диссоциация
[Co(NH3)6]2+ ⮀ [Co(NH3)5]2+ + NH3
[Co(NH3)5]2+ ⮀ [Co(NH3)4]2+ + NH3
[Co(NH3)4]2+ ⮀ [Co(NH3)3]2+ + NH3
[Co(NH3)3]2+ ⮀ [Co(NH3)2]2+ + NH3
[Co(NH3)2]2+ ⮀ [Co(NH3)]2+ + NH3
[Co(NH3)]2+ ⮀ Co2+ + NH3

Реакции с участием комплексных соединений
[Cr(H2O)6]3+ ⮀ [Cr(H2O)5(OH)]2+ ⮀
⮀ [Cr(H2O)4(OH)2]+ ⮀ [Cr(H2O)3(OH)3] ⮀
⮀ [Cr(H2O)2(OH)4]─
1. Реакции ионного обмена

Реакции с участием комплексных соединений
[Fe(H2O)6]3+ + 4SCN─ ⇄ [Fe (H2O)2(SCN)4]─
CuO + 4NH4OH(конц.) = [Cu(NH3)4](OH)2
CuO + 4NH4OH(конц.) ⟶ [Cu(NH3)4] 2─ + 2OH─
HgI2↓ + 2KI = K2[HgI4]
HgI2 + 2K+ + 2I─ = 2K+ + [HgI4]2─
HgI2 + 2I─ = [HgI4]2─
ПРHgI2 =4·10─12 KH = 2,48·10─30

Реакции с участием комплексных соединений
3. Разрушение комплексов
Связывание иона комплексообразователя
K2[HgI4] + K2S = HgS + 4KI
KH = 2,48·10─30 ПРHgS = 4·10─53
Связывание лиганда
[Zn(NH3)2]Cl2 + 2HCl = ZnCl2 + 2NH4Cl
CoCl2 + K2[Hg(SCN)4 = Co[Hg(SCN)4↓ + 2KCl
ZnCl2 + K2[Hg(SCN)4 = Zn[Hg(SCN)4↓ + 2KCl
Co[Hg(SCN)4]
Zn[Hg(SCN)4]