Стан комплексних сполук у розчині

Номенклатура комплексних сполук.

Основні положення сучасної номенклатури комплексних сполук можна звести до таких правил.

1. У назві будь яких типів комплексних сполук спочатку називають аніон, а потім у родовому відмінку катіон:

а) назву катіонних комплексів починають з характеристики зовнішньої сфери комплексної сполуки;

б) для аніонних комплексів після характеристики складу внутрішньої сфери вказують назву іонів зовнішньої сфери.

2. Для всіх типів комплексних сполук (катіонних, аніонних, молекулярних) подається повна характеристика внутрішньої сфери. В першу чергу вказуються у алфавітному порядку назви аніонів-лігандів, додаючи до них закінчення – “о” (F^--фторо, Cl^--хлоро-, CN^--ціано, OH^--гідроксо, SO₃^2--сульфіто, SCN^--тіоціанато, SO₄^2--сульфато, C₂O₄^2--оксалато, P₂O₇^4--дифосфато тощо). Число лігандів позначається грецькими числівниковими префіксами: 1-моно, 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса та ін. (числівник моно- як правило опускається).

Далі називають ліганди – нейтральні молекули. У першу чергу аміак та його похідні, воду і т.д. При цьому користуються такими поширеними термінами: NН₃ – амін, Н₂О – аква, NО – нітрозил, СО – карбоніл. Інші ліганди зберігають свої звичайні назви.

3. Останнім називають центральний атом (комплексоутворювач):

а) якщо центральний атом входить до складу катіона або молекули, то використовують українську назву цього елемента і в дужках після нього римськими цифрами зазначають ступінь його окислення;

б) якщо центральний атом входить до складу аніона, використовують латинську назву елемента, додаючи закінчення – “ат”, а в дужках після нього римськими цифрами зазначають ступінь його окислення;

в) у випадку молекулярних комплексів вказують українську назву комплексоутворювача, а заряд його не зазначається.

Нижче подано формули та назви комплексних сполук різної хімічної природи.

З комплексним катіоном:

[Ag(NH₃)₂](NO₃)₂ – нітрат диамінсрібла (І);

[Co(H₂O)₆]Br₃ – бромід гексааквакобальту (ІІІ);

[Cu(NH₃)₄](OH)₂ – гідроксид тетрамінміді (ІІ);

[Ni(NH₃)₆]Cl₂ – хлорид гексаміннікелю (ІІ);

[Ni(NH₃)₆]Cl₃ – хлорид гексаміннікелю (ІІІ).

З комплексним аніоном:

K₃[Fe(CN)₆] – гексаціаноферат (ІІІ) калію;

K₄[Fe(CN)₆] – гексаціаноферат (ІІ) калію;

H₂[SiF₆] – гексафторосілікат (ІV) водню;

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагідроксоцинкат (ІІ) натрію.

Молекулярний комплекс:

[Pt(NH₃)₂Cl₂] – дихлородиамінплатина;

[Cr(NH₃)₃Br₃] – трибромотриамінхром;

[Co(H₂O)₄(NO₂)₂] – динітротетрааквакобальт.

Більшість координаційних сполук у розчинах виявляють властивості сильних електролітів внаслідок дисоціації їх на комплексні іони та іони, що складають зовнішню сферу. Така дисоціація комплексних сполук має назву первинної. Наприклад:

[Сu(NН₃)₄]SO₄ Û [Сu(NН₃)₄]²⁺ + SO₄^2-;

K₃[Fe(CN)₆] Û 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-.

За допомогою характерних хімічних реакцій можна встановити наявність у розчині простих і комплексних іонів.

