Home » ЗАНЯТТЯ №13 (6 год

ЗАНЯТТЯ №13 (6 год

23 Червня, 2024

ЗАНЯТТЯ №13 (6 год.)

Тема 20. Реакції комплексоутворення. Координаційні сполуки.

МЕТА: Ознайомитись із класифікацією та номенклатурою комплексних сполук. розглянути хімічний зв’язок у комплексних сполуках. Вивчити основні способи добування комплексних сполук та їх властивості.

Професійна орієнтація студентів:

Найскладніші хімічні речовини живого світу належать до комплексних сполук. Серед них слід назвати хлорофіл, який представляє собою комплексну сполуку іонів магнію з похідними піролу, а також гемоглобін, який являє собою порфіриновий комплекс феруму (ІІ) і забезпечує транспортування кисню до тканин організму. Більш стійкий комплекс утворює гемоглобін з монооксидом карбону (карбоксигемоглобін), чим і зумовлена токсична дія чадного газу. Більшість ферментів являють собою комплексні сполуки певних елементів (в більшості металів) з білковими молекулами. Знання будови комплексних сполук, механізму їх утворення, властивостей необхідне для успішного засвоєння курсу аналітичної, фармацевтичної хімії, для проведення аналітичних визначень численних біологічно-активних речовин, які є компонентами лікарських засобів. Якісний та кількісний склад комплексних сполук та їх властивості визначають можливості застосування комплексних сполук у медицині як лікарських субстанцій та у фармації. У молекулі вітаміну В₁₂ комплексоутворювачем є Со²⁺. Сполуки елементів родини платини володіють протипухлинною дією. Стійкість комплексних сполук у розчинах визначає можливості їх практичного застосування, зокрема у фармації для якісного і кількісного визначення катіонів d-елементів.

Методика виконання практичної роботи.

Тема 20. Реакції комплексоутворення. Координаційні сполуки.

Прилади і реактиви: штатив з пробірками, K₃[Fe(CN)₆] (крист.), розчини: Bi(NO)₃ (0,5 н), KI (0,5 н), CuSO₄(0,5 н), аміаку (2н), CaCl₂ (1 н), трилону Б (1 н), (NH₄)₂C₂O₄ (1 н), Ca(NO₃)₂ (0,5 н), KSCN (конц.), HCl (2 н); хлороформ, аміловий спирт, аміачний буфер, кр. CoCl₂·6H₂O, 0,1моль/л NaOH, 10% AgNO₃, 5% NH₃, 10% CuSO₄, сірководнева вода, сіль Мора (свіжеприготована), 5% K₃[Fe(CN)₆], 5% FeCl_3,5% K₄[Fe(CN)₆.

Робота 1. Одержання сполук з комплексним аніоном.

У пробірку внесіть 1 мл 0,5н розчину вісмут(ІІІ) нітрату, додайте краплями 0,5н розчин калій йодиду до утворення темно – бурого осаду вісмут (ІІІ) йодиду. До осаду краплями додайте 0,5н розчин калій йодиду до повного розчинення осаду. Напишіть відповідні молекулярні та скорочені іонні рівняння реакцій. Запишіть вираз загальної константи нестійкості комплексного іону.

Робота 2. Одержання сполук з комплексним катіоном.

У пробірку внесіть 1 мл 0,5н розчину купрум(ІІ) сульфату та додайте краплями 2н розчину аміаку до випадання осаду основної солі (СuOH)₂SO₄. Зверніть увагу на колір осаду. Потім додайте надлишок 2н розчину аміаку до повного розчинення осаду. Напишіть молекулярні та іонні рівняння реакцій. Напишіть вираз загальної константи нестійкості комплексного іона.

Робота 3. Одержання хелатної комплексної сполуки.

У дві пробірки внесіть по 1 мл 1н розчину кальцій хлориду та по 2 – 3 краплі аміачного буферного розчину (NH₄OH + NH₄Cl). В одну з пробірок додайте 2 – 3 краплі 1н розчину трилону Б. Потім в обидві пробірки додайте по 2 – 3 краплі 1н розчину амоній оксалату. Відмітьте, що відбувається в кожній з пробірок. Поясніть чому в пробірці, де міститься трилон Б, не утворюється осад. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

Робота 4. Вплив концентрації розчину на комплексоутворення.

