1 / 38

Комплексные соединения

МОУ « Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 32» города Прокопьевска. Комплексные соединения. Проект по химии. Презентацию разработали и выполнили учащиеся 11 – в класса Руководитель : учитель химии - Бедарева Наталья Анатольевна. 2009.

oksana
Download Presentation

Комплексные соединения

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. МОУ « Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 32» города Прокопьевска Комплексные соединения Проект по химии Презентацию разработалии выполнили учащиеся 11 – в класса Руководитель :учитель химии - БедареваНаталья Анатольевна 2009

  2. Программа курса Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  3. Введение В различных реакциях, протекающих в растворе, мы обнаруживаем участие неизменных группировок атомов, выступающих либо в виде ионов (SO42-, OH-, NO2- , CO32-, NO2+и т.д.), либо в виде нейтральных молекул (, NH3,CO, NO и других). Эти неизменные группировки атомов способны к взаимодействию в растворе с ионами металлов или нейтральными молекулами с образованием более сложных частиц. Проделаем несколько качественных реакций: 1. Между растворами сульфата железа(II) и гексацианоферрата(III) калия; Между растворами хлорида железа(III) и роданида аммония; 3. Между растворами сульфата меди(II) и гидроксида аммония. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  4. Результаты опытов В результате проделанных реакций наблюдаем изменение цвета раствора или выпадение осадка. 1. Результатом реакции между растворами сульфата железа(II) и гексацианоферрата(III) калия является образование синего осадка турнбулевой сини . Ион Fe2+ легко присоединяет ионы CN- , образуя сложный анион: Fe2++ 6 CN- =[Fe(CN)6]4- Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  5. Результаты опытов • 2. Результатом реакции между растворами хлорида железа(III) • и роданида аммония наблюдается характерное ярко – красное • окрашивание. Ион Fe3+ легко присоединяет ионы CNS- , образуя • кроваво-красный тиоционатный комплекс железа [Fe(CNS)4]- • Fe3+ + 4 CNS=[Fe(CNS)4]- Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  6. Результаты опытов 3. Результатом реакции между растворами сульфата меди(II) и гидроксида аммония является образование ярко –голубого осадка. Ион Cu2+ взаимодействует в растворе с молекулами NH3по обратимой реакции с образованием ярко-синего раствора (сложный катион): Cu2+ + 4 NH3=[Cu(NH3)4]2+ Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  7. В ходе проделанных качественных реакций на катионы Cu2+ , Fe2+, Fe3+ мы наблюдали образование комплексных катионов и анионов. Металлы: медь и железо относятся к металлам побочных подгрупп. Следовательно, комплексные соединения образуют металлы побочных подгрупп. Но почему? Задание ученику: Составьте электронные формулы элементов металлов побочных подгрупп: Сu • 1s22s22p63s23p64s13d10 Fe • 1s22s22p63s23p64s23d6 Cr • 1s22s22p63s23p64s13d5 Zn • 1s22s22p63s23p64s23d10 Mn • 1s22s22p63s23p64s23d5 Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  8. Вывод На основании проделанной работы делаем вывод о том, что чаще всего комплексные соединения образуют металлы побочных подгрупп, имеющие 2 s-электрона( реже один) на последнем электронном слое и, как правило, Незавершенный d- подуровень предыдущего. Реже металлы s- элементов. Поэтому окончание квантовой формулы для этих элементов в общем виде можно записать так: nS2(1)(n-1)d1-10 где n- номер последнего электронного слоя. В состав комплексного соединения металл входит в виде иона. Поскольку у d- элементов в большинстве случаев остается незаполненным последний электронный слой, то можно предположить, что не только d-электроны, но и свободные электронные ячейки элементов могут участвовать в образовании комплексных соединений. Комплексные соединения образуют прежде всего d-металлы, и это связано с особенностями строения их атомов. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  9. Координационная теория А. Вернера Природу химических связей в комплексах, их строение и принципы их образования объясняет координационная теория Альфреда Вернера, созданная в 1893 году. В основу теории легли положения пространственного строения веществ и теории электролитической диссоциации. Атомы могут проявлять не только обычную «главную» валентность, но и побочную «дополнительную». Побочные валентности насыщаются только при образовании комплексных соединений. Главные валентности катионов металлов насыщаются только отрицательно заряженными ионами, побочные валентности могут насыщаться и отрицательно заряженными ионами и нейтральными молекулами. Главные и побочные «вернеровские» валентности в ядрах комплексов не различаются по своей прочности и природе. В каждом комплексном ионе имеется центральный атом(комплексообразователь), вокруг которого располагаются координированные им ионы и молекулы. