Применение комплексных соединений в аналитической химии реферат

Обновлено: 02.07.2024

Рис. 2.9. Спектрохимический ряд лигандов При взаимодействии лиганда сильного поля и ЦА происходит расщепление d-орбитали (раздел 2.3, Рис. 2.6). В этом случае распределение электронов по правилу Хунда становится невозможным, так как для перехода электронов с более низкогоуровня на более высокийуровень требуются затраты энергии, что энергетически не выгодно (большое значение параметра расщепления… Читать ещё >

Комплексные соединения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических соединений. К ним принадлежат также металлорганические соединения, связывающие неорганическую и органическую химию. Многие комплексные соединения — витамин В₁₂, гемоглобин, хлорофилл и др. — играют большую роль в физиологических и биохимических процессах в организме. Исследование свойств и строения комплексных соединений оказалось чрезвычайно плодотворным для кристаллохимии, изучающей зависимость физико-химических свойств веществ от структуры, образуемых ими кристаллов, и породило новое представление о природе химической связи. К ценным результатам привело применение комплексных соединений и в аналитической химии. Не будет лишним сказать, что успехи теоретической и прикладной химии за последние годы во многом связаны именно с изучением комплексных соединений.

Комплексные соединения находят широкое применение в разнообразных областях науки и жизни и их значение для человечества трудно переоценить. На их основе создаются лекарственные препараты, синтезируются соединения со специфическими свойствами, необходимыми для той или иной области, они находят широкое применение во всех областях химической промышленности, их так же можно встретить в быту.

В ходе работы решались следующие задачи:

1. Изучение координационной теории А. Вернера;

2. Изучение строения комплексных соединений с точки зрения метода валентных связей, метода молекулярных орбиталей, теории кристаллического поля и теории поля лигандов;

3. Изучение основных характеристик комплексных соединений (внутрии внешнеорбитальность, параи диамагнитность, гибридизация, высокои низкоспиновость, энергия расщепления);

4. Изучение поведения в растворе;

Введение

в химию комплексных соединений

1.1 Основные понятия комплексных соединений

Наиболее удачно свойства и строение комплексных соединений объясняет координационная теория, предложенная в 1883 г. А. Вернером. Согласно Вернеру в этих соединениях различают внутреннюю и внешнюю координационные сферы. Частица, образующая внутреннюю сферу, мало диссоциирует в растворе, и составляющие ее атомы связаны между собой ковалентными связями. Такую частицу часто называют комплексной. По характеру электрического заряда различают катионные — [Zn (NH₃)₄] 2+ , анионные — [Al (OH)₆] 3 ? и нейтральные — [Pt (NH₃)₂Cl₂] комплексы. Комплексный ион как структурная единица входит в состав кристаллической решетки. Частицы, образующие внешнюю сферу, напротив, в растворе полностью диссоциируют. Рассмотрим на примере анионного комплексного соединения (далее — КС) гексацианоферрата (III) калия строение молекулы, диссоциацию и дадим названия его составляющих [1]:

K₃[Fe(CN)₆] ? 3K + + [Fe(CN)₆] 3 ? [Fe(CN)₆] 3 ?

Внешняя Внутренняя Комплексный Центральный Лиганд Координационное Сфера сфера ион атом число

Комплексный ион (внутренняя координационная сфера) состоит из положительно заряженного центрального атома (комплексообразователь), вокруг которого в непосредственной близости расположено или, как говорят, координировано некоторое число противоположено заряженных ионов или электронейтральных молекул, называемых лигандами (или аддендами). Остальные ионы, не разместившиеся во внутренней сфере, находятся на более далеком расстоянии от центрального иона, составляя внешнюю координационную сферу. К центральному атому лиганды присоединяются у-, ри д-связями и многоцентровыми связями. Число лигандов, координируемых центральным атомом в данном соединении называется координационным числом (КЧ). А число атомов лиганда, образующих координационные связи, т. е. число мест, которое занимает лиганд в координационной сфере называется дентантностью (координационной емкостью) этого лиганда. В рассмотренном примере центральным атомом является ион Fe 3+ , а лигандами — ионы CN ? , КЧ равно 6, лиганд монодентантен.

Если связь ядро-лиганд двуцентровые, то КЧ равно числу у-связей, образуемых центральной частицей, т. е. числу непосредственно соседствующих с ней донорных атомов. Если связь ядро-лиганд многоцентровое, как в дибензолхроме Cr (C₆H₆)₂, то определить дентантность становится невозможно.