До 1 мл 0,5н розчину солі кобальту (ІІ) додайте 2 – 3 краплі амілового спирту, потім 3 – 4 краплі концентрованого розчину калій або амоній роданіду. Суміш перемішайте скляною паличкою. Зверніть увагу на забарвлений шар розчину. Додайте 10 – 12 крапель води і знову перемішайте. Спостерігайте зміну забарвлення розчину внаслідок утворення аквакомплексу кобальту (ІІ) з координаційним числом 6. Поясніть спостереження та напишіть відповідні рівняння реакцій.

Робота 5. Комплексні сполуки в окисно-відновних реакціях.

У пробірку внесіть 4 – 5 крапель 0,1н розчину калій йодиду, 3 – 4 краплі 2н розчину соляної кислоти та 5 – 6 крапель хлороформу. Зверніть увагу, що нижній шар (хлороформ) залишається безбарвним. Додайте 1 мікрошпатель кристалів калій гексаціаноферату (ІІІ) та перемішайте розчин скляною паличкою. За зміною забарвлення шару хлороформу переконайтесь у виділенні вільного йоду. Напишіть рівняння реакцій, підберіть коефіцієнт електронно – іонним методом.

Робота 6. Зміна складу комплексної сполуки.

У пробірку помістіть кристалик CoCl₂·6H₂O та обережно нагрійте. Спостерігайте зміну кольору, що відповіджає реакції 2[Co(H₂O)₆]Cl₂↔Co[CoCl₄] + 12H₂O. Комплекс [Co(H₂O)₆]²⁺ забарвлений у рожевий колів, а [CoCl₄]^2- – у голубий. Охолодіть пробірку та додайте декілька крапель NaOH. Що спостерігається?

Робота 7. Утворення аміачного коплексу Аргентуму (реактив Толленса) та дослідження його властивостей.

До нітрату Аргентуму по краплях додавати 5% розчин аміаку. спочатку утвориться білий осад. Потім додати ще кілька крапель аміаку до розчинення осаду. Слід памятати , що наддлишок аміаку заважає проходженню подальших реакцій. Далі аміачний комплекс Аргентуму використовують як реагент на альдегідну групу (реакція “срібного дзеркала”). Беруть трохи формаліну і додають туди приготовлений комплекс та обережно нагрівають пробірку на водяній бані. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

Робота 8. Виявлення йонів Cu²⁺у комплексних сполуках.

До трьох крапель розчину CuSO₄ додайте дві краплі розчину 5% аміаку. Спостерігайте випадання зеленувато-голубоватого осаду основної солі (CuOH)₂SO₄. запишіть рівняння реакцій у йонному вигляді. Залі по краплях додавайте надлишок аміаку. Що спостерігається? Напишіть рівняння реакції. Добавте до отриманого розчину 3-5 крапель сірководневої води. Напишіть рівняння реакції та поясніть випадання чорного осаду.

Робота 9. Аніонні комплексні сполуки Феруму.

У конічну пробірку налийте 2-4 краплі свіжеприготовленої солі Мора та додайте рівний обєм калію гексаціаноферат(ІІІ). Вміст пробірки розведіть дистильованою водою. Який колір осаду і як він називається?

У пробірку внесіть декілька крапель розчину хлориду заліза (ІІІ). Далі додайте 2-3 краплі розчину калію гексаціаноферату (ІІ). Вміст пробірки розведіть водою. Який колір осаду та як він називається? Напишіть рівняння реакції.

Програма самопідготовки студентів

Тема 20. Реакції комплексоутворення. Координаційні сполуки.

1. Координаційна теорія Вернера. Комплексоутворювачі і ліганди. Дентатність і координаційне число.

Класифікація комплексних сполук.
Номенклатура комплексних сполук.
Електростатичні уявлення про хімічний зв’язок у комплексних сполуках.
Метод валентних зв’язків (ВЗ).
Теорія кристалічного поля.

7. Ізомерія координаційних сполук.

Стійкість комплексних сполук.
Використання комплексних сполук у фармації.

