Реакции комплексообразования

Задачи для самостоятельного решения.

1. Вычислите произведение растворимости сульфата бария, если в 1 л насыщенного раствора содержится 0,0025 г BaSO₄.

Ответ:1×10^{- 10} .

2. Найдите произведение растворимости оксалата серебра, если растворимость его равна 3,027×10^{- 3} моль/л.

Ответ:5 ×10^{- 12}.

3. Рассчитайте молярную растворимость CaC₂O₄ в воде, если произведение растворимости равно 2,57×10^-9.

Ответ: 5,07×10^-5М.

4. Вычислите произведение растворимости хромата серебра, зная, что в 100 мл насыщенного раствора его содержится 0,002156 г.

Ответ:1,1 ×10^{- 12}.

5. Вычислите растворимость соли в граммах на литр:

а) без учёта и b) с учетом коэффициентов активности, если произведение растворимости хлорида свинца равно 1, 6× 10^-5.

Ответ:a) 4,45 г/л; b)6,62 г/л.

6. Найдите растворимость BaСO₃, если произведение растворимости равно 4,0×10^{- 10}.

Ответ: 2×10^{- 5} М.

7. Вычислите растворимость хлорида серебра в 0,01 М растворе KCl, если произведение растворимости его равно 1,78×10^{- 10}.

Ответ:2.2×10^-8 М.

8. Выпадет ли осадок гидроксида кобальта, если смешать равные объемы Со(NO₃)₂ (С= 2×10^{- 5}) моль/л и NaOH

(С= 4×10^{- 3}) моль/л, если произведение растворимости равно 6,3×10^{- 15} ?

9. При какой величине рН начнется осаждение гидроксида алюминия из 0,1 М раствора его соли Al(NO)₃ при действии NH₄OH

Ответ: рН3,4.

10.При какой величине рН осаждения гидроксида алюминия будет практически полным?

Ответ:рН5,4.

11.Рассчитать рН начала и конца осаждения гидроксида хрома, если концентрация ионов Cr ³⁺ в растворе равна 2 ∙10^-2М.

Ответ: рН_Н.О. 4,48; рН _К.О. 5,91.

Комплексные соединения – это частицы, образованные двумя или большим числом более простых частиц (ионов, молекул), способных к самостоятельному существованию в растворе. Молекулы комплексных соединений состоят, как правило, из внешней и внутренней сфер. Диссоциация по внешней сфере протекает в большинстве случаев полностью, например,

[Ag(NH₃)₂ ] Cl ® [ Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-.

Внутренняя сфера комплексного иона или молекулы состоит из одного или нескольких центральных атомов или ионов (комплексообразователей), вокруг которых координируются ионы или молекулы (лиганды). Координационное число показывает, сколько лигандов непосредственно связано с комплексообразователем.

В аналитической практике наиболее часто встречаются со следующими комплексными соединениями:

1) ацидокомплексы – соединения, в которых роль лигандов выполняют кислотные остатки, например, K₄[Fe(CN)₆], Na₃[Co(NO₂)₆], Na₃[FeF₆];

2) гидроксокомплексы – соединения, в которых роль лигандов принадлежит ионам гидроксила, например, Na₃[Al(OH)₆], Na₂[Zn(OH)₄];

3) аммиакаты – комплексные соединения, в состав которых входят молекулы аммиака, например, [Ag(NH₃)₂]Cl, [Cu(NH₃)₄](OH)₂;

4) аквакомплексы – соединения, содержащие во внутренней сфере молекулы воды, например,[Al(H₂O)₆]Cl₃, [Co(H₂O)₆]Cl₃;

5) внутрикомплексные соединения не имеют внешней сферы и их частицы не несут зарядов, например [Сu(NH₂CH₂COO)₂]⁰_.

Уравнение реакции образования комплексного соединения в растворе имеет вид:

Me + n L⇆ MeL _n,

где комплексообразователь Ме (обычно это ион металла) образует с лигандом L комплекс MeL _n. Согласно ЗДМ, константа равновесия данной реакции:

.

называется константой устойчивости комплекса или константой образования.

Процесс образования и диссоциации комплексных соединений протекает ступенчато:

Me + L⇆ MeL

MeL + L⇆MeL₂

..................

MeL _{n -1} + L⇆ MeL _n ,

-----------------------------------------------------------------------

Me + n L⇆ MeL_n ,

где K ₁, K ₂, …, К_n - константы ступенчатого комплексообразования,

- суммарная константа комплексообразования (устойчивости). Константа нестойкости (К_н) характеризует процесс диссоциации комплексных соединений.

- константа нестойкости суммарного процесса. ,

и т.д.- константы нестойкости ступенчатых процессов.

Комплексные соединения применяются в анализе для обнаружения ионов, «маскировки», растворения и образования осадков, для количественного определения веществ (методы комплексометрического титрования, спектрофотометрические методы и др). Зная , К_н можно вычислить концентрацию частиц, на которые диссоциирует комплексный ион и решать ряд других аналитических вопросов.

Пример1. Рассчитайте равновесную концентрацию ионов Ag⁺ в растворе [Ag(NH₃)₂]NO₃, концентрация которого 0,1 моль/л.

Решение: Комплексная соль[Ag(NH₃)₂]NO₃ диссоциирует как сильный электролит:

[Ag(NH₃)₂]NO₃→ [Ag(NH₃)₂]⁺ + NO₃^-

Комплексный ион диссоциирует по типу слабых электролитов:

[Ag(NH₃)₂]⁺ ⇆ Ag⁺ + 2NH₃

0,1

0,1-x x 2x

= =

Так как х<<0,1 то =

Ответ: [Ag⁺]=1,2^.10^-3 моль/л.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите основные признаки комплексного соединения.

2. Что такое координационное число?

3. Назовите основные типы комплексных соединений. Приведите примеры.

4. Какие равновесия имеют место в растворах комплексных соединений? Как можно охарактеризовать эти равновесия?

5. Что такое ступенчатые константы комплексообразования и что они характеризуют?

6. Приведите примеры использования комплексных соединений для маскирования мешающих ионов.

7. Приведите примеры использования комплексных соединений для обнаружения и разделения ионов.

Дата добавления: 2014-11-16