Комплексные соединения

Ионные реакции в растворах электролитов.

В ионных реакциях реагирующими частицами являются ионы. В ионообменных реакциях не изменяются степени окисления и заряды ионов. Ионные реакции направлены в сторону образования слабодиссоциирующих и малорастворимых соединений, газообразных продуктов и комплексных ионов. При записи реакции в ионном виде сильные электролиты записываются в виде ионов, а все вышеперечисленные компоненты записываются в ионной реакции как в молекулярном уравнении реакции.

Если слабые электролиты, осадки, газы и комплексные ионы имеются в реагентах и продуктах, то равновесие сдвинуто в сторону более слабого электролита, менее растворимого осадка и более прочного комплекса с меньшими значениями К_дис, ПР и К_нест

Они относятся к соединениям высшего порядка. Изучаться стали в работах Вернера (1898 г.). Рассмотрим строение комплексного соединения.

В реакции в растворе Аl(OH)₃ + NaOH = (в расплаве) NaAlO₂ + Н₂О = Na[Al(OH)₄]. В ионном виде:

Комплексная соль Na[Al(OH)₄] = Na⁺ + [Al(OH)₄]^- диссоциирует на внешнюю сферу Na⁺ и внутреннюю [Al(OH)₄]^-.

Частицы внутренней сферы наиболее прочно связаны между собой и заключена в квадратные скобки. Центральный элемент сферы, вокруг которого группируются ионы или молекулы называется комплексообразователем (Аl³⁺, Аg⁺). Ионы или молекулы вокруг комплдексообразователя называются лигандами (адендами). В качестве комплексообразователя часто выступают р-,d- и f- элементы. Число лигандов вокруг комплексообразователя называется координационным числом (КЧ). Оно изменяется от 1-12. Координационное число зависит от природы лигандов, их размера, заряда, а также от пророды комплексообразователя, его размера и заряда. Очень часто КЧ бывает в 2 раза больше степени окисления комплексообразователя. Комплексные частицы бывают катионного типа [Ag(NH₃)₂]⁺, анионного [Fе(СN)₆]^3- и нейтрального Fе(СО)₅.

Комплексные соединения могут быть солями, кислотами, основаниями. Диссоциируют комплексные соединения следующим образом6

К₃[Fе(СN)₆] = 3К⁺ + [Fе(СN)₆]^3- Комплексные частицы в определенных условиях могут распадаться на исходные ионы: [Fе(СN)₆]^3- = Fе³⁺ + 6СN^-. Константа, соответствующая этому процессу, называется константой нестойкости комплекса: К_нест = [ Fе³⁺][СN^-]⁶/[[Fе(СN)₆]^3-]. Чем меньше К_нест, тем прочнее комплексная частица.

Рассмотрим химическую связь в комплексных соединениях с позиций МВС. Комплекс образуется за счет донорно-акцепторного взаимодействия комплексообразователя и лигандов. Комплексообразователь имеет пустые р-,d- и f- орбитали, а лиганды – свободные электронные пары (Н₂О, NH₃). Рассмотрим образование химической связи в молекуле Fе(СО)₅.

Широко распространены аквакомплексы. Гидроксокомплексы, амминокомплексы.

Гидролиз солей.

Гидролиз (сольволиз) - обменное взаимодействие между растворенным веществом и водой (растворителем). Условием протекания процесса гидролиза является способность веществ образовывать с ионами воды слабодиссоциирующие соединения. Гидролизу подвергаются соли, в состав которых входят катионы слабых оснований или анионы слабых кислот. Гидролизу также подвергаются различные органические соединения (белки, жиры, углеводы, эфиры). При гидролизе неорганических солей может изменяеться кислотность (рН) среды, образовываться осадки, газы или слабые электролиты.

Гидролиз – результат поляризационного взаимодействия ионов соли с их гидратной оболочкой. Гидролизу с изменением рН среды подвергается не более 5% молекул растворенного вещества. Механизм Г. состоит в том, что нарушается ионное равновесие: Н₂О = Н⁺ + ОН^-, за счет того, что ион от слабого электролита в составе соли связывает Н⁺ или ОН^- ионы. Чем больше заряд иона и меньше радиус, тем сильнее поляризующее действие иона на молекулу воды.

Примеры гидролиза.

1. Соль образована катионом сильного основания и сльной кислоты: КСl, Са(NO₃)₂, NaI и др. Гидролиз не идет. рН = 7.

2. Соль образована катионом сильного основания и слабой кислоты: NaCN, Na₂SО₃, К₂S, К₃РО₄, Nа₄SiО₄. Число ступеней гидролиза зависят от заряда иона слабого электролита,а рН среды определяет ион от сильного электролита. Гидролиз частичный, в основном идет по первой ступени с образованием кислых солей, среда щелочная.

3. Соль образована катионом слабого основания и сильной кслоты: NH₄Cl, (NH₄)₂SО₄,CгСl₃, Zn(NO₃)₂ и др. Гидролиз частичный, в основном идее по первой ступени с образованием основных солей, среда кислая.

4. Соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. Гидролизуются и катион, и анион соли и протекает процесс полного гидролиза – равновесие сдвинуто полностью вправо: NH₄CН₃СОО, NH₄CN, Аl₂S₃, СuСО₃ и др. Реакция среды зависит от соотношения констант диссоциации кислоты, соответствующей аниону, и основания, соответствующее катиону соли. Если при гидролизе образуются осадки и летучие продукты, то такая соль в растворе не существует. В этом случае при сливание растворов идут следующие реакии.

Дата добавления: 2014-01-03