ΚΡΑΤΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ

«ΣΑΜΑΡΑ ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ»

Ινστιτούτο Επικοινωνιών Ufa

Τμήμα Γενικής Παιδείας και Επαγγελματικών Επιστημών

Περίληψη της διάλεξης για τον κλάδο "Χημεία"

με θέμα: "Σύνθετες συνδέσεις"

για φοιτητές του 1ου έτους

σιδηροδρομικές ειδικότητες

όλες οι μορφές εκπαίδευσης

Συντάχθηκε από:

Περίληψη διάλεξης για το γνωστικό αντικείμενο "Χημεία" με θέμα "Σύνθετες ενώσεις" για φοιτητές 1ου έτους σιδηροδρομικών ειδικοτήτων όλων των μορφών εκπαίδευσης / μεταγλωττιστής:. - Samara: SamGUPS, 2011. - 9 σελ.

Εγκρίθηκε στη συνεδρίαση του Τμήματος ΟιΠΔ στις 23 Μαρτίου 2011, πρωτ

Τυπώθηκε με απόφαση του συντακτικού και εκδοτικού συμβουλίου του πανεπιστημίου.

Συντάχθηκε από:

Κριτές: επικεφαλής. Τμήμα «Γενικής και Μηχανικής Χημείας» SamGUPS,

Διδάκτωρ Χημικών Επιστημών, Καθηγητής;

Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Γενικής και Ανόργανης Χημείας, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Λευκορωσίας (Ufa),

Υπογράφηκε για εκτύπωση στις 07.04.2011. Μορφή 60/901/16.

Χαρτί για γράψιμο. Η εκτύπωση είναι λειτουργική. Μετατρ. φούρνος μεγάλο. 0,6.

Κυκλοφορία 100. Αρ. διαταγής 73.

© Samara State Transport University, 2011

Το περιεχόμενο του Σημειώματος Διάλεξης αντιστοιχεί στο κράτοςτο γενικό εκπαιδευτικό πρότυπο και τις απαιτήσεις της τριτοβάθμιας εκπαίδευσης στο υποχρεωτικό ελάχιστο περιεχόμενο και επίπεδο γνώσεων των αποφοίτων τριτοβάθμιας εκπαίδευσης στον κύκλο «Φυσικές επιστήμες». Η διάλεξη παρουσιάζεται ως συνέχεια Μάθημα διαλέξεων στη χημείαγια σπουδαστές σιδηροδρομικών ειδικοτήτων 1ου έτους όλων των μορφών εκπαίδευσης, που καταρτίζει το προσωπικό του τμήματος «Γενικής και Μηχανικής Χημείας»

Η διάλεξη περιέχει τις κύριες διατάξεις των θεωριών των χημικών δεσμών, της σταθερότητας των συμπλοκών, της ονοματολογίας των σύνθετων ενώσεων, παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων. Το υλικό που παρουσιάζεται στη Διάλεξη θα είναι χρήσιμο βοήθημα στη μελέτη του θέματος «Σύνθετες Συνδέσεις» από φοιτητές πλήρους και μερικής φοίτησης και στην επίλυση εργασιών ελέγχου από φοιτητές του τμήματος αλληλογραφίας όλων των ειδικοτήτων.

Αυτή η δημοσίευση βρίσκεται στον ιστότοπο του ινστιτούτου.

Σύνθετες ενώσεις

Ο σχηματισμός πολλών χημικών ενώσεων συμβαίνει σύμφωνα με το σθένος των ατόμων. Τέτοιες ενώσεις ονομάζονται απλές ή πρώτης τάξης ενώσεις. Ταυτόχρονα, είναι γνωστές πολλές ενώσεις, ο σχηματισμός των οποίων δεν μπορεί να εξηγηθεί με βάση τους κανόνες σθένους. Σχηματίζονται με συνδυασμό απλών ενώσεων. Τέτοιες ενώσεις ονομάζονται ενώσεις ανώτερης τάξης, σύμπλοκες ή ενώσεις συντονισμού. Παραδείγματα απλών ενώσεων: H2O, NH3, AgCl, CuSO4. Παραδείγματα συμπλόκων ενώσεων: AgCl 2NH3, Co (NO3) 3 6NH3, ZnSO4 4H2O, Fe (CN) 3 3KCN, PtCl2 2KCI, PdCl2 2NH3.

Τα ιόντα ορισμένων στοιχείων έχουν την ικανότητα να συνδέουν πολικά μόρια ή άλλα ιόντα στον εαυτό τους, σχηματίζοντας πολύπλοκα ιόντα. Οι ενώσεις που περιέχουν πολύπλοκα ιόντα που μπορούν να υπάρχουν τόσο σε κρύσταλλο όσο και σε διάλυμα ονομάζονται σύνθετες ενώσεις. Ο αριθμός των γνωστών σύνθετων ενώσεων είναι πολλές φορές μεγαλύτερος από τον αριθμό των απλών ενώσεων γνωστών σε εμάς. Οι σύνθετες ενώσεις είναι γνωστές για περισσότερο από ενάμιση αιώνα πριν. Μέχρι να διαπιστωθεί η φύση του χημικού δεσμού, οι λόγοι σχηματισμού τους, οι εμπειρικοί τύποι των ενώσεων γράφονταν όπως αναφέραμε στα παραπάνω παραδείγματα. Το 1893, ο Ελβετός χημικός Άλφρεντ Βέρνερ πρότεινε την πρώτη θεωρία για τη δομή των σύνθετων ενώσεων, η οποία ονομάστηκε θεωρία συντονισμού. Οι σύνθετες ενώσεις αποτελούν την πιο εκτεταμένη και ποικιλόμορφη κατηγορία ανόργανων ουσιών. Σε αυτές ανήκουν επίσης πολλές οργανοστοιχειώδεις ενώσεις. Η μελέτη των ιδιοτήτων και της χωρικής δομής των πολύπλοκων ενώσεων έδωσε αφορμή για νέες ιδέες για τη φύση του χημικού δεσμού.

1. θεωρία συντονισμού

Στο μόριο μιας σύνθετης ένωσης διακρίνονται τα ακόλουθα δομικά στοιχεία: το ιόν συμπλοκοποίησης, τα συνδεδεμένα σωματίδια που συντονίζονται γύρω του - συνδέτες, που μαζί με τον συμπλοκοποιητικό παράγοντα σφαίρα εσωτερικού συντονισμούκαι τα υπόλοιπα σωματίδια που περιλαμβάνονται σε εξωτερική σφαίρα συντονισμού. Όταν οι σύνθετες ενώσεις διαλύονται, οι συνδέτες παραμένουν σε ισχυρό δεσμό με το ιόν συμπλοκοποίησης, σχηματίζοντας ένα σχεδόν μη διασπώμενο σύμπλοκο ιόν. Ο αριθμός των προσδεμάτων ονομάζεται αριθμός συντονισμού(γ. ώρα).

Ας εξετάσουμε το σιδηροκυανιούχο κάλιο Κ4, μια σύνθετη ένωση που σχηματίστηκε κατά την αλληλεπίδραση 4KCN+Fe(CN)2=K4.

Όταν διαλυθεί, η σύμπλοκη ένωση διασπάται σε ιόντα: K4↔4K++4-

Τυπικοί παράγοντες συμπλοκοποίησης: Fe2+, Fe3+, Co3+, Cr3+, Ag+, Zn2+, Ni2+.

Τυπικοί συνδέτες: Cl-, Br-, NO2-, CN-, NH3, H2O.

Το φορτίο του συμπλοκοποιητή είναι ίσο με το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων των ιόντων που τον αποτελούν, για παράδειγμα, 4-, x+6(-1)=-4, x=2.

Τα ουδέτερα μόρια που αποτελούν το σύμπλοκο ιόν επηρεάζουν το φορτίο. Εάν ολόκληρη η εσωτερική σφαίρα είναι γεμάτη μόνο με ουδέτερα μόρια,

τότε το φορτίο του ιόντος είναι ίσο με το φορτίο του συμπλοκοποιητικού παράγοντα. Άρα, για ένα ιόν 2+, το φορτίο του χαλκού είναι x=+2.

Το φορτίο ενός μιγαδικού ιόντος είναι ίσο με το άθροισμα των φορτίων των ιόντων στην εξωτερική σφαίρα. Στο Κ4, το φορτίο είναι -4, αφού υπάρχει 4K+ στην εξωτερική σφαίρα και το μόριο ως σύνολο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Η αμοιβαία υποκατάσταση των προσδεμάτων στην εσωτερική σφαίρα είναι δυνατή διατηρώντας τον ίδιο αριθμό συντονισμού, για παράδειγμα, Cl2, Cl, . Το φορτίο του ιόντος κοβαλτίου είναι +3.

Ονοματολογία σύνθετων ενώσεων

Κατά τη σύνθεση των ονομάτων σύνθετων ενώσεων, υποδεικνύεται πρώτα το ανιόν και, στη συνέχεια, στη γενετική περίπτωση - το κατιόν (παρόμοιο με απλές ενώσεις: χλωριούχο κάλιο ή θειικό αργίλιο). Σε παρενθέσεις, ένας ρωμαϊκός αριθμός υποδεικνύει τον βαθμό οξείδωσης του κεντρικού ατόμου. Οι υποκαταστάτες ονομάζονται ως εξής: H2O - aqua, NH3 - αμμίνη, C1- -chloro-, CN - κυανο-, SO4 2- - θειικό - κ.λπ. Ας ονομάσουμε τις παραπάνω ενώσεις α) AgCl 2NH3, Co (NO3) 3 6NH3, ZnSO4 4H2O; β) Fe (CN)3 3KCN, PtCl2 2KCI; γ) PdCl2 2NH3.

Με μιγαδικό κατιόν α): χλωριούχος διαμμινοσάργυρος (I), νιτρικό εξαμινοκοβάλτιο (III), θειικός τετρακουζάργυρος (Ρ).

ΜΕ σύνθετο ανιόν β): εξακυανοφερρικό κάλιο (III), τετραχλωροπλατινικό κάλιο (II).

Συγκρότημα- μη ηλεκτρολύτη γ): διχλωροδιαμινοπαλλάδιο.

Στην περίπτωση των μη ηλεκτρολυτών, το όνομα κατασκευάζεται στην ονομαστική περίπτωση και δεν αναφέρεται ο βαθμός οξείδωσης του κεντρικού ατόμου.

2. Μέθοδοι για τη δημιουργία τύπων συντονισμού

Υπάρχει ένας αριθμός μεθόδων για τον καθορισμό των τύπων συντονισμού σύνθετων ενώσεων.

Με τη βοήθεια αντιδράσεων διπλής ανταλλαγής. Με αυτόν τον τρόπο αποδείχθηκε η δομή των ακόλουθων ενώσεων συμπλόκου πλατίνας: PtCl4 ∙ 6NH3, PtCl4 ∙ 4NH3, PtCl4 ∙ 2NH3, PtCl4 ∙ 2KCl.

