4. Związki kompleksowe.

Transkrypt

1 4. Związki kompleksowe. Jeżeli bezbarwny, bezwodny siarczan(vi) miedzi(ii) CuSO4 rozpuścimy w wodzie, jon miedzi Cu ulega hydratacji przyłączając czasteczki wody. Jon [Cu(H2O)4] przyjmuje barwę niebieską. Gdy do takiego roztworu dodamy amoniaku i cząsteczki wody zostaną zastąpione cząsteczkami amoniaku, roztwór uzyskuje barwę lazurowo-niebieską : CuSO 4 + 4H 2 O [Cu(H 2 O) 4 ]SO 4 [Cu(H 2 O) 4 ] + 4NH 3(aq) [Cu(NH 3 ) 4 ] + 4H 2 O Powstające tutaj wiązanie koordynacyjne pomiędzy kationem metalu zwanym atomem centralnym lub jonem centralnym a koordynowanymi cząsteczkami lub jonami ujemnymi mającymi wolną parę elektronów zwanymi ligandami nazywamy wiązaniem kompleksowym. Cu 2+ (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d o ) konfiguracja jonu Cu 2+ w soli bezwodnej [Cu(H 2 O) 4 ] 2+ [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 4p 6 ) cztery pary elektronów wiązania koordynacyjnego Adsorpcję światła przez związki nieorganiczne w zakresie widzialnym obserwuje się przede wszystkim u jonów mających niecałkowicie wypełniony podpoziom d osłonięty wyższym podpoziomem zapełnionym przez elektrony (jony barwne). Liczbę atomów ligandowych bezpośrednio koordynowanych przez jon centralny nazywa się liczbą koordynacyjną (LK) i jest ona charakterystyczna dla danego atomu centralnego. Wartość liczby koordynacyjnej (najczęściej 2, 4 lub 6) wynika z liczby wolnych miejsc dla elektronów w atomie lub w jonie centralnym, z drugiej strony zależy od rozmiarów jonu centralnego i ligandów. Ligandy rozmieszczone są symetrycznie wokół atomu lub jonu centralnego tworząc odpowiednią figurę geometryczną.

2 Tab.2. Liczba koordynacyjna i budowa przestrzenna jonów kompleksowych. Jon metalu Liczba koordynacyjna Konfiguracja przestrzenna Przykład Ag +,Au +, Cu + 2 liniowa [Ag(NH 3 ) 2 ] + Cu 2+, Ni 2+, Pd 2+, Pt 2+ 4 kwadrat [Pt(NH 3 ) 4 ] 2+ Al 3+, Au +, Cd 2+, Co 2+, Cu 2+, Ni 2+, Zn 2+ 4 czworościan [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ Al 3+, Co 2+, Co 3+, Cr 3+, Cu 2+, Fe 2+, Fe 3+, Ni 2+, Pt 4+ 6 ośmiościan [Co(NH 3 ) 6 ] Nomenklatura związków kompleksowych Formułujac wzory zwiazków kompleksowych umieszcza się symbole zarówno jonu centralnego jak i otaczających go ligandów w nawiasie kwadratowym. Nawias obejmuje zatem sferę koordynacji. Kompleks może być kationem, np. [Ag(NH 3 ) 2 ] =, cząsteczką obojetną, np. [PtCl 2 (NH 3 ) 2 ] lub anionem, np. [Fe(CN) 6 ] 3-. Słownictwo związków kompleksowych opiera się na nastepujących zasadach: 1) Najpierw wymienia się liczbę i nazwę ligandów, przy czym pierwszeństwo mają ligandy ujemne, a po nich ligandy obojetne (ligandy nieorganiczne przed organicznymi). 2) Stopień utlenienia jonu centralnego oznacza się cyfrą rzymską (po nazwie kompleksu). 3) Nazwy anionów kompleksowych tworzy się przez podanie liczby ligandów oraz nazwy pierwiastka z końcówką -an i stopnia utlenieniia jonu centralnego w nawiasach. 4) W kompleksach kationowych oraz o wypadkowym ładunku równym zeru nazwy atomu centralnego nie zmienia się. 5) Nazwę związku koordynacyjnego podaje się wg ogólnych zasad ustalonych dla zwiazków nieorganicznych a więc, jeśli jon kompleksowy jest anionem rozpoczyna nazwę związku. Natomiast gdy jest kationem, wówczas znajduje się w nazwie związku na miejscu drugim. 6) Nazwy związków kompleksowych, które nie zawierają jonów tworzy się podając nazwę atomu centralnego w pierwszym przypadku. Nazwy najczęściej spotykanych ligandów i przykłady związków kompleksowych podano w tabeli 3. Tab.3. Nazwy najczęściej spotykanych ligandów oraz przykłady związków kompleksowych: Wzór Nazwa ligandu Przykład związku kompleksowego Nazwa związku Cl - chloro K 3 [CoCl 4 ] czterochlorokobaltan(ii) potasu F - fluoro Na 2 [CoF 6 ] sześciofluorokobaltan(iv) sodu Br - bromo K[AuBr 4 ] czterobromozłocian(iii) potasu I - jodo K[BiI 4 ] czterojodobizmutan(ii) potasu OH - hydroksy Li 2 [Sn(OH) 6 ] sześciohydroksycynian(iv) litu H 2 O akwa [Co(H 2 O) 6 ]Cl 2 chlorek sześcioakwakobaltu(ii) CN - cyjano [Ni(NH 3 ) 6 ] 2 [Fe(CN) 6 ] SCN - C 2 O 4 2- tiocyjaniano (rodano) K 3 [Fe(SCN) 6 ] sześciocyjanożelazian(ii) sześcioaminaniklu(ii) sześciorodanożelazian(iii) potasu szczawiano (NH 4 ) 2 [(Ni(C 2 O 4 ) 2 ] dwuszczawianoniklan(ii) amonu CO karbonylo Hg[Fe(CO) 4 ] czterokarbonylożelazian(ii) rtęci(ii) NH 3 amina [CrCl(NH 3 ) 5 ]Cl 2 chlorek chloropięcioaminachromu(iii)