Основні поняття

Центральний атом

Ліганди

Координаційне число

Внутрішня сфера

Зовнішня сфера

Поле лігандів

Комплексні кислоти

Комплексні основи

Комплексні солі

Карбоніли металів

Кластерні сполуки

Клатратні сполуки

металоферменти

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. Частиною назви наведеної комплексної сполуки K₂[Cu(CN)₄] є:

А. купрат;

Б. купруму;

В. міді;

Г. мідь.

2 У назвах комплексних сполук число лігандів позначають латинськими назвами. Число 5 називають:

А. п’ять;

Б. пента;

В. гекса;

Г. тетра.

3 Вказати комплексну сполуку у якій комплексоутворювачем є Pt (II):

А.K₂[PtCl₆];

Б. [Pt(H₂O)₄Br₂]Br₂;

В. [Pt(NH₃)₄Cl₂]Cl₂;

Г. K₂[PtCl₄].

4 Яка координаційна формула сполуки з сумарним складом PlCl₄·6NH₃, якщо координаційне число Pt(IV) рівне 6:

А. [Pt(NH₃)₆]Cl₂;

Б. [Pt(NH₃)₂]Cl₄;

В. [Pt(NH₃)₆]Cl₄;

Г. [Pt(NH₃)₄]Cl₄.

Відповіді на тести:

Тест 1. Відповідь А оскільки внутрішня сфера є аніоном.

Тест 2. Відповідь Б.

Тест 3. Відповідь Г, оскільки заряд внутрішньої сфери становить -2 та є 4 ліганда з і знаком -.

Тест 4. Відповідь В.

Домашнє завдання: 1, 4, 10, 15.

Визначте заряд комплексного іону, ступінь окислення комплексоутворювача та його координаційне число в сполуках: [Cr(OH₂)₅Cl]Cl₂; [Pt(NH₃)₄Cl₂]Br₂; [CoSO₄(NH₃)₅]Br; K₃[Co(NO₂)₆]. Назвіть ці сполуки.
Назвіть комплексні солі: [Pt(NH₃)₃Cl]Cl, [Co(NH₃)₅Br]SO₄, Ba[Cr(NH₃)₂(SCN)₄]₂, Na₂[PdJ₄], K₂[Cu(CN)₄], K₂[Co(NH₃)₂(NO₂)₄].
Хімічні назви жовтої і червоної кров’яної солі: калій гексаціаноферат (ІІ) і калій гексаціаноферат (ІІІ). Написати формули цих солей.
Напишіть формули таких комплексних сполук:

а) тетраамінкарбонатокобальт (ІІІ) нітрат;

б) амоній дигідроксотетрахлороплатинат (IV);

в) калій бромопентанітроферат (ІІІ);

г) гексааквахром (ІІІ) хлорид.