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  10. Каждый комплекс характеризуется «координационным числом», которое показывает сколько атомов, ионов или молекул размещено вокруг центрального атома. Координационное число может быть высоким и низким. От 1 до 12-14. Чаще небольшое нечетное число – 2,4. Координационные атомы находятся во внутренней сфере комплексных соединений. Они называются аддентами ( или лигандами, по современной номенклатуре). Центральный атом и внутреннюю сферу выделяют квадратными скобками. Она может быть нейтральной или заряженной ( как положительно, так и отрицательно). Если внутренняя сфера комплексных соединений заряжена, то комплекс имеет внешнюю сферу, поскольку заряженный комплекс (точнее его ядро) может притягивать противоположно заряженные ионы. Внешняя сфера Внутренняя сфера [Cu(NH3)4]SO4 Координационное число Центральный атом Лиганда Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  11. Комплексными соединениями называются определенные химические соединения, образованные сочетанием отдельных компонентов и представляющие собой сложные ионы или молекулы, способные к существованию как в кристаллическом, так и в растворенном состоянии. Итак, теория Вернера позволила систематизировать имеющиеся в то время сведения о комплексных соединениях и предпринять направленный систематический поиск новых соединений. Например, на основе координационной теории в наши дни объясняется химическое строение хлорофилла и гемоглобина. Молекула хлорофилла Молекула гемоглобина Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  12. Задания ученику. Запишите определения следующих понятий: Комплексный ион – это ион, состоящий из d-металла и лигандов. Лиганд – молекула или ион, входящий в состав комплексного иона, связанный с d-металлом донорно-акцепторной связью. Координационное число – нейтральный атом, положительно или отрицательно заряженный условный ион, объединяющий (координирующий) вокруг себя другие атомы, ионы или молекулы Вакансия - свободная электронная ячейка d-металла, которая может быть использована для образования донорно- акцепторной связи с лигандами. Комплексное соединение – сложное вещество, в состав которого входит комплексный ион. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  13. Почему многие устойчивые молекулы способны присоединяться к комплексообразователю? Рассмотрим комплексообразование на следующем примере. При действии аммиака на раствор соли цинка выпадает осадок. При избытке аммиака осадок растворяется. Что при этом происходит? Из раствора можно выделить соль – аммиакат цинка ZnCl2.4NH3 . Это соединение комплексное. Оно образовано комплексными катионами [Zn(NH3)4]2+и простыми анионами Сl. Происходящие реакции можно выразить следующим суммарным уравнением: Образование комплекса объясняется донорно-акцепторным взаимодействием иона Zn2+с молекулами NH3. У иона Zn2+ имеются свободные валентные орбитали - одна S и три Р орбитали. Поэтому ион Zn2+может выступать в качестве акцептора четырех электронных пар. Молекула NH3имеет неподеленную электронную пару и, может выступать в качестве донора электронной пары. • Строение комплексных соединений Zn2+ + 4 NH3 = [Zn(NH3)4]2+ Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  14. Вследствие SP3 - гибридизации орбиталей цинка ион [Zn(NH3)4]2+ имеет форму тетраэдра. 2+ NH3 Zn2+ + 4 NH3 Zn донор NH3 NH3 акцептор NH3 Связь между внешней и внутренней сферами комплексного соединения имеет ионный характер и легко разрушается в воде с образованием ионов: [Zn(NH3)4]Cl ↔ [Zn(NH3)4]2+ + 2Cl- Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  15. КОМПЛЕКСНЫЙ ИОН СТРОЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ + NH4Cl [ [ H * * - Cl N * * H H . . * . КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛЬ H ЛИГАНДЫ ВНЕШНЯЯ СФЕРА ВНУТРЕННЯЯ СФЕРА КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО - 4 Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  16. Задания ученику: Укажите внутреннюю и внешнюю сферы, комплексообразователь (центральный атом) и лиганды в следующих комплексных соединениях: 2. Определите степень окисления комплексообразователя в комплексных соединениях: А). Na3[FeF6]; [Cr(C6H6)2]; [Ni(NH3)6]Cl2 Б). Na[Sb(OH)6]; K2[HgI4]; [Cr(H2O)6]Cl3 А). K3[Co(C2O4)3]; [Zn(NH3)4](NO3)2; Sr2[Cu(OH)6] Б). [Cr(CO)6]; Na3[Co(NO2)6] . H2O; Ca[Cr(NH3)2(NCS)4]2 Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  17. По характеру электрического заряда • Классификация и номенклатура Катионные комплексы [Ni(NH3)6]Cl2 Нейтральные Комплексы [Al2Cl6] Анионные Комплексы Sr2[Cu(OH)6] Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  18. По дентатности ( для лигандов) Число занимаемых лигандом координационных мест центрального атома (или атомов), называется дентатностью Бидентатные Тридентатные Полидентатные Монодентатные Каждая молекула или ион биден- татного лиганда образует с комплексообра- зователем две химические связи в соответствии с особенностями своего строения. Полидентатные лиганды могут выступать в роли мостиковых лигандов, объединяющих два и более центральных атома. Например, этилендиаминтет- рауксуснаякислота (EDTA), способная занять шесть координационных мест. Если лиганд связан с комплексо- образователем через один из своих атомов одной двухцентровой химической связью. Это: галогенид-ионы, цианид-ион, аммиак, вода и другие. Если лиганд образует с комплексо- образователем три химические связи. Например, NH2CH2 -CHNH2 – • CH2NH2 триаминопропан Это: этилен- диамин, карбонат-ион, оксалат-ион . Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  19. Комплексные соединения Основания [Cu(NH3)4](OH)2 классифицируются по классам Кислоты H[AuCl4] Соли Na3[FeF6] Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  20. Номенклатура комплексов Комплексные соединения называли, руководствуясь их внешним видом, например, пурпуреосоль (красная соль) [Co(NH3)5Cl]Cl2, лутеосоль (желтая соль) состава [Co(NH3)6]Cl3 , либо происхождением, например, красная кровяная соль K3[Fe(CN)6] и т.п. Немало комплексных соединений получили имена химиков, синтезировавших их: соль Фишера K3[Co(NO2)6] , соль Рейнеке NH4[Cr(NH3)2(NCS)4] и др. Современная номенклатура комплексных соединений основана на рекомендациях ИЮПАК (Международный союз общей и прикладной химии) и адаптирована к традициям русского химического языка. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  21. Давая название комплексу, сначала называют анион, потом катион, как бы читая формулу комплексного соединения с конца к началу. В названиях комплексных соединений используются приставки: ди- два; три- три; тетра-четыре; пента-пять; гекса- шесть и т.д. Далее называют лиганды. Если центральный ион входит в состав комплексного аниона, то анион называется: Fe – феррат, Cu – купрат, Ag – аргентат, Au – аурат, Hg – меркурат, Zn – цинкат, Al – алюминат и т. д. После названия центрального иона в скобках указывается его валентность, равная заряду. Если центральный ион входит в состав комплексного катиона, то он называется по русски. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  22. Названия лигандов Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  23. Задания ученику: 1. Составьте названия комплексных соединений: [Cu(NH3)4](OH)2 Гидроксидтетрааммин меди (II) Na[Zn(OH)4] Тетрагидроксоцинкат натрия K3[Cr(CN)6] Гексацианохромат(III) калия Fe(CO)5 Пентакарбонилжелезо (0) [Ag(NH3)2]Cl Хлорид диаммин серебра (I) 2. Построить формулы веществ по названиям: K2[Zn(OH)4] Тетрагидроксоцинкат калия Гексацианоферрат(II) натрия Na4[Fe(CN)6] Сульфат тетраамминмеди(II) [Cu(NH3)4]SO4 Нитрат гексаакваалюминия (III) [Al(H2O)6]NO3 Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  24. РАССТАВЬТЕ СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ ИОНА КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛЯ: Na3[AlF6] Ответ: Na+3[Al+3F-6] K[MgCl3] Ответ: K+[Mg+2Cl-3] Na[Al(OH)4] Ответ: Na+[Al+3(OH)-4] Na4[Fe(CN)6] Ответ:Na+4[Fe+2(CN)-6] Na3[Al(OH)6] Ответ:Na+3[Al+3(OH)-6] [Cu(NH3)4]Cl2 Ответ:[Cu+2(NH3)04]Cl-2 Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  25. Диссоциация. [Cu(NH3)4]SO4 ↔ [Cu(NH3)4]2+ +SO42- • K3[Co(NO2)6]↔ 3 K+ + [Co(NO2)6]3- • Комплексные ионы диссоциируют как слабые электролиты: • [Cu(NH3)4]2+ ↔ Cu2+ + 4 NH3 • Реакции ионного обмена по внешней сфере: • [Cu(NH3)4]SO4 + BaCl2= [Cu(NH3)4]Cl2 + BaSO4↓ • Реакции с участием лигандов: • [Cu(NH3)4]SO4 + 4HCl = 4 NH4Cl + CuSO4 • Химические свойства Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  26. Реакции по центральному иону: а). обменные: [Ag(NH3)2]Cl + KJ = AgJ↓ + KCl + 2NH3 б). окислительно-восстановительные: (взаимодействие глюкозы с реактивом Толленса) CH2OH(CHOH)4COH + [Ag(NH3)2]OH = = CH2OH(CHOH)4COONH4 + 2Ag↓+ 2H2O + 3 NH3 Реакция изомеризации: [Cr(H2O)6]3+ + 3Cl- = [Cr(H2O)5Cl]Cl2 .H2O У соли хрома возможно существование трех изомеров, различных по цвету: светло – зеленый - [Cr(H2O)5Cl]Cl2. H2O темно – зеленый - [Cr(H2O)4Cl2]Cl. H2O фиолетовый - [Cr(H2O)6]Cl3 Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  27. Опыт № 1. Получение комплексного соединения меди (II). Получите осадок гидроксида меди (II) и прилейте к нему избыток концентрированного раствора аммиака. Как изменился цвет осадка при действии на него раствором аммиака? Чем это объяснить? Составьте уравнение происходящей химической реакции и назовите полученное комплексное соединение. • Получение Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  28. Опыт № 2. Получение комплексного соединения алюминия. Налейте в пробирку 1-2 мл раствора хлорида алюминия, затем постепенно добавьте к нему концентрированный раствор гидроксида натрия до исчезновения осадка. Почему вначале образовался осадок? Почему при избытке гидроксида натрия осадок исчез? Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном и ионном виде и назовите образовавшиеся вещества. Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4 Опыт № 3. Получение комплексного соединения серебра. Получите осадок хлорида серебра, добавьте к нему раствор аммиака до полного растворения. Напишите уравнение реакции образования комплексного соединения. AgCl + 2 NH3 = [Ag(NH3)2]Cl Опыт № 4. Цветная реакция на фенол. В пробирку с раствором фенола прибавляют 2-3 капли раствора хлорида железа (III). Какие произошли изменения? Напишите уравнение реакции образования комплексного соединения. FeCl3 + 4C6H5OH + 2H2O = H[Fe(O-C6H5)4 (H 2O)2] + 3HCl Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  29. Опыт № 5. Образование глицерата меди (II). К 1 мл раствора щелочи в пробирке добавьте равное количество раствора CuS04. К образовавшемуся гидроксиду меди (II) добавьте 0,5 мл глицерина. Какие произошли изменения? Составьте уравнения реакций. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  30. Применение Аналитическое определение металлов, использование для очистки природных и сточных вод. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  31. Получение чистых и сверхчистых веществ. Например, для отделения примесей от урана широко используется его способность образовывать комплексные карбонаты. Аналогичным образом очищают от примесей торий и плутоний. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  32. Получение покрытий электрохимическим методом. Всем известны декоративные и защитные покрытия на металлических изделиях – оцинкованных, луженых, никелированных, хромированных, медненых, золоченых, посеребренных. Оказалось, что особенно плотные ровные покрытия получаются при электролизе растворов комплексных солей. Комплексные соединения электролизуются медленнее, чем обычные, и это способствует отложению мельчайших зерен металла, плотно покрывающих поверхность всего катода. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  33. Катализ. Комплексные соединения непереходных и особенно переходных металлов катализируют самые разнообразные реакции: полимеризацию, окисление олефинов в альдегиды и кетоны, образование эфиров. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  34. Роль комплексных соединений в живых организмах ( гемоглобин, хлорофилл, ферменты, витамины). Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  35. Краски. Лаки. Цвет хаки, например, возникает при обработке хлопчатобумажных тканей солями железа и хрома, а затем щелочными растворами. При этом идет осаждение на ткани многоядерных гидроксокомплексов. Фталоцианин меди - монастральголубой ценится блестящим оттенком, высокой красящей способностью, прочностью и нерастворимостью в воде, устойчивостью к нагреванию. Алый диметилглиоксиматNi (II) входит в состав губной помады. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  36. Ионный контроль. В различных производствах возникают мешающие ионы металлов, которые удаляются или маскируются комплексами. Содержащиеся в «жесткой» воде ионы кальция и магния связывают в растворимые комплексы (умягчают воду) полифосфатами или полиаминокислотами, например, ЭДТА. Желтая кровяная соль К4[Fe(CN)6] используется в виноделии: ее добавляют к созревшему вину для очистки и осветления. Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  37. Кино и фотография, производство зеркал. В основе обработки фотоматериалов лежит комплексообразование. Прежде всего оно используется в процессе фиксирования, где неэкспонированное серебро (I) связывается и переводится в раствор: 2AgBr + 3Na2S2O3 = Na4[Ag2(S2O3)3] + 2NaBr Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

  38. Благодарим за внимание! Бедарева Н.А., уч-ся 11 - в кл.

More Related