Координаційні сполуки

Лабораторна робота № 9

Мета: познайомитись з реакціями комплексоутворення та їх особливостями, навчитись розрізняти комплексні сполуки серед інших, вивчити їх основні властивості.

Дослід 1. Катіонні комплекси.

1. В дві пробірки внести по 3-4 краплі розчинів солей: в першу нікелю (ІІ) сульфату, в другу купруму (ІІ) сульфату і такий самий об’єм лугу. До отриманих осадів прилити 5-6 крапель 25%-го розчину аміаку. Що відбувається? Написати рівняння реакцій. Координаційне число нікелю (ІІ) дорівнює 6, а купруму (ІІ) 4.

2. До розчинів солей цинку та кадмію додати невелику кількість розбавленого розчину аміаку, а потім його надмір. Поясніть процеси, що відбуваються у розчинах.

Дослід 2. Аніонні комплекси.

1. Калію тетрайодобісмутат. У пробірку з 3-4 краплями розчину бісмуту (ІІІ) нітрату прилити по краплях розчин калію йодиду до випадіння темно-бурого осаду бісмуту йодиду. Осад розчинити в надлишку калію йодиду. Розчин бісмуту нітрату можна замінити розчином ртуті (ІІ) нітрату. Отримаємо калію тетрайодомеркурат (ІІ). Написати рівняння реакцій, враховуючи, що координаційні числа бісмуту і ртуті однакові і дорівнюють чотирьом.

2. Гідроксокомплекси. У кожну з двох пробірок налийте відповідно розчини солей цинку і хрому (ІІІ), в кожну добавити по краплях розбавлений розчин лугу. Спочатку спостерігати утворення осаду, а потім його розчинення в надлишку лугу. Записати рівняння реакцій отриманих гідрокомплексів, вважаючи, що координаційне число цинку і хрому (ІІІ) відповідно дорівнює 4 і 6.

3. До невеликої кількості розчину арґентуму нітрату додати 3-4 краплини розчину натрій тіосульфату, а потім його надмір. Що відбувається? Написати рівняння реакцій.

Дослід 3. Дослідження утворення гідроксокмплексів амфотерними металами.

В окремі пробірки налийте по 0,5 мл розчину солей феруму (ІІІ), цинку, купруму (ІІ), кобальту (ІІ), нікелю (ІІ), плюмбуму (ІІ), хрому (ІІІ) і солі алюмінію. У кожну пробірку додавайте по краплям розбавлений розчин лугу до утворення осаду. Колір утворених осадів відмічають у таблиці:

Катіони	Колір осаду, що утворився	Зміни, що відбулися при додаванні концентрованого лугу
Fe^3+
Zn^2+
Cu^2+
Co^2+
Ni^2+
Pb^2+
Cr^3+
Al^3+

Після цього в кожну з пробірок додають по 1 мл концентрованого лугу. Зміни, що відбулися, відмічають в таблиці. Пояснити, які катіони металів утворили гідроксокомплекси, а які ні. Записати рівняння реакцій утворення гідроксокомплексів.

Дослід 4. Комплексні сполуки в реакціях обміну.

1. До 4-5 крапель розчину купруму (ІІ) сульфату додайте розчин K₄[Fe(CN)₆]. Що спостерігається? Написати рівняння в іонній та молекулярній формі.

2. До розчину FeSO₄ додати розчин комплексної солі K₃[Fe(CN)₆], а до розчину FeCl₃ додати розчин K₄[Fe(CN)₆]. Що спостерігається? Складіть рівняння відповідних реакцій.

Дослід 5. Комплексні сполуки в окисно-відновних реакціях.

1. До 4-5 крапель K₄[Fe(CN)₆] долити 3-4 краплі хлорної води. До отриманого розчину прилити розчин феруму (ІІ) сульфату. Що відбувається? Написати рівняння реакцій окиснення K₄[Fe(CN)₆] в K₃[Fe(CN)₆] та реакції обміну.

2. Налити у пробірку 4-5 крапель підкисленого розчину калію перманганату і долити до нього по краплям розчин калію гексаціаноферату (ІІ) до знебарвлення розчину. Скласти рівняння реакції, вважаючи, що комплекс заліза (ІІ) переходить у комплекс заліза (ІІІ).

3. Внести в пробірку 4-5 крапель 0,1 н розчину калію йодиду, 6-8 крапель 2 н розчину H₂SO₄ і 5-6 крапель бензолу (або хлороформу). Відмітити, що бензол залишається безбарвним. Добавити туди один мікрошпатель кристалів K₃[Fe(CN)₆] і розчин перемішати скляною паличкою. По зміні забарвлення бензолу зробити висновок про виділення вільного йоду. Написати рівняння реакції окиснення КІ калію гексаціаноферратом (ІІІ). При цьому K₃[Fe(CN)₆] переходить у K₄[Fe(CN)₆]. (Кислоту в рівняння реакції не вводити).