Εάν δράσετε στο διάλυμα της πρώτης ένωσης με διάλυμα AgNO3, τότε όλο το χλώριο που περιέχεται σε αυτό καθιζάνει με τη μορφή χλωριούχου αργύρου. Προφανώς, και τα τέσσερα ιόντα χλωρίου βρίσκονται στην εξωτερική σφαίρα και ως εκ τούτου η εσωτερική σφαίρα αποτελείται μόνο από συνδέτες αμμωνίας. Έτσι, ο τύπος συντονισμού της ένωσης θα είναι Cl4. Στην ένωση PtCl4 ∙ 4NH3, ο νιτρικός άργυρος καθιζάνει μόνο το ήμισυ του χλωρίου, δηλ. μόνο δύο ιόντα χλωρίου βρίσκονται στην εξωτερική σφαίρα και τα υπόλοιπα δύο, μαζί με τέσσερα μόρια αμμωνίας, αποτελούν μέρος της εσωτερικής σφαίρας, έτσι ώστε ο συντονισμός ο τύπος έχει τη μορφή Cl2. Ένα διάλυμα της ένωσης PtCl4 ∙ 2NH3 δεν καθιζάνει με AgNO3, αυτή η ένωση αντιπροσωπεύεται από τον τύπο. Τέλος, ο νιτρικός άργυρος επίσης δεν καθιζάνει AgCl από διάλυμα της ένωσης PtCl4 ∙ 2KCl, αλλά μπορεί να διαπιστωθεί με αντιδράσεις ανταλλαγής ότι υπάρχουν ιόντα καλίου στο διάλυμα. Σε αυτή τη βάση, η δομή του αντιπροσωπεύεται από τον τύπο Κ2.

Σύμφωνα με τη μοριακή ηλεκτρική αγωγιμότητα αραιωμένων διαλυμάτων. Σε υψηλή αραίωση, η μοριακή ηλεκτρική αγωγιμότητα της σύνθετης ένωσης καθορίζεται από το φορτίο και τον αριθμό των ιόντων που σχηματίζονται. Για ενώσεις που περιέχουν ένα σύμπλοκο ιόν και μεμονωμένα φορτισμένα κατιόντα ή ανιόντα, ισχύει η ακόλουθη κατά προσέγγιση σχέση:

Ο αριθμός των ιόντων στα οποία διασπάται

μόριο ηλεκτρολύτη

Λ(V), Ohm-1 ∙ cm2 ∙ mol-1

Η μέτρηση της μοριακής ηλεκτρικής αγωγιμότητας Λ(В) σε μια σειρά από σύμπλοκα ενώσεις πλατίνας(IV) καθιστά δυνατή τη σύνθεση των ακόλουθων τύπων συντονισμού: Cl4 - διασπάται με το σχηματισμό πέντε ιόντων. Cl2 - τρία ιόντα. - ουδέτερο μόριο. K2 - τρία ιόντα, δύο από τα οποία είναι ιόντα καλίου. Υπάρχει ένας αριθμός άλλων φυσικοχημικών μεθόδων για τον καθορισμό των τύπων συντονισμού σύνθετων ενώσεων.

3. Τύπος χημικού δεσμού σε σύνθετες ενώσεις

α) Ηλεκτροστατικές παραστάσεις .

Ο σχηματισμός πολλών πολύπλοκων ενώσεων μπορεί, σε μια πρώτη προσέγγιση, να εξηγηθεί από την ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ του κεντρικού κατιόντος και των ανιόντων ή των μορίων του πολικού συνδετήρα. Μαζί με τις ελκτικές δυνάμεις, υπάρχουν και δυνάμεις ηλεκτροστατικής απώθησης μεταξύ ομο-φορτισμένων προσδεμάτων. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια σταθερή ομάδα ατόμων (ιόντων), η οποία έχει μια ελάχιστη δυναμική ενέργεια. Ο συμπλοκοποιητικός παράγοντας και οι συνδέτες θεωρούνται ως φορτισμένες μη παραμορφώσιμες σφαίρες ορισμένων μεγεθών. Η αλληλεπίδρασή τους λαμβάνεται υπόψη σύμφωνα με το νόμο Coulomb. Έτσι, ο χημικός δεσμός θεωρείται ιονικός. Εάν οι συνδέτες είναι ουδέτερα μόρια, τότε αυτό το μοντέλο θα πρέπει να λάβει υπόψη την αλληλεπίδραση ιόντος-διπόλου του κεντρικού ιόντος με το μόριο του πολικού συνδέτη. Τα αποτελέσματα αυτών των υπολογισμών μεταφέρουν ικανοποιητικά την εξάρτηση του αριθμού συντονισμού από το φορτίο του κεντρικού ιόντος. Με την αύξηση του φορτίου του κεντρικού ιόντος, η ισχύς των σύνθετων ενώσεων αυξάνεται, η αύξηση της ακτίνας του προκαλεί μείωση της ισχύος του συμπλόκου, αλλά οδηγεί σε αύξηση του αριθμού συντονισμού. Με την αύξηση του μεγέθους και του φορτίου των προσδεμάτων, ο αριθμός συντονισμού και η σταθερότητα του συμπλόκου μειώνονται. Η πρωτογενής διάσταση προχωρά σχεδόν πλήρως, όπως η διάσταση ισχυρών ηλεκτρολυτών. Οι συνδέτες που βρίσκονται στην εσωτερική σφαίρα είναι πολύ ισχυρότεροι συνδεδεμένοι με το κεντρικό άτομο και χωρίζονται μόνο σε μικρό βαθμό. Η αναστρέψιμη διάσπαση της εσωτερικής σφαίρας μιας σύνθετης ένωσης ονομάζεται δευτερογενής διάσπαση. Για παράδειγμα, η διάσταση του συμπλόκου Cl μπορεί να γραφτεί ως εξής:

Cl→++Cl - πρωτογενής διάσταση

+↔Δευτερογενής διάσταση Ag++2NH3

Ωστόσο, μια απλή ηλεκτροστατική θεωρία δεν είναι σε θέση να εξηγήσει την επιλεκτικότητα (εξειδίκευση) του σχηματισμού συμπλόκου, καθώς δεν λαμβάνει υπόψη τη φύση του κεντρικού ατόμου και των προσδεμάτων, τα δομικά χαρακτηριστικά των κελυφών ηλεκτρονίων τους. Για να ληφθούν υπόψη αυτοί οι παράγοντες, συμπληρώθηκε η ηλεκτροστατική θεωρία πολωτικόιδέες σύμφωνα με τις οποίες ο σχηματισμός συμπλόκου ευνοείται από τη συμμετοχή μικρών πολλαπλά φορτισμένων κατιόντων d-στοιχείων ως κεντρικών ατόμων, τα οποία έχουν ισχυρή πολωτική δράση και ως συνδέτες από μεγάλα, εύκολα πολωμένα ιόντα ή μόρια. Σε αυτή την περίπτωση, συμβαίνει η παραμόρφωση των κελυφών ηλεκτρονίων του κεντρικού ατόμου και των προσδεμάτων, που οδηγεί στην αλληλοδιείσδυσή τους, η οποία προκαλεί ενίσχυση των δεσμών.

β) Η μέθοδος των δεσμών σθένους.

Στη μέθοδο των δεσμών σθένους, θεωρείται ότι το κεντρικό άτομο του παράγοντα συμπλοκοποίησης πρέπει να έχει ελεύθερα τροχιακά για το σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών με συνδετήρες, ο αριθμός των οποίων καθορίζει τη μέγιστη τιμή της αποτελεσματικότητας του παράγοντα συμπλοκοποίησης. Σε αυτή την περίπτωση, ένας ομοιοπολικός δεσμός σ προκύπτει όταν το ελεύθερο τροχιακό του ατόμου του συμπλοκοποιητικού παράγοντα επικαλύπτεται με γεμάτα τροχιακά δότη, δηλαδή περιέχουν μη μοιρασμένα ζεύγη ηλεκτρονίων. Αυτή η σύνδεση ονομάζεται σύνδεση συντονισμού.

Παράδειγμα 1. Το σύμπλοκο ιόν 2+ έχει τετραεδρική δομή. Ποια τροχιακά του παράγοντα συμπλοκοποίησης χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν δεσμούς με μόρια NH3;

Λύση. Η τετραεδρική δομή των μορίων είναι χαρακτηριστική του σχηματισμού υβριδικών τροχιακών sp3.

Παράδειγμα 2. Γιατί το μιγαδικό ιόν + έχει γραμμική δομή;

Λύση. Η γραμμική δομή αυτού του ιόντος είναι συνέπεια του σχηματισμού δύο υβριδικών sp-τροχιακών από το ιόν Cu+, τα οποία λαμβάνουν ζεύγη ηλεκτρονίων NH3.

Παράδειγμα 3. Γιατί το ιόν είναι 2-παραμαγνητικό και 2-διαμαγνητικό;

Λύση.Τα ιόντα Cl- αλληλεπιδρούν ασθενώς με τα ιόντα Ni2+. Ζεύγη ηλεκτρονίων χλωρίου εισέρχονται στα τροχιακά του επόμενου κενού στρώματος με n=4. Σε αυτή την περίπτωση, τα 3d ηλεκτρόνια του νικελίου παραμένουν ασύζευκτα, γεγονός που προκαλεί τον 2-παραμαγνητισμό.

Στο 2- λόγω υβριδισμού dsp2, συμβαίνει σύζευξη ηλεκτρονίων και το ιόν είναι διαμαγνητικό

γ) Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου.

Η θεωρία κρυσταλλικού πεδίου εξετάζει την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ θετικά φορτισμένων ιόντων μετάλλου που συμπλέκονται και μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων συνδετών. Υπό την επίδραση του πεδίου συνδέτη, τα επίπεδα d του ιόντος μετάλλου μετάπτωσης διαχωρίζονται. Συνήθως υπάρχουν δύο διαμορφώσεις σύνθετων ιόντων - οκταεδρικό και τετραεδρικό. Η τιμή της ενέργειας διάσπασης εξαρτάται από τη φύση των προσδεμάτων και από τη διαμόρφωση των συμπλεγμάτων. Ο πληθυσμός των διαιρεμένων d-τροχιών με ηλεκτρόνια πραγματοποιείται σύμφωνα με τον κανόνα Hund, και τα ιόντα OH-, F-, Cl- και τα μόρια H2O, NO είναι συνδέτες ασθενούς πεδίου και τα ιόντα CN-, NO2- και Το μόριο CO είναι ισχυροί συνδέτες πεδίου που διαιρούν σημαντικά τα επίπεδα d του παράγοντα συμπλοκοποίησης. Δίνονται σχήματα διαχωρισμού των επιπέδων d στα οκταεδρικά και τετραεδρικά πεδία των προσδεμάτων.

Παράδειγμα 1.Σχεδιάστε την κατανομή των ηλεκτρονίων τιτανίου στο οκταεδρικό μιγαδικό ιόν 3+.

Λύση. Το ιόν είναι παραμαγνητικό σύμφωνα με το γεγονός ότι υπάρχει ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο που εντοπίζεται στο ιόν Ti3+. Αυτό το ηλεκτρόνιο καταλαμβάνει ένα από τα τρία εκφυλισμένα dε τροχιακά.