Монодентантные лиганды используют в качестве донорного только один атом и занимают только одно координационное место (FЇ, СlЇ, BrЇ, IЇ, SCNЇ, CNЇ, CO, H₂O, NH₃ и др.). примерами полидентантных лигандов могут служить оксалат-ион ЇООС?СООЇ, этилендиамин (En) H₂NCH₂CH₂NH₂, анион этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА 4 ? ) (Рис. 1.1). Некоторые бидентантные лиганды при присоединении к центральному атому образуют циклы, называемые хелатными. Например, в реакции гидроксида меди (II) с аминоуксусной кислотой образуется нейтральный комплекс — глицинат меди (Рис. 1.2).

Рис. 1.1 Анион ЭДТА. Рис. 1.2 Образование хелатного комплекса глицината меди

1.2 Номенклатура комплексных соединений

В соответствии с правилами ИЮПАК в названии комплексов входят названия как лигандов, так и комплексообразователей, причем руководствуются следующими правилами:

1. К названиям лигандов-анионов добавляют суффикс — о — (хлоро-, сульфато-, оксалато-). Исключением являются названия тех лигандов, которые традиционно рассматриваются как радикалы (метил-, фенил-). Названия нейтральных лигандов суффикса не имеют. Лиганд NH₃ традиционно называют аммин, H₂O — акво, СО — карбонил.

2. Число координационных групп каждого рода указывают греческими приставками моно-, ди-, три-, тетра- и т. д. Если лиганды сложны, то применяют приставки бис-, трис-, тетраксис— Приставку моно - обычно опускают.

3. Чтобы составить название комплексной частицы, первоначально перечисляют лиганды-анионы, лиганды-молекулы, а затем указывают центральный атом. Записывают формулу комплексного иона в обратном порядке. Комплексную частицу принято выделять квадратными скобками.

Система Вернера отличается от системы ИЮПАК отсутствием цифры, указывающей на степень окисления. Эту роль выполняет суффикс в наименовании металла (Рис. 1.3).

Рис. 1.3. Система Вернера

1.3 Типы изомерии комплексных соединений

Одной из причин многообразия КС является существование изомеров — веществ, имеющих один и тот же количественный состав, но отличающихся пространственным строением и соответственно свойствами. Различные типы изомерии, встречающиеся в КС, приведены на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Типы изомерии КС

2. Химическая связь и конфигурация комплексных соединений

Эти подходы могут рассматриваться как следствия строгой квантово механической модели, полученные путем введение в эту последнюю большого числа допущений, каждое их которых ограничивает применимость выводов. Общей для всех подходов является существенная роль геометрической конфигурации комплекса и его симметрии.

2.1 Метод валентных связей

Метод валентных связей (МВС) к комплексным соединениям впервые применил Л. Полинг. он исходил из следующего предположения:

связь в комплексном соединении ковалентная и осуществляется по донорно-акцепторному механизму за счет перекрывания вакантных орбиталей центрального атома и заполненных орбиталей лиганда.

Геометрия комплексного иона определяется типом гибридизации свободных орбиталей ЦА (Табл. 2.1).

При изучении литературы я перед собой ставила следующие цели:
- иметь представление о следующих понятиях и величинах: комплексообразователь, лиганд, координационное число, дентатность лиганда, внутренняя и внешняя сферы комплексного соединения, хелатные и полиядерные комплексные соединения;
- знать особенности химической связи во внутренней сфере комплексных соединений; условия образования, разрушения и трансформации комплексных соединений; особенности строения и функции в организме миоглобина, гемоглобина, метгемоглобина, цитохромов, ионофоров;

Содержание работы

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 4
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ 4
1.2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СТРОЕНИЯ 6
1.3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 7
1.4. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 12
1.5. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 15
1.5.1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ КАТИОНОВ 15
1.5.2. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЯ 20
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 24
2.1. МЕТОДИКА КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ 24
2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 26

Файлы: 1 файл

Применение комплексных соединений в аналитической химии.doc

Муниципальное образовательное учреждение

"Средняя общеобразовательная школа №16"

Научно-исследовательская работа

Применение комплексных соединений в аналитической химии

ученица 10 А класса

Евсеева Лидия Ивановна,

2009 г.
Содержание.

Введение

Обширную группу химических соединений составляют комплексы, в молекулах которых всегда можно выделить центральный атом или ион, вокруг которого сгруппированы другие ионы или молекулярные группы.

Комплексы имеют исключительно большое значение в живой и неживой природе. Гемоглобин, благодаря которому осуществляется перенос кислорода из легких к клеткам ткани, является комплексом железа, а хлорофилл, ответственный за фотосинтез в растениях, – комплексом магния. Значительную часть природных минералов, в том числе многие силикаты и полиметаллические руды, также составляют комплексы. Химические методы извлечения металлов из руд связаны с образованием легкорастворимых, легкоплавких и высоколетучих комплексов. Современная химическая промышленность широко использует комплексы как катализаторы.