1). Так, у першому випадку, якщо подіяти на розчин [Cu(NН₃)₄]SO₄ розчином солі барію, утворюється осад ВаSO₄:

[Сu(NН₃)₄]SO₄ + Ba(NO₃)₂ → [Сu(NН₃)₄](NO₃)₂ + BaSO₄↓,

що підтверджує наявність у розчині іонів SO₄^2-. Це рівняння може бути записано у іонному вигляді:

[Сu(NН₃)₄]²⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2NO₃^- → [Сu(NН₃)₄]²⁺ + 2NO₃^- + BaSO₄↓

або скорочене іонне рівняння:

SO₄^2- + Ва²⁺ → ВаSO₄↓.

Якщо на цей же розчин подіяти лугом, осад Сu(ОН₂) не утворюється, оскільки іони Сu²⁺ знаходяться у складі комплексних катіонів.

2). У розчині К₃[Fе(СN)₆] можна встановити наявність комплексних аніонів при дії солей заліза (ІІ). Утворюється специфічний осад турнбулевої синьки:

2K₃[Fe(CN)₆] + 3FeSO₄ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓ + 3K₂SO₄.

Повне іонне рівняння цієї реакції:

6K⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- + 3Fe²⁺ + 3SO₄^2- → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓ + 6K⁺ + +3SO₄^2-

або скорочене:

2[Fe(CN)₆]^3- + 3Fe²⁺ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓.

Луг у цьому випадку не осаджує Fе(ОН)₃, тому що в розчині практично відсутні іони Fе³⁺.

Однак, використовуючи особливо чутливі прийоми, можна встановити наявність у розчинах невеликої кількості вільних іонів-комплексоутворювачів. Ці факти свідчать про вторинну дисоціацію комплексних іонів на складові частини.

Дисоціація комплексних іонів відбувається в незначній мірі (ступені) подібно слабким електролітам і підкоряється закону діючих мас. Кількісно охарактеризувати цей процес можна за допомогою константи дисоціації комплексного іона. Для рівноваги:

[Zn(NH₃)₄]²⁺ Û Zn²⁺ + 4NH₃

Константа рівноваги процесу дисоціації комплексних іонів одержала назву константи нестійкості β_н. Замість значень констант нестійкості все частіше використовують їх обернені величини, що мають назву констант стійкості β_с. Ці дві константи зв’язані між собою простим співвідношенням:

Для наведеної рівноваги:

Вторинна дисоціація комплексних іонів відбувається ступінчасто:

[Zn(NH₃)₄]²⁺ Û [Zn(NH₃)₃]²⁺ + NH₃ І ст.

[Zn(NH₃)₃]²⁺ Û [Zn(NH₃)₂]²⁺ + NH₃ ІІ ст.

[Zn(NH₃)₂]²⁺ Û [Zn(NH₃)]²⁺ + NH₃ ІІІ ст.

[Zn(NH₃)]²⁺ Û [Zn²⁺] + NH₃ ІV ст.

Процеси вторинної дисоціації визначаються стійкістю комплексних іонів. Чим стійкішим є комплексний іон, тим більше рівновага дисоціації зміщується вліво.

Кожний ступінь дисоціації комплексного іона кількісно характеризується константою рівноваги, яка одержала назву ступінчастої константи стійкості. Для [Zn(NH₃)₄]²⁺ таких констант буде чотири:

де β₁ < β₂ < β₃ < β₄ – перша молекула аміаку відщеплюється від комплексного іону найлегше, друга – важче, остання – найважче.

Добуток ступінчастих констант стійкості приводить до виразу загальної константи стійкості комплексного іона:

Також ступінчасто дисоціюють і комплексні аніони:

Значення констант стійкості (нестійкості) наводяться в довідниках з хімії; за їх величинами можна кількісно порівнювати різні комплексні сполуки, передбачати перебіг хімічних реакцій, в яких відбувається комплексоутворення. Із математичного виразу константи стійкості випливає висновок: чим менш рівноважні концентрації продуктів дисоціації комплексних іонів, тим більше значення константи стійкості (рβ_с) і тим стійкіший комплексний іон.

Дата добавления: 2014-11-16