Όταν το φως απορροφάται, είναι δυνατή η μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από το dε- στο dy-level. Πράγματι, το ιόν 3+, που έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο dε τροχιακό, απορροφά φως με μήκος κύματος λ=4930Å. Αυτό αναγκάζει τα αραιά διαλύματα των αλάτων Ti3+ να γίνουν μωβ εκτός από το απορροφούμενο. Η ενέργεια αυτής της ηλεκτρονικής μετάβασης μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση

https://pandia.ru/text/78/151/images/image002_7.png" width="50" height="32 src=">; E=40 kcal/g ιόν = 1,74 eV = 2, 78∙10 -12 erg/ion Αντικαθιστώντας τον τύπο για τον υπολογισμό του μήκους κύματος, παίρνουμε

DIV_ADBLOCK332">

Η σταθερά ισορροπίας σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται σταθερά αστάθειας του μιγαδικού ιόντος https://pandia.ru/text/78/151/images/image005_2.png" width="200" height="36 src="> 2.52∙ 10-3 g∙ion/l και, επομένως, =10,1∙10-3 mol/l.

Παράδειγμα 2. Προσδιορίστε τον βαθμό διάστασης του συμπλόκου ιόντος 2+ σε διάλυμα 0,1 molar SO4.

Λύση.Ας υποδηλώσουμε τη συγκέντρωση του , που σχηματίζεται κατά τη διάσταση του μιγαδικού ιόντος, μέσω του x. Στη συνέχεια \u003d 4x και 2 + \u003d (0,1- x) mol / l. Ας αντικαταστήσουμε τις συγκεντρώσεις ισορροπίας των συστατικών στην εξίσωση Επειδή x<<0,1, то 0,1–х ≈ 0,1. Тогда 2,6∙10-11=256х5, х=2,52∙10-3 моль/л и степень диссоциации комплексного иона

α=2,52∙10-3/0,1=0,025=2,5%.

1., οδηγίες Yakovlev για την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών στη χημεία για μαθητές όλων των ειδικοτήτων πλήρους φοίτησης. - Samara: SamGUPS, 2009. - 46 σελ.

2., Χημεία: εργασίες ελέγχου για μαθητές – φοιτητές αλληλογραφίας όλων των ειδικοτήτων. - Samara: SamGUPS, 2008. - 100 σελ.

3., M Ένα μάθημα διαλέξεων στη χημεία για φοιτητές 1ου έτους σιδηροδρομικών ειδικοτήτων όλων των μορφών εκπαίδευσης. Samara: SamGUPS, 2005. - 63 p.

4., Reznitsky και ασκήσεις γενικής χημείας: Σχολικό βιβλίο - 2η έκδ. - Μ .: Εκδοτικός Οίκος της Μόσχας. un-ta, 1985. S.60-68.

5. Glinka chemistry: Textbook for universities / Εκδ. . - εκδ. 29ο, αναθεωρημένο - Μ .: Integral-Press, 2002. Σ. 354-378.

6. L Εργασίες και ασκήσεις γενικής χημείας: Σχολικό εγχειρίδιο για πανεπιστήμια / Κάτω. εκδ. Και – Μ.: Knorus, 2011.- S.174-187.

7. Korovin chemistry: Εγχειρίδιο για τεχνική. οδηγίες και ειδικές πανεπιστήμια-6η έκδ., Rev.-M.: Ανώτερη. σχολείο, 2006. Σ.71-82

Κατά την εξέταση των τύπων των χημικών δεσμών, σημειώθηκε ότι ελκτικές δυνάμεις προκύπτουν όχι μόνο μεταξύ ατόμων, αλλά και μεταξύ μορίων και ιόντων. Μια τέτοια αλληλεπίδραση μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό νέων, πιο πολύπλοκων σύνθετων (ή συντονιστικών) ενώσεων.

Περιεκτικόςείναι ενώσεις που έχουν συσσωματώματα ατόμων (συμπλέγματα) στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος, ικανά να υπάρχουν ανεξάρτητα σε διάλυμα και έχουν ιδιότητες διαφορετικές από τις ιδιότητες των συστατικών τους σωματιδίων (άτομα, ιόντα ή μόρια).

Στο μόριο μιας σύνθετης ένωσης (για παράδειγμα, K 4 ), διακρίνονται τα ακόλουθα δομικά στοιχεία: ιόν- παράγοντας συμπλοκοποίησης (για ένα δεδομένο σύμπλεγμα Fe), τα συνδεδεμένα σωματίδια που συντονίζονται γύρω από αυτό είναι συνδέτες ή προσθήκες (CN -), που μαζί με τον παράγοντα συμπλοκοποίησης σφαίρα εσωτερικού συντονισμού (4-), και άλλα σωματίδια που περιλαμβάνονται σε εξωτερική σφαίρα συντονισμού (Κ+). Όταν οι σύνθετες ενώσεις διαλύονται, οι συνδέτες παραμένουν σε ισχυρό δεσμό με το ιόν συμπλοκοποίησης, σχηματίζοντας ένα σχεδόν μη διασπώμενο σύμπλοκο ιόν. Ο αριθμός των προσδεμάτων ονομάζεται αριθμός συντονισμού (στην περίπτωση του Κ 4 ο αριθμός συντονισμού είναι 6). Ο αριθμός συντονισμού καθορίζεται από τη φύση του κεντρικού ατόμου και των προσδεμάτων και αντιστοιχεί επίσης στην πιο συμμετρική γεωμετρική διαμόρφωση: 2 (γραμμική), 4 (τετραεδρική ή τετράγωνη) και 6 (οκταεδρική διαμόρφωση).

Τυπικοί παράγοντες συμπλοκοποίησης είναι τα κατιόντα: Fe 2+, Fe 3+, Co 3+, Co 2+, Cu 2+, Ag +, Cr 3+, Ni 2+. Η ικανότητα σχηματισμού σύνθετων ενώσεων σχετίζεται με την ηλεκτρονική δομή του άτομα. Ιδιαίτερα εύκολο να σχηματιστούν σύνθετα ιόντα είναι στοιχεία της οικογένειας d, για παράδειγμα: Ag +, Au +, Cu 2+, Hg 2+, Zn 2+, Fe 2+, Cd 2+, Fe 3+, Co 3+ , Ni 2+, Pt 2+, Pt 4+, κ.λπ. Οι συμπλοκοποιητές μπορεί να είναι το Al 3+ και ορισμένα αμέταλλα, για παράδειγμα, Si και B.

Οι συνδέτες μπορούν να χρησιμεύσουν ως φορτισμένα ιόντα: F -, OH -, NO 3 -, NO 2 -, Cl -, Br -, I -, CO 3 2-, CrO 4 2-, S 2 O 3 2-, CN -, PO 4 3- και άλλα, και ηλεκτρικά ουδέτερα πολικά μόρια: NH 3, H 2 O, PH 3, CO, κ.λπ. Εάν όλοι οι υποκαταστάτες του συμπλοκοποιητικού παράγοντα είναι ίδιοι, τότε το σύμπλοκο ομοιογενής σύνδεση, για παράδειγμα Cl 2 ; εάν οι συνδέτες είναι διαφορετικοί, τότε η ένωση ετερογενής, π.χ. Cl. Οι δεσμοί συντονισμού (δότης-δέκτης) δημιουργούνται συνήθως μεταξύ του παράγοντα συμπλοκοποίησης και των προσδεμάτων. Σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της επικάλυψης των τροχιακών συνδέτη που είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια από τα κενά τροχιακά του κεντρικού ατόμου. Σε σύνθετες ενώσεις, ο δότης είναι ο παράγοντας συμπλοκοποίησης και ο δέκτης είναι ο συνδέτης.

Ο αριθμός των χημικών δεσμών μεταξύ του παράγοντα συμπλοκοποίησης και των προσδεμάτων καθορίζει τον αριθμό συντονισμού του παράγοντα συμπλοκοποίησης. Χαρακτηριστικοί αριθμοί συντονισμού: Cu +, Ag +, Au + = 2, Cu 2+, Hg 2+, Pb 2+, Pt 2+, Pd 2+ =4, Ni 2+, Ni 3+, Co 3+, A1 3+ = 4 ή 6; Fe 2+, Fe 3+, Pt 4+, Pd 4+, Ti 4+, Pb 4+, Si 4+ =6.

Το φορτίο του συμπλοκοποιητή είναι ίσο με το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων των ιόντων που τον αποτελούν, για παράδειγμα: 4-, x + 6(-1) = 4-; x=2.

Τα ουδέτερα μόρια που αποτελούν το σύμπλοκο ιόν δεν επηρεάζουν το φορτίο. Εάν ολόκληρη η εσωτερική σφαίρα είναι γεμάτη μόνο με ουδέτερα μόρια, τότε το φορτίο του ιόντος είναι ίσο με το φορτίο του παράγοντα συμπλοκοποίησης. Άρα, το ιόν 2+ έχει φορτίο χαλκού x = 2+. Το φορτίο του μιγαδικού ιόντος είναι ίσο με τα φορτία των ιόντων στην εξωτερική σφαίρα. Στο K 4, το φορτίο είναι -4, αφού υπάρχουν 4 κατιόντα K + στην εξωτερική σφαίρα και το μόριο ως σύνολο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.

Οι συνδέτες στην εσωτερική σφαίρα μπορούν να αντικαταστήσουν ο ένας τον άλλον διατηρώντας τον ίδιο αριθμό συντονισμού.

Ταξινόμηση και ονοματολογία σύνθετων ενώσεων. ΜΕ απόψεις φορτίο ενός σύνθετου σωματιδίου Όλες οι σύνθετες ενώσεις μπορούν να χωριστούν σε κατιονικές, ανιονικές και ουδέτερες.

Συμπλέγματα κατιόντων σχηματίζουν μεταλλικά κατιόντα που συντονίζουν ουδέτερους ή ανιονικούς συνδέτες γύρω από τον εαυτό τους, και το συνολικό φορτίο των προσδεμάτων είναι μικρότερο σε απόλυτη τιμή από την κατάσταση οξείδωσης του παράγοντα συμπλοκοποίησης, για παράδειγμα Cl3. Οι κατιονικές ενώσεις συμπλόκου, εκτός από τα σύμπλοκα υδρόξο και τα άλατα, μπορεί να είναι οξέα, για παράδειγμα Η - εξαφθοροαντιμονικό οξύ.

ΣΕ σύμπλοκα ανιόντων , Αντίθετα, ο αριθμός των προσδεμάτων ανιόντων είναι τέτοιος ώστε το συνολικό φορτίο του συμπλόκου ανιόντος να είναι αρνητικό, για παράδειγμα, . ΣΕ σύμπλοκα ανιόντωνανιόντα υδροξειδίου δρουν ως συνδέτες υδροξοσύμπλεγμα (για παράδειγμα, Na 2 - τετραϋδροξοζινικό κάλιο), ή ανιόντα υπολειμμάτων οξέος είναι οξεοσύμπλεγμα(για παράδειγμα, K 3 - εξακυανοφερρικό κάλιο (III)) .