Визначте заряд, координаційне число феруму в сполуках: Na₃[FeF₆] та K₄[Fe(CN)₆]. Напишіть рівняння первинної та вторинної дисоціації комплексів та вираз констант нестійкості.
За допомогою методу ВЗ поясніть просторову будову комплексних іонів: [Co(NH)₆]³⁺ та [CoF₆]^3-. Визначте тип гібридизації АО.
На основі теорії кристалічного поля наведіть розподіл електронів в октаедричному комплексі [Cr (CN)₆]^3- і тетраедричному комплекси [CoCl₄]^2-.
Одержіть комплексні сполуки та назвіть їх: KJ + HgJ₂ ®; Co(OH)₂ +NH₃®.
Визначте ступінь окислення, координаційне число комплексоутворювача в сполуках: K₂[Co(CN)₄]; [Pt(NH₃)₂Cl₂]₂; K[AuBr₄]. Вкажіть для якої сполуки характерна цис- та транс-ізомерія. Назвіть ці сполуки.
Складіть координаційні формули сполук кобальту, якщо координаційне число Со³⁺ дорівнює 6: Co(NO₂)₃·3KNO₂; Co(NO₂)₃·KNO₂·2NH₃; CoCl₃·6NH₃. Напишіть рівняння їхньої дисоціації в розчині.
Визначте розмір заряду комплексного іона, ступінь окиснення і координаційне число комплексоутворювача в сполуках [Cr(H₂O)₆]Cl₃; [Cr(H₂O)₃Cl₃]; [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl. Складіть рівняння їхньої дисоціації у водних розчинах.
Визначте розмір заряду комплексного іона, ступінь окиснення і координаційне число комплексоутворювача в сполуках: [Ni(NH₃)₆]Cl₃; Na₂[Zn(OH)₄]; K₃[Fe(CN)₆]. Напишіть рівняння їх дисоціації у водних розчинах і вираз Kн.
Складіть координаційні формули комплексних сполук, якщо координаційне число Сr³⁺ дорівнює 6: CrCl₃·3H₂O; CrCl₃·2H₂O·KCl; CrCl₃·H₂O·2KCl. Складіть рівняння їхньої дисоціації у водному розчині.
З сполучення часток Сr³⁺, Cl^–, Н₂O і NН₃ можна скласти сім координаційних формул комплексних сполук, одна з яких має вигляд: [Cr(NH₃)₆]Cl₃. Приведіть формули ще шести сполук і напишіть рівняння дисоціації цих речовин у водному розчині; координаційне число Сr³⁺ дорівнює 6.
Запишіть рівняння дисоціації сполук: K₃[Fe(CN)₆]; [Аl(H₂O)₆]Cl₃; [PtCl₂(NH₃)₂]; Na[Al(OH)₄(H₂O)₂]. Запишіть вираз константи дисоціації комплексів.
Запишіть вираз константи дисоціації комплексів: [Fe(CN)₅)NH₃]^3-, [CoBr₂(H₂O)₄]⁺, [Al(OH)₄(H₂O)₂]^–.
Чи випаде осад аргентум (І) йодиду, якщо змішати рівні об’єми 0,1 М розчинів K₂[HgI₄] та AgNO₃?
Обрахуйте заряди наступних комплексних йонів, утворених хромом (ІІІ):[Cr(H₂O)₅Cl]; [Cr(H₂O)₄Cl₂]; [Cr(H₂O)₂(C₂O₄)₂].
Написати в іонній та молекулярно-іонній формі рівняння обмінних реакцій, що проходять між: а) К₄[Fe(CN)₆] і CuSO₄ ; б) Na₃[Co(CN)₆] і FeSO₄ ; в) К₃[Fe(CN)₆] і AgNO₃ , маючи на увазі, що комплексні солі, що утворюються нерозчинні у воді/
Знайти заряди комплексних частинок і вказати серед них катіони, аніони, та неелектроліти: [Co(NH₃)₅Cl]; [Cr(NH₃)₄PO₄]; [Ag(NH₃)₂]; [Cr (OH)₆]; [Co(NH₃)₃(NO₂)₃]; [Cu(H₂O)₄].
Цеглово-червоні кристали розеосолі мають склад, що виражається формулою [Co(NH₃)₅(H₂O)]Cl₃ , пурпуреосіль – малиново-червоні кристали складу [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂ . наведіть хімічні назви цих солей.
Розрахувати концентрацію іонів кадмію в 0,1М розчині K₂[Cd(CN)₄], який містить, крім того, 6,5 г/л KCN.

Студент повинен знати:

1. Координаційну теорію Вернера. Комплексоутворювачі і ліганди. Дентатність і координаційне число.

2. Класифікацію комплексних сполук.

3. Номенклатуру комплексних сполук.

4. Електростатичні уявлення про хімічний зв’язок у комплексних сполуках.

5. Метод валентних зв’язків (ВЗ).

6. Теорію кристалічного поля.

7. Ізомерію координаційних сполук.

8. Стійкість комплексних сполук.

9. Використання комплексних сполук у фармації.

Студент повинен вміти:

1. Проводити експериментальні дослідження добування і властивостей координаційних сполук.

Джерела інформації

а) Основні:

Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.
Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. –ВТФ «Перун», 2004. – 480 с.

3. Рейтер Л.Г. Степаненко О.М., Басов В.П. Теоретичні розділи загальної хімії: Навчальний посібник. – К.: Каравела, 2003. – 344 с.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шк., 2003. – 743 с.

Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.
Каличак Я.М., Кінжибало В.В., Котур Б.Я. та ін. Хімія. Задачі, вправи, тести: Навчальний посібник. – Львів: Світ, 2001. – 176 с.
Державна Фармакопея України / Державне підприємство «Науковий-експертний фармакопейний центр». – 1-е вид. – Харків: РІРЕГ, 2001.– 556 с.
www.tdmu.edu.te.ua/education.php.