Дослід 6. Гідратна ізомерія аквакомплексів хрому (ІІІ).

У двох пробірках розчинити кілька кристаликів хрому (ІІІ) хлориду CrCl₃·6H₂O в 10 краплях води. Одну пробірку залишити як контрольну, а другу підігріти на водяній бані. Спостерігати зміну кольору розчину, яке викликане утворенням ізомерів:

[Cr(H₂O)₆]Cl₃ [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂·H₂O [Cr(H₂O)₃Cl₃]·3H₂O

синьо-фіолетовий темно-зелений світло-зелений

Навести назви цих комплексних сполук.

Завдання та запитання для самопідготовки

1. Дати визначення поняття координаційна сполука. Що таке комплексоутворювач, ліганди, внутрішня та зовнішня сфера комплексу, координаційне число?

2. Які елементи є найкращими комплексоутворювачами?

3. Які молекули та йони можуть бути лігандами? Що таке донорний атом? Чи обов’язково ліганд повинен мати донорний атом?

4. Якого типу зв'язок виникає між комплексоутворювачем і лігандом з точки зору сучасних уявлень?

5. Що таке константа нестійкості комплексного йону? Як за значенням константи нестійкості можна дійти висновку про міцність комплексу?

6. Яку геометричну форму має комплекс при sp³-, sp³d²-, d²sp³- i dsp²-гібридизації? Чому дорівнює координаційне число комплексоутворювача у цих випадках?

7. Визначте ступінь окиснення, координаційне число комплексоутворювача і заряд комплексного іона в таких комплексних сполуках:

K[Pt(NH₃)Cl₅]; K₂[Cd(CN)₄]; H₂[WF₈]; K₃[CoCl₆]; K₄[Fe(CN)₆]; H[AuCl₄]; Na₃[Ag(S₂O₃)₂]; Ca[ZrF₆].

8. Напишіть координаційні формули таких комплексних сполук:

3KCN·Fe(CN)₃; Co(OH)₂·4NH₃; CoCl₂·4NH₃·H₂O; SiF₄·BaF₂; 3NaF·AlF₃; NH₄CN·Cr(CN)₃·2H₂O

Обґрунтуйте вибір комплексоутворювача і наведіть їх назви, кваліфікуйте їх за зарядом комплексного іона.

9. Напишіть рівняння дисоціації в розчині координаційних сполук

H₂[WF₈]; Ba[BF₅]; K₃[Fe(CN)₆]; Na₃[Co(NO₂)₆].

10. Розрахуйте концентрацію іонів Ag⁺ в 0,1 М розчині [Ag(NH₃)₂]NO₃, який містить ще 1 моль/л NH₃. Відповідь: 9,3·10^-9 моль/л.

11. Намалюйте схему розташування електронів на d-орбіталях центрального атома в октаедричному комплексі [Cr(CN)₆]^3-. Які магнітні властивості цього комплексу?

12. Які магнітні властивості мають комплексні іони: а) [Fe(CN)₆]^3-; б) [Fe(CN)₆]^4-.

13. Який тип гібридизації і, відповідно, просторова конфігурація повинні бути в комплексних частинках

[Fe(CN)₆]^4-; [Zn(NH₃)₄]²⁺; [Cr(H₂O)₆]³⁺

14. Допишіть рівняння:

1. AuCl₃ + HCl = 11. Ag + O₂ + KCN + H₂O =

2. Si + HF + HNO₃ = 12. NiSO₄ + NH₄OH_(надл.) =

3. [Ag(NH₃)₂]Cl + HNO₃ = 13. CrCl₃ + NaOH_(надл.) =

4. Nb + HF + HNO₃ = 14. AgI + KCN_(надл.) =

5. Au + HCl + HNO₃ = 15. FeCl₃ + KSCN_(надл.) =

6. W + HF + HNO₃ = 16. CoCl₂ + KSCN_(надл.) =

7. Bi(NO₃)₃ + KI_(надл.) = 17. PtCl₂ + HCl =

8. ZnSO₄ + NH₄OH_(надл.) = 18. [Cu(H₂O)₄]SO₄ + NH₄OH_(надл.) =

9. [Cu(NH₃)₄]SO₄ + HNO₃ = 19. CuCl₂ + HCl =

10. AgBr + Na₂S₂O₃ = 20. K₄[Fe(CN)₆] + Fe₂(SO₄)₃ =

Дата добавления: 2014-12-07