Ουδέτερα συμπλέγματα μπορεί να είναι πολλών τύπων: σύμπλοκο ουδέτερου ατόμου μετάλλου με ουδέτερους συνδέτες (για παράδειγμα, Ni (CO) 4 - νικέλιο τετρακαρβονύλιο, [Cr (C 6 H 6) 2] - διβενζολοχρώμιο). Σε ουδέτερα σύμπλοκα άλλου τύπου, τα φορτία του συμπλοκοποιητικού παράγοντα και των προσδεμάτων εξισορροπούν το ένα το άλλο (για παράδειγμα, χλωριούχο εξααμμινοπλατίνα (IV), τρινιτροτριαμινοκοβάλτιο).

Οι σύνθετες ενώσεις μπορούν να ταξινομηθούν τη φύση του συνδέτη.Μεταξύ των ενώσεων με ουδέτερους συνδέτες, διακρίνονται τα υδάτινα σύμπλοκα, τα αμμωνιακά και τα μεταλλικά καρβονύλια. Οι σύνθετες ενώσεις που περιέχουν μόρια νερού ως συνδέτες ονομάζονται υδάτινα συμπλέγματα . Όταν μια ουσία κρυσταλλώνεται από ένα διάλυμα, το κατιόν δεσμεύει μερικά από τα μόρια του νερού που εισέρχονται στο κρυσταλλικό πλέγμα του άλατος. Τέτοιες ουσίες ονομάζονται κρυσταλλικές ένυδρες,π.χ. A1C1 3 · 6H 2 O. Οι περισσότεροι κρυσταλλικοί ένυδροι είναι υδάτινα σύμπλοκα, επομένως απεικονίζονται με μεγαλύτερη ακρίβεια ως σύμπλοκο άλας ([A1(H 2 O) 6] C1 3 - hexaaqua χλωριούχο αργίλιο). Οι σύνθετες ενώσεις με μόρια αμμωνίας ως συνδέτη ονομάζονται αμμωνία , για παράδειγμα C14 - χλωριούχο εξααμμινοπλατίνα (IV). μεταλλικά καρβονύλια ονομάζονται σύνθετες ενώσεις στις οποίες μόρια μονοξειδίου του άνθρακα (II) χρησιμεύουν ως συνδέτες, για παράδειγμα, πεντακαρβονύλιο σιδήρου, τετρακαρβονύλιο νικελίου.

Είναι γνωστές σύνθετες ενώσεις με δύο σύμπλοκα ιόντα στο μόριο, για τις οποίες υπάρχει ένα φαινόμενο ισομερισμού συντονισμού, το οποίο σχετίζεται με διαφορετική κατανομή προσδεμάτων μεταξύ συμπλοκοποιητικών παραγόντων, για παράδειγμα: - εξανιτροκοβαλτικό (III) εξααμμίνη νικέλιο (III).

Κατά τη σύνταξη ονομασίες της σύνθετης ένωσης ισχύουν οι ακόλουθοι κανόνες:

1) εάν η ένωση είναι ένα σύνθετο άλας, τότε το ανιόν στην ονομαστική περίπτωση ονομάζεται πρώτα και μετά το κατιόν στην γενόμενη περίπτωση.

2) όταν ονομάζουμε ένα σύμπλοκο ιόν, υποδεικνύονται πρώτα οι συνδέτες και μετά ο παράγοντας συμπλοκοποίησης.

3) οι μοριακές ρίζες αντιστοιχούν στα ονόματα των μορίων (εκτός από το νερό και την αμμωνία, οι όροι "aqua"Και "αμίνη");

4) η κατάληξη - o προστίθεται στους ανιονικούς υποκαταστάτες, για παράδειγμα: F - - φθόριο, C1 - - chloro, O 2 - - oxo, CNS - - rhodan, NO 3 - - nitrato, CN - - cyano, SO 4 2- - θειικό, S 2 O 3 2 - - θειοθειικό, CO 3 2 - ανθρακικό, RO 4 3 - - φωσφατικό, ΟΗ - - υδροξο.

5) Οι ελληνικοί αριθμοί χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν τον αριθμό των προσδεμάτων: 2 - δι-, 3 –τρία-, 4 –τετρα-, 5 –πεντά-, 6 –εξά-;

6) εάν το μιγαδικό ιόν είναι κατιόν, τότε το ρωσικό όνομα του στοιχείου χρησιμοποιείται για το όνομα του παράγοντα συμπλοκοποίησης, εάν το ανιόν είναι το λατινικό.

7) μετά το όνομα του παράγοντα συμπλοκοποίησης, ένας ρωμαϊκός αριθμός σε παρένθεση δείχνει τον βαθμό οξείδωσής του.

8) σε ουδέτερα σύμπλοκα, το όνομα του κεντρικού ατόμου δίνεται στην ονομαστική περίπτωση και η κατάσταση οξείδωσής του δεν υποδεικνύεται.

Ιδιότητες σύνθετων ενώσεων.Οι χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν σύνθετες ενώσεις χωρίζονται σε δύο τύπους:

1) εξωτερική σφαίρα - κατά τη ροή τους, το σύνθετο σωματίδιο παραμένει αμετάβλητο (αντιδράσεις ανταλλαγής).

2) ενδοσφαιρία - κατά τη διάρκεια της πορείας τους, συμβαίνουν αλλαγές στην κατάσταση οξείδωσης του κεντρικού ατόμου, στη δομή των προσδεμάτων ή αλλαγές στη σφαίρα συντονισμού (μείωση ή αύξηση του αριθμού συντονισμού).

Μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες των πολύπλοκων ενώσεων είναι η διάσπασή τους σε υδατικά διαλύματα. Τα περισσότερα υδατοδιαλυτά ιοντικά σύμπλοκα είναι ισχυρούς ηλεκτρολύτες, διασπώνται σε εξωτερικές και εσωτερικές σφαίρες: K 4 ↔ 4K + + 4 - .

Τα σύνθετα ιόντα είναι αρκετά σταθερά, είναι ασθενείς ηλεκτρολύτες, χωρίζοντας σταδιακά τους συνδετήρες σε ένα υδατικό διάλυμα:

4 - ↔ 3- +CN - (ο αριθμός των βημάτων είναι ίσος με τον αριθμό των προσδεμάτων).

Αν το συνολικό φορτίο ενός σωματιδίου μιας σύνθετης ένωσης είναι μηδέν, τότε έχουμε ένα μόριο μη ηλεκτρολύτη,Για παράδειγμα .

Στις αντιδράσεις ανταλλαγής, τα σύνθετα ιόντα περνούν από τη μια ένωση στην άλλη χωρίς να αλλάξουν τη σύστασή τους. Η ηλεκτρολυτική διάσταση σύνθετων ιόντων υπακούει στο νόμο της δράσης της μάζας και χαρακτηρίζεται ποσοτικά από μια σταθερά διάστασης, η οποία ονομάζεται σταθερές αστάθειας K n. Όσο χαμηλότερη είναι η σταθερά αστάθειας του συμπλόκου, τόσο λιγότερο αποσυντίθεται σε ιόντα, τόσο πιο σταθερή είναι αυτή η ένωση. Σε ενώσεις που χαρακτηρίζονται από υψηλό Kn, τα σύμπλοκα ιόντα είναι ασταθή, δηλ. πρακτικά απουσιάζουν στο διάλυμα, τέτοιες ενώσεις είναι διπλά άλατα . Η διαφορά μεταξύ των τυπικών εκπροσώπων σύνθετων και διπλών αλάτων είναι ότι τα τελευταία διαχωρίζονται με το σχηματισμό όλων των ιόντων που αποτελούν αυτό το άλας, για παράδειγμα: KA1 (SO 4) 2 ↔ K + + A1 3+ + 2SO 4 2- ( διπλό αλάτι)?

K ↔ 4K + + 4- (σύνθετο αλάτι).

Σύνθετες ενώσεις

Μάθημα-διάλεξη 11η τάξη

Το μάθημα που υποβλήθηκε για το διαγωνισμό «Πηγαίνω στο μάθημα», το περνάω στην 11η τάξη βιολογικών και χημικών, όπου διατίθενται 4 ώρες την εβδομάδα για τη μελέτη της χημείας.

Πήρα το θέμα "Σύνθετες ενώσεις", πρώτον, επειδή αυτή η ομάδα ουσιών είναι εξαιρετικά μεγάλης σημασίας στη φύση. Δεύτερον, πολλές εργασίες USE περιλαμβάνουν την έννοια των πολύπλοκων ενώσεων. Τρίτον, οι μαθητές αυτής της τάξης επιλέγουν επαγγέλματα που σχετίζονται με τη χημεία και θα συναντηθούν με μια ομάδα σύνθετων ενώσεων στο μέλλον.

Στόχος.Να σχηματίσουν την έννοια της σύνθεσης, ταξινόμησης, δομής και βασικής ονοματολογίας σύνθετων ενώσεων. εξετάστε τις χημικές τους ιδιότητες και δείξτε τη σημασία τους. διευρύνουν την κατανόηση των μαθητών για την ποικιλία των ουσιών.

Εξοπλισμός.Δείγματα σύνθετων ενώσεων.

Πλάνο μαθήματος

Ι. Οργανωτική στιγμή.

II. Εκμάθηση νέου υλικού (διάλεξη).

III. Σύνοψη και ρύθμιση της εργασίας.

Σχέδιο διάλεξης

1. Ποικιλία ουσιών.

2. Θεωρία συντονισμού του A. Werner.

3. Δομή σύνθετων ενώσεων.

4. Ταξινόμηση σύνθετων ενώσεων.

5. Η φύση του χημικού δεσμού σε σύνθετες ενώσεις.

6. Ονοματολογία σύνθετων ενώσεων.

7. Χημικές ιδιότητες σύνθετων ενώσεων.

8. Η αξία των σύνθετων ενώσεων.

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ι. Οργανωτική στιγμή

II. Εκμάθηση νέου υλικού

Ποικιλία ουσιών

Ο κόσμος των ουσιών είναι ποικίλος και είμαστε ήδη εξοικειωμένοι με την ομάδα ουσιών που ανήκουν σε πολύπλοκες ενώσεις. Αυτές οι ουσίες έχουν μελετηθεί από τον 19ο αιώνα, αλλά ήταν δύσκολο να κατανοηθεί η δομή τους από τη σκοπιά των υπαρχουσών ιδεών για το σθένος.

A. Θεωρία συντονισμού του Werner

Το 1893, ο Ελβετός ανόργανος χημικός Alfred Werner (1866-1919) διατύπωσε μια θεωρία που κατέστησε δυνατή την κατανόηση της δομής και ορισμένων ιδιοτήτων των πολύπλοκων ενώσεων και κάλεσε θεωρία συντονισμού*.Επομένως, οι σύνθετες ενώσεις ονομάζονται συχνά ενώσεις συντονισμού.