3 4.2. Dysocjacja związków kompleksowych Związki kompleksowe ulegają dysoacjaji, tak jak zwykłe sole, na (w zależności od budowy) kation metalu i anion kompleksowy lub kation kompleksowy i anion reszty kwasowej. Przykłady dysocjacji związków kompleksowych: [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - [Cu(H 2 O) 4 ]SO 4 [Cu(H2O)4]2+ + SO4 2- (NH 4 ) 2 [Ni(C 2 O 4 ) 2 ] 2NH [Ni(C 2 O 4 )2] 2- Na 3 [Cr(CN) 6 ] 3Na + + [Cr(CN) 6 ] 3-8. Zdefiniować pojęcia: liczba koordynacyjna, atom centralny, ligandy. 9. Podać wartościowość i liczbę koordynacyjną pierwiastka kompleksotwórczego oraz nazwę następujących związków: a) K[AuBr 4 ], b) K 3 [Fe(CN) 6 ], c) K 2 [Cd(CN) 4 ], d) K 2 [HgI 4 ], e) [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2, f) [Co(OH) 6 ]Cl Zapisać równania dysocjacji powyższych związków kompleksowych.

4 Związki kompleksowe Zad.1 Podaj nazwy poniższych związków. Podaj ładunek jonu kompleksowego, określ co jest ligandem, określ liczbę koordynacyjną oraz podaj ładunek jonu centralnego. [Co(NH 3 ) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 K 3 [Co(CN) 6 ] Na 3 [Ag(S 2 O 3 ) 2 ] [Cu(H 2 O) 6 ]SO 3 K 4 [NiF 6 ] [CrCl 2 (H 2 O) 4 ]Cl Na 3 [Cu(CN) 4 ] [Ni(CN) 2 (H 2 O) 2 ] Ni(CO) 4 [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl K 4 [Fe(CN) 6 ] Na 3 [Cr(C 2 O 4 ) 3 ] K[Au(OH) 4 ] [Pt Cl (NH 3 ) 5 ]Cl 3 Zad.2 Podaj nazwy poniższych jonów: [Fe(CN) 6 ] 4- [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ Ag(NH 3 ) 2 + [Zn(CN) 4 ] 2- [Al(OH) 6 ] 3- [AgCl 2 ] - [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ [CrCl 2 (H 2 O) 4 ] 3+ [Cr(SCN) 6 ] 3- [PtCl 6 ] 2- [Ni(H 2 O) 4 (NH 3 ) 2 ] 2+ Zad.3 Przedstaw wzór związku lub jonu: anion tetrajododiakwaniklu(ii) heksafluorożelazian(iii) potasu dicyjanosrebrzan(i) potasu chlorek tetraaminamiedzi(ii) azotan(v) heksaakwachromu(iii) tetrachlorokobaltan (II) sodu jon bis(tiosiarczano)srebrzanowy (I) chlorek tris(etylenodiamina) chromu(iii) jon tetraakwamiedzi(ii) chlorek tris(etylenodiamina)chromu(iii) pentacyjanonitrozylżelazian(iii) sodu bromek pentaakwatiocyjanianożelaza(iii) tetranitrozylnikiel(0) Zad.4 Uzupełnij zdania: a) W jonie kompleksowym [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ miedź jest na stopniu utlenienia; ligandami są ; a liczba koordynacyjna miedzi wynosi.. b) W jonie kompleksowym [Co Cl (NH 3 ) 5 ]Cl 2 kobalt jest na. stopniu utlenienia; ligandami są ; a liczba koordynacyjna kobaltu wynosi.. c) W jonie kompleksowym [Cr(C 2 O 4 ) 2 (H 2 O) 2 ] chrom jest na. stopniu utlenienia; ligandami są ; a liczba koordynacyjna chromu wynosi.. Zad.5 Które pierwiastki są jonami centralnymi w następujących solach kompleksowych: K[PtCl 2 (NH 3 ) 2 ] ; [CrCl(H 2 O) 5 ]Cl 2 ; Ca 2 [Fe(CN) 6 ]? Obliczyć ich stopień utlenienia i liczbę koordynacyjną. Zad.6 Jon Cr 3+ tworzy jon kompleksowy z sześcioma jonami NO 2 jako ligandami. Czy jon ten może tworzyć związek chemiczny z jonami chlorkowymi, czy z potasowymi? Napisać wzór odpowiedniej soli.

5

6 Zdolność do tworzenia kompleksów gazy szlachetne - nie tworzą kompleksów niemetale - nie tworzą kompleksów metale I - tworzą jedynie nieliczne kompleksy metale II - tworzą kompleksy metale III - szczególnie łatwo tworzą liczne kompleksy

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26