Οι ενώσεις, οι οποίες περιλαμβάνουν πολύπλοκα ιόντα που υπάρχουν τόσο σε κρύσταλλο όσο και σε διάλυμα, ονομάζονται σύμπλοκα ή συντονισμένα.

Η δομή των πολύπλοκων ενώσεων

Σύμφωνα με τη θεωρία του Werner, την κεντρική θέση στις σύνθετες ενώσεις καταλαμβάνει συνήθως ένα ιόν μετάλλου, το οποίο ονομάζεται κεντρικό ιόν, ή συμπλοκοποιητικός παράγοντας.

Συμπλεγματικός παράγοντας -ένα σωματίδιο (άτομο, ιόν ή μόριο) που συντονίζει (τοποθετεί) γύρω του άλλα ιόντα ή μόρια.

Ο συμπλοκοποιητικός παράγοντας συνήθως έχει θετικό φορτίο, είναι ρε-στοιχείο, παρουσιάζει αμφοτερικές ιδιότητες, έχει αριθμό συντονισμού 4 ή 6. Μόρια ή υπολείμματα οξέος - προσδέματα (προσθήκες) βρίσκονται (συντεταγμένα) γύρω από τον παράγοντα συμπλοκοποίησης.

Συνδέματα -σωματίδια (μόρια και ιόντα) που συντονίζονται από τον παράγοντα συμπλοκοποίησης και έχουν άμεσους χημικούς δεσμούς μαζί του (για παράδειγμα, ιόντα: Cl - , I - , NO 3 - , OH - ; ουδέτερα μόρια: NH3, H2O, CO ).

Οι συνδέτες δεν συνδέονται μεταξύ τους, αφού μεταξύ τους δρουν απωθητικές δυνάμεις. Όταν τα μόρια είναι συνδέτες, είναι δυνατή η μοριακή αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Ο συντονισμός των προσδεμάτων γύρω από τον παράγοντα συμπλοκοποίησης είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των σύνθετων ενώσεων (Εικ. 1).

Αριθμός συντονισμού -είναι ο αριθμός των χημικών δεσμών που σχηματίζει ο παράγοντας συμπλοκοποίησης με τους συνδέτες.

Ρύζι. 2. Τετραεδρική δομή του ιόντος -

Η τιμή του αριθμού συντονισμού του παράγοντα συμπλοκοποίησης εξαρτάται από τη φύση του, τον βαθμό οξείδωσης, τη φύση των προσδεμάτων και τις συνθήκες (θερμοκρασία, συγκέντρωση) υπό τις οποίες εξελίσσεται η αντίδραση συμπλοκοποίησης. Ο αριθμός συντονισμού μπορεί να έχει τιμές από 2 έως 12. Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι αριθμοί συντονισμού 4 και 6. Για τον αριθμό συντονισμού 4, η δομή των μιγαδικών σωματιδίων μπορεί να είναι τετραεδρική (Εικ. 2) και με τη μορφή επίπεδης τετράγωνο (Εικ. 3). Οι σύνθετες ενώσεις με αριθμό συντονισμού 6 έχουν οκταεδρική δομή 3– (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Ιόν 3 - οκταεδρική δομή

Ο συμπλοκοποιητικός παράγοντας και οι περιβάλλοντες υποκαταστάτες του αποτελούν το εσωτερικό του συγκροτήματος.Ένα σωματίδιο που αποτελείται από έναν παράγοντα συμπλοκοποίησης και τους περιβάλλοντες συνδέτες ονομάζεται σύμπλοκο ιόν. Όταν απεικονίζονται σύνθετες ενώσεις, η εσωτερική σφαίρα (σύνθετο ιόν) περιορίζεται από αγκύλες. Τα υπόλοιπα συστατικά της σύνθετης ένωσης βρίσκονται σε εξωτερική σφαίρα(Εικ. 5).

Το συνολικό φορτίο των ιόντων της εξωτερικής σφαίρας πρέπει να είναι ίσο σε τιμή και αντίθετο σε πρόσημο με το φορτίο του μιγαδικού ιόντος:

Ταξινόμηση σύνθετων ενώσεων

Μια μεγάλη ποικιλία πολύπλοκων ενώσεων και οι ιδιότητές τους δεν επιτρέπουν τη δημιουργία μιας ενοποιημένης ταξινόμησης. Ωστόσο, οι ουσίες μπορούν να ομαδοποιηθούν σύμφωνα με ορισμένα μεμονωμένα χαρακτηριστικά.

1) Κατά σύνθεση.

2) Σύμφωνα με τον τύπο των συντονισμένων προσδεμάτων.

ΕΝΑ) Aquacomplexes- πρόκειται για πολύπλοκα κατιόντα στα οποία τα μόρια H 2 O είναι συνδέτες. Σχηματίζονται από μεταλλικά κατιόντα με κατάσταση οξείδωσης +2 ή μεγαλύτερη και η ικανότητα σχηματισμού υδάτινων συμπλεγμάτων σε μέταλλα μιας ομάδας του περιοδικού συστήματος μειώνεται από την κορυφή προς κάτω μέρος.

Παραδείγματα υδάτινων συμπλεγμάτων:

Cl 3, (NO 3) 3 .

σι) Υδροξοσύμπλεγμαείναι σύνθετα ανιόντα στα οποία οι συνδέτες είναι ιόντα υδροξειδίου OH - . Οι παράγοντες συμπλοκοποίησης είναι μέταλλα επιρρεπή στην εκδήλωση αμφοτερικών ιδιοτήτων - Be, Zn, Al, Cr.

Για παράδειγμα: Na, Ba.

V) Αμμωνίαείναι πολύπλοκα κατιόντα στα οποία τα μόρια NH 3 είναι συνδέτες. Οι σύνθετοι παράγοντες είναι ρε-στοιχεία.

Για παράδειγμα: SO 4 , Cl.

ΣΟΛ) οξεοσύμπλεγμαείναι σύνθετα ανιόντα στα οποία οι συνδέτες είναι ανιόντα ανόργανων και οργανικών οξέων.

Για παράδειγμα: K 3 , Na 2 , K 4 .

3) Με το φορτίο της εσωτερικής σφαίρας.

Η φύση του χημικού δεσμού σε σύνθετες ενώσεις

Στην εσωτερική σφαίρα, υπάρχουν ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ του παράγοντα συμπλοκοποίησης και των προσδεμάτων, οι οποίοι σχηματίζονται επίσης από τον μηχανισμό δότη-δέκτη. Για το σχηματισμό τέτοιων δεσμών, είναι απαραίτητη η παρουσία ελεύθερων τροχιακών σε ορισμένα σωματίδια (διαθέσιμα στον παράγοντα συμπλοκοποίησης) και μη κοινών ζευγών ηλεκτρονίων σε άλλα σωματίδια (συνδέτες). Το ρόλο του δότη (προμηθευτής ηλεκτρονίων) παίζει ο συνδέτης και ο δέκτης που δέχεται ηλεκτρόνια είναι ο συμπλοκοποιητής. Ο δεσμός δότη-δέκτη προκύπτει ως αποτέλεσμα της επικάλυψης των τροχιακών ελευθέρου σθένους του παράγοντα συμπλοκοποίησης με τα γεμάτα τροχιακά δότη.

Υπάρχει ένας ιοντικός δεσμός μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής σφαίρας. Ας πάρουμε ένα παράδειγμα.

Η ηλεκτρονική δομή του ατόμου του βηρυλλίου:

Η ηλεκτρονική δομή του ατόμου του βηρυλλίου σε διεγερμένη κατάσταση:

Η ηλεκτρονική δομή του ατόμου του βηρυλλίου στο 2- σύμπλοκο ιόν:

Τα διακεκομμένα βέλη δείχνουν ηλεκτρόνια φθορίου. δύο από τους τέσσερις δεσμούς σχηματίζονται από τον μηχανισμό δότη-δέκτη. Σε αυτήν την περίπτωση, το άτομο Be είναι ένας δέκτης και τα ιόντα φθορίου είναι δότες, τα ζεύγη ελεύθερων ηλεκτρονίων τους γεμίζουν υβριδισμένα τροχιακά ( sp 3 - υβριδισμός).

Ονοματολογία σύνθετων ενώσεων

Η πιο διαδεδομένη είναι η ονοματολογία που προτείνει η IUPAC. Ονομα σύνθετο ανιόναρχίζει με τον προσδιορισμό της σύνθεσης της εσωτερικής σφαίρας: ο αριθμός των προσδεμάτων υποδεικνύεται με ελληνικούς αριθμούς: 2-di, 3-tree, 4-tetra, 5-penta, 6-hexa κ.λπ., ακολουθούμενο από τα ονόματα των τα προσδέματα, στα οποία προστίθεται το συνδετικό φωνήεν «ο» »: Cl - - chloro-, CN - - cyano-, OH - - hydroxo- κ.λπ. Εάν ο παράγοντας συμπλοκοποίησης έχει μεταβλητή κατάσταση οξείδωσης, τότε η κατάσταση οξείδωσής του υποδεικνύεται σε αγκύλες με λατινικούς αριθμούς και το όνομά του με το επίθημα -at: Zn - ψευδάργυρος στο, Fe – fer στο(III), Au - aur στο(III). Το επώνυμο είναι το κατιόν της εξωτερικής σφαίρας στο γενέθλιο.

K 3 - εξακυανοφερρικό κάλιο (III),

K4 - εξακυανοφερρικό κάλιο (II),

K2 - τετραϋδροξοζινικό κάλιο.

Ονομασίες ενώσεων που περιέχουν σύνθετο κατιόν, κατασκευάζονται από τα ονόματα των ανιόντων του εξωτερικού περιβάλλοντος, μετά από τα οποία υποδεικνύεται ο αριθμός των προσδεμάτων, δίνεται η λατινική ονομασία του συνδέτη (μόριο αμμωνίας NH 3 - αμίνη, μόριο νερού H 2 O - aqua από τη λατινική ονομασία του νερού) και το ρωσικό όνομα του συμπλοκοποιητικού στοιχείου. ο ρωμαϊκός αριθμός σε παρένθεση δείχνει τον βαθμό οξείδωσης του συμπλοκοποιητικού στοιχείου, εάν είναι μεταβλητός. Για παράδειγμα:

SO 4 - θειικός χαλκός (II) τετρααμίνης,

Cl 3 - hexaaqua χλωριούχο αλουμίνιο.

Χημικές ιδιότητες σύνθετων ενώσεων

1. Σε διάλυμα, οι σύνθετες ενώσεις συμπεριφέρονται σαν ισχυροί ηλεκτρολύτες. διαχωρίζονται πλήρως σε κατιόντα και ανιόντα:

Cl 2 \u003d Pt (NH 3) 4] 2+ + 2Cl -,

K 2 \u003d 2K + + 2–.

Η διάσπαση αυτού του τύπου ονομάζεται πρωτογενής.

Η δευτερογενής διάσταση σχετίζεται με την απομάκρυνση των προσδεμάτων από την εσωτερική σφαίρα του συμπλόκου ιόντος:

2– PtCl 3 – + Cl – .

Η δευτερογενής διάσταση λαμβάνει χώρα σε βήματα: τα σύνθετα ιόντα (2–) είναι ασθενείς ηλεκτρολύτες.

2. Κάτω από τη δράση ισχυρών οξέων, τα υδροξοσύμπλοκα καταστρέφονται, για παράδειγμα:

α) με έλλειψη οξέος

Na 3 + 3HCl \u003d 3NaCl + Al (OH) 3 + 3H2O;

β) με περίσσεια οξέος

Na 3 + 6HCl \u003d 3NaCl + AlCl 3 + 6H 2 O.

3. Η θέρμανση (θερμόλυση) όλων των αμμωνιακών ενώσεων οδηγεί στην αποσύνθεσή τους, για παράδειγμα:

SO 4 CuSO 4 + 4NH 3.

Η αξία των σύνθετων ενώσεων

Οι ενώσεις συντονισμού είναι εξαιρετικά σημαντικές στη φύση. Αρκεί να αναφέρουμε ότι σχεδόν όλα τα ένζυμα, πολλές ορμόνες, φάρμακα, βιολογικά δραστικές ουσίες είναι σύνθετες ενώσεις. Για παράδειγμα, η αιμοσφαιρίνη του αίματος, λόγω της οποίας το οξυγόνο μεταφέρεται από τους πνεύμονες στα κύτταρα των ιστών, είναι μια σύνθετη ένωση που περιέχει σίδηρο (Εικ. 6) και η χλωροφύλλη, υπεύθυνη για τη φωτοσύνθεση στα φυτά, είναι μια σύνθετη ένωση μαγνησίου (Εικ. 7). .

Ένα σημαντικό μέρος των φυσικών ορυκτών, συμπεριλαμβανομένων των πολυμεταλλικών μεταλλευμάτων και των πυριτικών αλάτων, αποτελείται επίσης από ενώσεις συντονισμού. Επιπλέον, χημικές μέθοδοι για την εξόρυξη μετάλλων από μεταλλεύματα, ιδιαίτερα χαλκό, βολφράμιο, άργυρο, αλουμίνιο, πλατίνα, σίδηρο, χρυσό και άλλα, συνδέονται επίσης με το σχηματισμό εύκολα διαλυτών, χαμηλής τήξης ή πτητικών συμπλοκών. Για παράδειγμα: Na 3 - κρυόλιθος, KNa 3 4 - νεφελίνη (ορυκτά, σύνθετες ενώσεις που περιέχουν αλουμίνιο).

Η σύγχρονη χημική βιομηχανία χρησιμοποιεί ευρέως ενώσεις συντονισμού ως καταλύτες στη σύνθεση μακρομοριακών ενώσεων, στη χημική επεξεργασία του λαδιού και στην παραγωγή οξέων.

III. Σύνοψη και ρύθμιση της εργασίας

Εργασία για το σπίτι.

1) Προετοιμαστείτε για μια διάλεξη για ένα πρακτικό μάθημα με θέμα: «Σύνθετες ενώσεις».

2) Δώστε γραπτή περιγραφή των παρακάτω σύνθετων ενώσεων ανά δομή και ταξινομήστε ανάλογα με τα χαρακτηριστικά τους:

K 3, (ΝΟ 3) 3, Na 2, ΟΗ.

3) Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης με τις οποίες μπορείτε να πραγματοποιήσετε μετασχηματισμούς:

* Για την ανακάλυψη αυτού του νέου πεδίου της επιστήμης, ο A. Werner τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1913.

Οι ενώσεις του τύπου BF 3, CH 4, NH 3, H 2 O, CO 2 κ.λπ., στις οποίες το στοιχείο εμφανίζει το συνηθισμένο μέγιστο σθένος, ονομάζονται ενώσεις κορεσμένες με σθένος ή ενώσεις πρώτης τάξης. Όταν οι ενώσεις πρώτης τάξης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, σχηματίζονται ενώσεις ανώτερης τάξης. ΠΡΟΣ ΤΗΝ ενώσεις ανώτερης τάξηςπεριλαμβάνουν υδρίτες, αμμωνικά, προϊόντα προσθήκης οξέων, οργανικά μόρια, διπλά άλατα και πολλά άλλα. Παραδείγματα σχηματισμού σύνθετων ενώσεων:

PtCl 4 + 2KCl \u003d PtCl 4 ∙ 2KCl ή K 2

CoCl 3 + 6NH 3 \u003d CoCl 3 ∙ 6NH 3 ή Cl 3.

Ο A. Werner εισήγαγε στη χημεία ιδέες για ενώσεις υψηλότερης τάξης και έδωσε τον πρώτο ορισμό της έννοιας μιας σύνθετης ένωσης. Τα στοιχεία μετά τον κορεσμό των συνηθισμένων σθένων μπορούν να εμφανίσουν πρόσθετο σθένος - συντονισμός. Λόγω του σθένους συντονισμού σχηματίζονται ενώσεις υψηλότερης τάξης.

Σύνθετες ενώσεις – πολύπλοκες ουσίες που μπορούν να απομονωθούν κεντρικό άτομο(συμπλεγματικός παράγοντας) και σχετικά μόρια και ιόντα - συνδέτες.

Το κεντρικό άτομο και οι συνδέτες σχηματίζονται σύμπλεγμα (εσωτερική σφαίρα),που όταν γράφεται ο τύπος μιας σύνθετης ένωσης περικλείεται σε αγκύλες. Ο αριθμός των προσδεμάτων στην εσωτερική σφαίρα ονομάζεται αριθμός συντονισμού.Μόρια και ιόντα που περιβάλλουν τη σύνθετη μορφή εξωτερική σφαίρα.Ένα παράδειγμα σύνθετου άλατος εξακυανοφερρικού καλίου (III) K 3 (το λεγόμενο κόκκινο αλάτι αίματος).

Τα κεντρικά άτομα μπορεί να είναι ιόντα μετάλλων μεταπτώσεως ή άτομα κάποιων μη μετάλλων (P, Si). Οι συνδέτες μπορεί να είναι ανιόντα αλογόνου (F-, Cl-, Br-, I-), OH-, CN-, CNS-, NO 2 - και άλλα, ουδέτερα μόρια H 2 O, NH 3, CO, NO, F 2, Cl 2, Br 2, I 2, υδραζίνη N 2 H 4, αιθυλενοδιαμίνη NH 2 - CH 2 - CH 2 - NH 2, κ.λπ.

Σθένος συντονισμού(CV) ή αριθμός συντονισμού - ο αριθμός των θέσεων στην εσωτερική σφαίρα του συμπλέγματος που μπορούν να καταληφθούν από συνδέτες. Ο αριθμός συντονισμού είναι συνήθως μεγαλύτερος από την κατάσταση οξείδωσης του συμπλοκοποιητικού παράγοντα, ανάλογα με τη φύση του συμπλοκοποιητικού παράγοντα και των προσδεμάτων. Οι σύνθετες ενώσεις με σθένη συντονισμού 4, 6 και 2 είναι πιο κοινές.

Ικανότητα συντονισμού προσδέματος – ο αριθμός των θέσεων στην εσωτερική σφαίρα του συμπλέγματος που καταλαμβάνει κάθε πρόσδεμα.Για τους περισσότερους συνδέτες, η ικανότητα συντονισμού είναι ένα, λιγότερο συχνά 2 (υδραζίνη, αιθυλενοδιαμίνη) και περισσότερο (EDTA - αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό).

Σύνθετη χρέωσηπρέπει να είναι αριθμητικά ίσο με το συνολικό φορτίο της εξωτερικής σφαίρας και αντίθετο σε πρόσημο, αλλά υπάρχουν και ουδέτερα σύμπλοκα. Η κατάσταση οξείδωσης του συμπλοκοποιητικού παράγονταίσο και αντίθετο σε πρόσημο με το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων όλων των άλλων ιόντων.

Συστηματικές ονομασίες σύνθετων ενώσεωνσχηματίζονται ως εξής: πρώτα, το ανιόν ονομάζεται στην ονομαστική περίπτωση, στη συνέχεια χωριστά στη γενετική περίπτωση - το κατιόν. Οι συνδέτες στο σύμπλοκο παρατίθενται μαζί με την ακόλουθη σειρά: α) ανιονικά. β) ουδέτερο. γ) κατιονική. Τα ανιόντα παρατίθενται με τη σειρά H - , O 2- , OH - , απλά ανιόντα, πολυατομικά ανιόντα, οργανικά ανιόντα - με αλφαβητική σειρά. Οι ουδέτεροι συνδέτες ονομάζονται το ίδιο με τα μόρια, με εξαίρεση το H 2 O (aqua) και το NH 3 (αμίνη). αρνητικά φορτισμένα ιόντα προσθέτουν το συνδετικό φωνήεν " Ο". Ο αριθμός των προσδεμάτων υποδεικνύεται με προθέματα: δι-, τρι, τετρα-, πεντα-, εξα-και τα λοιπά. Η κατάληξη για τα ανιονικά σύμπλοκα είναι "- στο" ή "- νέος", αν το οξύ ονομάζεται? δεν υπάρχουν τυπικές καταλήξεις για κατιονικά και ουδέτερα σύμπλοκα.

H - όξινο τετραχλωροαυρικό (III)

(ΟΗ) 2 - υδροξείδιο τετρααμμινικού χαλκού (II).

Cl4 - χλωριούχο εξααμμινοπλατίνα (IV).

– τετρακαρβονυλικό νικέλιο

– εξακυανοφερρικό (III) εξααμμινοκοβαλτίου (III)

Ταξινόμηση σύνθετων ενώσεωνβασίζεται σε διάφορες αρχές:

Αν ανήκει σε μια συγκεκριμένη κατηγορία ενώσεων:

- σύνθετα οξέα– H 2 , H 2 ;

- σύνθετες βάσεις- (OH) 2;

- σύνθετα άλατα- Li 3, Cl 2.

Από τη φύση των προσδεμάτων:

- υδάτινα συμπλέγματα(το νερό είναι ο συνδέτης) - SO 4 ∙ H 2 O, [Co (H 2 O) 6] Cl 2;

- αμμωνία(σύμπλοκα στα οποία μόρια αμμωνίας χρησιμεύουν ως συνδέτες) - [Сu(NH 3) 4 ]SO 4, Cl;

- οξεοσύμπλεγμα(Οξαλικά, ανθρακικά, κυανιούχα, σύμπλοκα αλογονιδίου που περιέχουν ανιόντα διαφόρων οξέων ως συνδέτες) - K 2, K 4;

- υδροξοσύμπλεγμα(ενώσεις με ομάδες ΟΗ με τη μορφή προσδεμάτων) - K3 [Al (OH) 6];

- χηλικάή κυκλικά συμπλέγματα(δι- ή πολυοδοντικός συνδέτης και το κεντρικό άτομο σχηματίζουν κύκλο) - σύμπλοκα με αμινοοξικό οξύ, EDTA. Οι χηλικές ενώσεις περιλαμβάνουν τη χλωροφύλλη (συμπλεγματικός παράγοντας - μαγνήσιο) και την αιμοσφαιρίνη (συμπλεγματικός παράγοντας - σίδηρος).

Με το πρόσημο της φόρτισης του συμπλέγματος: κατιονικός, ανιονικός, ουδέτεροςσυγκροτήματα.

Μια ειδική ομάδα αποτελείται από υπερσύνθετες ενώσεις. Σε αυτά, ο αριθμός των προσδεμάτων υπερβαίνει το σθένος συντονισμού του παράγοντα συμπλοκοποίησης. Έτσι, στην ένωση CuSO 4 ∙ 5H 2 O, ο χαλκός έχει ένα σθένος συντονισμού τεσσάρων και τέσσερα μόρια νερού συντονίζονται στην εσωτερική σφαίρα, το πέμπτο μόριο ενώνεται με το σύμπλοκο χρησιμοποιώντας δεσμούς υδρογόνου: SO 4 ∙ H 2 O.

Οι συνδέτες συνδέονται με το κεντρικό άτομο δεσμός δότη-δέκτη.Σε ένα υδατικό διάλυμα, οι σύνθετες ενώσεις μπορούν να διασπαστούν για να σχηματίσουν σύμπλοκα ιόντα:

Cl ↔ + + Cl –

Σε μικρό βαθμό, υπάρχει μια διάσταση της εσωτερικής σφαίρας του συμπλέγματος:

+ ↔ Ag + + 2NH 3

Το μέτρο της αντοχής του συμπλέγματος είναι σταθερά σύνθετης αστάθειας:

K φωλιά + \u003d C Ag + ∙ C2 NH 3 / C Ag (NH 3) 2] +

Αντί για τη σταθερά αστάθειας, μερικές φορές χρησιμοποιούν την αμοιβαία τιμή, που ονομάζεται σταθερά σταθερότητας:

K στόμα \u003d 1 / K φωλιά

Σε μέτρια αραιά διαλύματα πολλών πολύπλοκων αλάτων, υπάρχουν τόσο σύνθετα όσο και απλά ιόντα. Περαιτέρω αραίωση μπορεί να οδηγήσει σε πλήρη αποσύνθεση σύνθετων ιόντων.

Σύμφωνα με ένα απλό ηλεκτροστατικό μοντέλο των W. Kossel και A. Magnus, η αλληλεπίδραση μεταξύ ενός συμπλοκοποιητικού παράγοντα και ιοντικών (ή πολικών) προσδεμάτων υπακούει στο νόμο του Coulomb. Ένα σταθερό σύμπλεγμα λαμβάνεται όταν οι δυνάμεις έλξης στον πυρήνα του συμπλέγματος εξισορροπούν τις απωστικές δυνάμεις μεταξύ των προσδεμάτων. Η ισχύς του συμπλόκου αυξάνεται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου και τη μείωση της ακτίνας του παράγοντα συμπλοκοποίησης και των προσδεμάτων. Το ηλεκτροστατικό μοντέλο είναι πολύ ενδεικτικό, αλλά δεν είναι σε θέση να εξηγήσει την ύπαρξη συμπλοκών με μη πολικούς συνδέτες και έναν συμπλοκοποιητικό παράγοντα σε κατάσταση μηδενικής οξείδωσης. τι καθορίζει τις μαγνητικές και οπτικές ιδιότητες των ενώσεων.

Ένας σαφής τρόπος για να περιγράψουμε σύνθετες ενώσεις είναι η μέθοδος των δεσμών σθένους (MBS) που προτείνεται από τον Pauling. Η μέθοδος βασίζεται σε μια σειρά από διατάξεις:

Η σχέση μεταξύ του παράγοντα συμπλοκοποίησης και των συνδετών είναι δότης-δέκτης. Οι συνδέτες παρέχουν ζεύγη ηλεκτρονίων και ο πυρήνας του συμπλέγματος παρέχει ελεύθερα τροχιακά. Ένα μέτρο της αντοχής του δεσμού είναι ο βαθμός τροχιακής επικάλυψης.

Τα τροχιακά του κεντρικού ατόμου που συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών υφίστανται υβριδισμό. Ο τύπος του υβριδισμού καθορίζεται από τον αριθμό, τη φύση και την ηλεκτρονική δομή των προσδεμάτων. Ο υβριδισμός των τροχιακών ηλεκτρονίων του συμπλοκοποιητικού παράγοντα καθορίζει τη γεωμετρία του συμπλέγματος.

Η πρόσθετη ενίσχυση του συμπλέγματος οφείλεται στο γεγονός ότι μαζί με τους σ-δεσμούς μπορούν να προκύψουν και π-δεσμοί.

Οι μαγνητικές ιδιότητες που παρουσιάζει το σύμπλεγμα εξηγούνται με βάση την κατάληψη των τροχιακών. Παρουσία μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, το σύμπλοκο είναι παραμαγνητικό. Η σύζευξη ηλεκτρονίων καθορίζει τον διαμαγνητισμό της σύνθετης ένωσης.

Το MVS είναι κατάλληλο για την περιγραφή μόνο ενός περιορισμένου εύρους ουσιών και δεν εξηγεί τις οπτικές ιδιότητες σύνθετων ενώσεων, καθώς δεν λαμβάνει υπόψη τις διεγερμένες καταστάσεις.

Μια περαιτέρω ανάπτυξη της ηλεκτροστατικής θεωρίας σε κβαντομηχανική βάση είναι η θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου (TCF). Σύμφωνα με το TCP, ο δεσμός μεταξύ του πυρήνα του συμπλόκου και των υποκαταστατών είναι ιοντικός ή ιοντικό-δίπολος. Το TCP δίνει την κύρια προσοχή στην εξέταση αυτών των αλλαγών που συμβαίνουν στον παράγοντα συμπλοκοποίησης υπό την επίδραση του πεδίου του συνδέτη (διαίρεση των επιπέδων ενέργειας). Η έννοια της διάσπασης ενέργειας ενός συμπλοκοποιητικού παράγοντα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει τις μαγνητικές ιδιότητες και το χρώμα των σύνθετων ενώσεων.

Το TCP εφαρμόζεται μόνο σε σύνθετες ενώσεις στις οποίες ο παράγοντας συμπλοκοποίησης ( ρε-στοιχείο) έχει ελεύθερα ηλεκτρόνια και δεν λαμβάνει υπόψη τη μερικώς ομοιοπολική φύση του δεσμού συμπλοκοποιητικού παράγοντα-προσδέματος.

Η μοριακή τροχιακή μέθοδος (MMO) λαμβάνει υπόψη τη λεπτομερή ηλεκτρονική δομή όχι μόνο του παράγοντα συμπλοκοποίησης, αλλά και των προσδεμάτων. Το σύμπλεγμα θεωρείται ως ένα ενιαίο κβαντομηχανικό σύστημα. Τα ηλεκτρόνια σθένους του συστήματος βρίσκονται σε πολυκεντρικά μοριακά τροχιακά που καλύπτουν τους πυρήνες του συμπλοκοποιητικού παράγοντα και όλους τους συνδέτες. Σύμφωνα με το MMO, η αύξηση της ενέργειας διάσπασης οφείλεται στην πρόσθετη ενίσχυση του ομοιοπολικού δεσμού λόγω π-δεσμού.

Σύνθετες ενώσεις

Περίληψη διάλεξης

Στόχοι.Να σχηματίσουν ιδέες για τη σύνθεση, τη δομή, τις ιδιότητες και την ονοματολογία σύνθετων ενώσεων. αναπτύξουν δεξιότητες στον προσδιορισμό του βαθμού οξείδωσης ενός συμπλοκοποιητικού παράγοντα, συντάσσοντας εξισώσεις για τη διάσταση σύνθετων ενώσεων.
Νέες έννοιες:σύμπλοκη ένωση, συμπλοκοποιητικός παράγοντας, συνδετήρας, αριθμός συντονισμού, εξωτερικές και εσωτερικές σφαίρες του συμπλόκου.
Εξοπλισμός και αντιδραστήρια.Σταθείτε με δοκιμαστικούς σωλήνες, συμπυκνωμένο διάλυμα αμμωνίας, διαλύματα θειικού χαλκού(II), νιτρικού αργύρου, υδροξειδίου του νατρίου.

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Εργαστηριακή εμπειρία. Προσθέστε διάλυμα αμμωνίας σε διάλυμα θειικού χαλκού (II). Το υγρό θα πάρει ένα έντονο μπλε χρώμα.

Τι συνέβη? Χημική αντίδραση? Μέχρι τώρα, δεν γνωρίζαμε ότι η αμμωνία μπορεί να αντιδράσει με το αλάτι. Τι ουσία σχηματίστηκε; Ποιος είναι ο τύπος, η δομή, το όνομά του; Σε ποια κατηγορία ενώσεων ανήκει; Μπορεί η αμμωνία να αντιδράσει με άλλα άλατα; Υπάρχουν παρόμοιες συνδέσεις με αυτό; Αυτά τα ερωτήματα πρέπει να απαντήσουμε σήμερα.

Για να μελετήσουμε καλύτερα τις ιδιότητες ορισμένων ενώσεων σιδήρου, χαλκού, αργύρου, αλουμινίου, χρειαζόμαστε γνώση περίπλοκων ενώσεων.

Ας συνεχίσουμε την εμπειρία μας. Το διάλυμα που προκύπτει χωρίζεται σε δύο μέρη. Ας προσθέσουμε αλκάλια σε ένα μέρος. Δεν παρατηρείται καθίζηση υδροξειδίου του χαλκού (II) Cu (OH) 2, επομένως, δεν υπάρχουν διπλά φορτισμένα ιόντα χαλκού στο διάλυμα ή είναι πολύ λίγα από αυτά. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα ιόντα χαλκού αλληλεπιδρούν με την προστιθέμενη αμμωνία και σχηματίζουν κάποια νέα ιόντα που δεν δίνουν αδιάλυτη ένωση με ιόντα ΟΗ -.

Ταυτόχρονα, τα ιόντα παραμένουν αμετάβλητα. Αυτό μπορεί να φανεί με την προσθήκη ενός διαλύματος χλωριούχου βαρίου στο διάλυμα αμμωνίας. Ένα λευκό ίζημα BaSO 4 θα πέσει αμέσως.

Μελέτες έχουν αποδείξει ότι το σκούρο μπλε χρώμα του διαλύματος αμμωνίας οφείλεται στην παρουσία σύνθετων ιόντων 2+ σε αυτό, που σχηματίζονται με τη σύνδεση τεσσάρων μορίων αμμωνίας στο ιόν χαλκού. Όταν το νερό εξατμίζεται, 2+ ιόντα συνδέονται με ιόντα και σκούρο μπλε κρύσταλλοι ξεχωρίζουν από το διάλυμα, η σύνθεση του οποίου εκφράζεται με τον τύπο SO 4 H 2 O.

Οι σύνθετες ενώσεις είναι ενώσεις που περιέχουν σύμπλοκα ιόντα και μόρια που μπορούν να υπάρχουν τόσο σε κρυσταλλική μορφή όσο και σε διαλύματα.

Οι τύποι μορίων ή ιόντων σύνθετων ενώσεων συνήθως περικλείονται σε αγκύλες. Οι σύνθετες ενώσεις λαμβάνονται από συμβατικές (μη σύνθετες) ενώσεις.

Παραδείγματα λήψης πολύπλοκων ενώσεων

Η δομή των σύνθετων ενώσεων εξετάζεται με βάση τη θεωρία συντονισμού που προτάθηκε το 1893 από τον Ελβετό χημικό Alfred Werner, βραβευμένο με Νόμπελ. Η επιστημονική του δραστηριότητα πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης. Ο επιστήμονας συνέθεσε πολλές νέες σύνθετες ενώσεις, συστηματοποίησε παλαιότερα γνωστές και πρόσφατα ληφθείσες σύνθετες ενώσεις και ανέπτυξε πειραματικές μεθόδους για την απόδειξη της δομής τους.

Α. Βέρνερ (1866–1919)

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, διακρίνονται σύνθετες ενώσεις παράγοντας συμπλοκοποίησης, εξωτερικόςΚαι εσωτερική σφαίρα. Ο παράγοντας συμπλοκοποίησης είναι συνήθως ένα κατιόν ή ένα ουδέτερο άτομο. Η εσωτερική σφαίρα αποτελείται από έναν ορισμένο αριθμό ιόντων ή ουδέτερων μορίων που είναι σταθερά συνδεδεμένα με τον παράγοντα συμπλοκοποίησης. Καλούνται συνδέτες. Ο αριθμός των προσδεμάτων καθορίζει αριθμός συντονισμού(KN) παράγοντας συμπλοκοποίησης.

Παράδειγμα σύνθετης ένωσης

Εξεταζόμενη στο παράδειγμα, η ένωση SO 4 H 2 O ή CuSO 4 5H 2 O είναι κρυσταλλική ένυδρη ένωση θειικού χαλκού (II).

Ας ορίσουμε τα συστατικά μέρη άλλων σύνθετων ενώσεων, για παράδειγμα K 4 .
(Αναφορά.Η ουσία με τον τύπο HCN είναι το υδροκυανικό οξύ. Τα άλατα του υδροκυανικού οξέος ονομάζονται κυανίδια.)

Ο παράγοντας συμπλοκοποίησης είναι ένα ιόν σιδήρου Fe 2+, οι συνδέτες είναι ιόντα κυανιδίου CN-, ο αριθμός συντονισμού είναι έξι. Όλα όσα γράφονται σε αγκύλες είναι η εσωτερική σφαίρα. Τα ιόντα καλίου σχηματίζουν την εξωτερική σφαίρα της σύνθετης ένωσης.

Η φύση του δεσμού μεταξύ του κεντρικού ιόντος (ατόμου) και των προσδεμάτων μπορεί να είναι διπλή. Από τη μία πλευρά, η σύνδεση οφείλεται στις δυνάμεις της ηλεκτροστατικής έλξης. Από την άλλη πλευρά, μεταξύ του κεντρικού ατόμου και των προσδεμάτων ένας δεσμός μπορεί να σχηματιστεί από τον μηχανισμό δότη-δέκτη κατ' αναλογία με το ιόν αμμωνίου. Σε πολλές σύνθετες ενώσεις, ο δεσμός μεταξύ του κεντρικού ιόντος (ατόμου) και των προσδεμάτων οφείλεται τόσο στις δυνάμεις της ηλεκτροστατικής έλξης όσο και στον δεσμό που σχηματίζεται λόγω των μη κοινών ζευγών ηλεκτρονίων του συμπλοκοποιητικού παράγοντα και των ελεύθερων τροχιακών των προσδεμάτων.

Οι σύνθετες ενώσεις που έχουν μια εξωτερική σφαίρα είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες και σε υδατικά διαλύματα διασπώνται σχεδόν πλήρως σε ένα σύμπλοκο ιόν και ιόντα εξωτερική σφαίρα. Για παράδειγμα:

SO 4 2+ + .

Στις αντιδράσεις ανταλλαγής, τα σύνθετα ιόντα περνούν από τη μια ένωση στην άλλη χωρίς να αλλάξουν τη σύστασή τους:

SO 4 + BaCl 2 \u003d Cl 2 + BaSO 4.

Η εσωτερική σφαίρα μπορεί να έχει θετικό, αρνητικό ή μηδενικό φορτίο.

Εάν το φορτίο των προσδεμάτων αντισταθμίζει το φορτίο του παράγοντα συμπλοκοποίησης, τότε τέτοιες σύνθετες ενώσεις ονομάζονται σύμπλοκα ουδέτερα ή μη ηλεκτρολυτικά: αποτελούνται μόνο από τον παράγοντα συμπλοκοποίησης και τους συνδέτες της εσωτερικής σφαίρας.

Ένα τέτοιο ουδέτερο σύμπλεγμα είναι, για παράδειγμα, .

Οι πιο τυπικοί παράγοντες συμπλοκοποίησης είναι τα κατιόντα ρε-στοιχεία.

Ligands μπορεί να είναι:

α) πολικά μόρια - NH 3, H 2 O, CO, NO;
β) απλά ιόντα - F - , Cl - , Br - , I - , H - , H + ;
γ) σύμπλοκα ιόντα - CN -, SCN -, NO 2 -, OH -.

Ας εξετάσουμε έναν πίνακα που δείχνει τους αριθμούς συντονισμού ορισμένων σύνθετων παραγόντων.

Ονοματολογία σύνθετων ενώσεων. Σε μια ένωση, το ανιόν ονομάζεται πρώτα και μετά το κατιόν. Κατά τον καθορισμό της σύνθεσης της εσωτερικής σφαίρας, πρώτα απ 'όλα, ονομάζονται ανιόντα, προσθέτοντας στο λατινικό όνομα το επίθημα - Ο-, για παράδειγμα: Cl - - chloro, CN - - cyano, OH - - hydroxo, κ.λπ. Στη συνέχεια αναφέρονται ως ουδέτεροι συνδέτες και κυρίως αμμωνία και τα παράγωγά της. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι όροι: για συντονισμένη αμμωνία - αμίνη, για νερό - aqua. Ο αριθμός των προσδεμάτων υποδεικνύεται με ελληνικές λέξεις: 1 - μονο, 2 - δι, 3 - τρία, 4 - τετρά, 5 - πέντα, 6 - εξά. Στη συνέχεια προχωρούν στο όνομα του κεντρικού ατόμου. Εάν το κεντρικό άτομο είναι μέρος των κατιόντων, τότε χρησιμοποιείται το ρωσικό όνομα του αντίστοιχου στοιχείου και η κατάσταση οξείδωσής του υποδεικνύεται σε αγκύλες (με λατινικούς αριθμούς). Εάν το κεντρικό άτομο περιέχεται στο ανιόν, τότε χρησιμοποιήστε το λατινικό όνομα του στοιχείου και στο τέλος προσθέστε την κατάληξη - στο. Στην περίπτωση των μη ηλεκτρολυτών δεν δίνεται η κατάσταση οξείδωσης του κεντρικού ατόμου, γιατί καθορίζεται μοναδικά από την κατάσταση της ηλεκτροουδετερότητας του συμπλέγματος.

Παραδείγματα.Για να ονομαστεί το σύμπλοκο Cl 2, προσδιορίζεται η κατάσταση οξείδωσης (ΕΤΣΙ.)
Χπαράγοντας συμπλοκοποίησης - Cu ion Χ+ :

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

Ομοίως, η κατάσταση οξείδωσης του ιόντος κοβαλτίου βρίσκεται:

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

Ποιος είναι ο αριθμός συντονισμού του κοβαλτίου σε αυτή την ένωση; Πόσα μόρια και ιόντα περιβάλλουν το κεντρικό ιόν; Ο αριθμός συντονισμού του κοβαλτίου είναι έξι.

Το όνομα του μιγαδικού ιόντος γράφεται με μία λέξη. Η κατάσταση οξείδωσης του κεντρικού ατόμου υποδεικνύεται με έναν ρωμαϊκό αριθμό τοποθετημένο σε παρένθεση. Για παράδειγμα:

Cl 2 - χλωριούχος χαλκός (II) τετρααμίνης,
ΟΧΙ 3 – νιτρικό διχλωρουδατοτριαμμινοκοβάλτιο (III),
K 3 - εξακυανοφερρικό (III) κάλιο,
K 2 - τετραχλωροπλατινικό (II) κάλιο,
- διχλωροτετρααμμιν ψευδάργυρο,
H2 - εξαχλωροτινικό οξύ.

Στο παράδειγμα πολλών σύνθετων ενώσεων, θα προσδιορίσουμε τη δομή των μορίων (παράγοντα συμπλοκοποίησης ιόντων, S.O., αριθμός συντονισμού, συνδετήρες, εσωτερικές και εξωτερικές σφαίρες), θα δώσουμε το όνομα του συμπλόκου, θα γράψουμε τις εξισώσεις ηλεκτρολυτικής διάστασης.

K4 - εξακυανοφερρικό κάλιο (II),

Κ 4 4Κ + + 4– .

H - τετραχλωροαυρικό οξύ (που σχηματίζεται με τη διάλυση χρυσού σε aqua regia),

H H + + –.

OH - υδροξείδιο του αργύρου διαμίνης (Ι) (αυτή η ουσία εμπλέκεται στην αντίδραση του "ασημένιου καθρέφτη"),

OH + + OH - .

Να - τετραϋδροξοαργιλικό νάτριο νάτριο,

Na Na + + - .

Πολλές οργανικές ουσίες ανήκουν επίσης σε σύνθετες ενώσεις, ιδίως τα προϊόντα της αλληλεπίδρασης των αμινών με το νερό και οξέα που είναι γνωστά σε εσάς. Για παράδειγμα, άλατα χλωριούχου μεθυλαμμωνίου και το χλωριούχο φαινυλαμμώνιο είναι σύνθετες ενώσεις. Σύμφωνα με τη θεωρία συντονισμού, έχουν την ακόλουθη δομή:

Εδώ, το άτομο αζώτου είναι ένας συμπλοκοποιητικός παράγοντας, τα άτομα υδρογόνου στο άζωτο και οι ρίζες μεθυλίου και φαινυλίου είναι συνδέτες. Μαζί σχηματίζουν την εσωτερική σφαίρα. Στην εξωτερική σφαίρα υπάρχουν ιόντα χλωρίου.

Πολλές οργανικές ουσίες που έχουν μεγάλη σημασία στη ζωή των οργανισμών είναι σύνθετες ενώσεις. Αυτά περιλαμβάνουν την αιμοσφαιρίνη, τη χλωροφύλλη, ένζυμα και οι υπολοιποι

Οι σύνθετες ενώσεις χρησιμοποιούνται ευρέως:

1) στην αναλυτική χημεία για τον προσδιορισμό πολλών ιόντων.
2) για τον διαχωρισμό ορισμένων μετάλλων και την παραγωγή μετάλλων υψηλής καθαρότητας.
3) ως βαφές?
4) για την εξάλειψη της σκληρότητας του νερού.
5) ως καταλύτες για σημαντικές βιοχημικές διεργασίες.