С использованием комплексов связана возможность получения многообразных лаков и красок, прочных электрохимических покрытий, фотоматериалов, надежных средств переработки и консервирование пищи.

Огромное значение имеют комплексные соединения в аналитической химии. Они используются как в качественном, так и в количественном анализах. Такое разнообразие применений заключается в особенностях строения, структуре химических связей.

При изучении литературы я перед собой ставила следующие цели:

- иметь представление о следующих понятиях и величинах: комплексообразователь, лиганд, координационное число, дентатность лиганда, внутренняя и внешняя сферы комплексного соединения, хелатные и полиядерные комплексные соединения;

- знать особенности химической связи во внутренней сфере комплексных соединений; условия образования, разрушения и трансформации комплексных соединений; особенности строения и функции в организме миоглобина, гемоглобина, метгемоглобина, цитохромов, ионофоров;

- понимать сущность металлолигандного гомеостаза и возможностей его нарушения и восстановления; комплексонометрии и ее применения в санитарно- клиническом анализе.

Далее я подбирала для своей практической части методику исследования с целью проведения количественного анализа хлорида кальция, купленного в одной из аптек города Вологды. Я хотела выяснить соответствие указанной массы истинной.

1. Теоретическая часть

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Многие процессы жизнедеятельности протекают с участием комплексных соединений. В живых организмах присутствуют комплексные соединения биогенных металлов с белками, витаминами и другими веществами, играющими роль ферментов или выполняющими специфические функции в обмене веществ. Характерной особенностью комплексных соединений является наличие в них химической связи, возникшей по донорно-акцепторному механизму:

комплексообразователь лиганды внутренняя сфера

Поэтому сущность реакции комплексообразования заключается во взаимодействии двух противоположностей: акцептора электронной пары и донора электронной пары.

Комплексные соединения - устойчивые химические соединения сложного состава, в которых обязательно имеется хотя бы одна связь, возникшая по донорно-акцепторному механизму.

Комплексные соединения состоят из комплексообразователя и лигандов, образующих внутреннюю сферу, и внешней сферы, состоящей из ионов, которые компенсируют заряд внутренней сферы.

Комплексообразователь (центральный атом) - атом или ион, который является акцептором электронных пар, предоставляя свободные атомные орбитали, и занимает центральное положение в комплексном соединении.

Роль комплексообразователя в основном выполняют атомы или ионы d- и f-металлов, так как они имеют много свободных атомных орбиталей на валентном уровне и достаточно большой положительный заряд ядра, за счет которого способны притягивать электронные пары доноров. Число свободных атомных орбиталей, предоставляемых комплексообразователем, определяет его координационное число. Значение координационного числа комплексообразователя зависит от многих факторов, но обычно оно равно удвоенному заряду иона комплексообразователя. Наиболее характерными координационными числами являются 2, 4 и 6.

В комплексных соединениях комплексообразователь связан с лигандами.

Лиганды - молекулы или ионы, которые являются донорами электронных пар и непосредственно связаны с комплексообразователем.

Обычно лигандами являются ионы или молекулы, содержащие неподеленные (свободные) электронные пары или достаточно подвижные π-электронные пары.

Лиганды-анионы: F - , Cl - , Br - , I - , OH - , NO₂ - , CN - , CNS - , RCOO -

фторид хлорид бромид иодид гидроксид нитрит цианид роданид карбоксилат

Лиганды-молекулы: H₂O, ROH, R—O—R, CO, NH₃

вода спирты эфиры монооксид углерода аммиак

По числу связей, образуемых лигандом с комплексообразователем, лиганды делятся на моно-, би- и полидентатные. Все вышеуказанные лиганды являются монодентатными, так как они выступают донорами только одной электронной пары.

К бидентатным лигандам относятся молекулы или ионы, содержащие две функциональные группы и способные выступать донорами двух электронных пар:

молекула этилендиамина дианион щавелевой кислоты анион аминоуксусной кислоты

Примерами полидентатных лигандов являются:

тетраанион этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)

В соответствии со своей дентатностью лиганд может образовывать соответствующее число связей с комплексообразователем.

Лиганды координируются вокруг комплексообразователя, образуя внутреннюю сферу комплексного соединения.

Внутренняя сфера комплексного соединения есть совокупность центрального атома и лигандов.

Во внутренней сфере связь комплексообразователя с лигандами имеет донорно-акцепторное происхождение и является ковалентной. При записи формулы комплексного соединения его внутреннюю сферу выделяют квадратными скобками, например [NН₄]С1; К₃[Fе(СN)₆]. Заряд внутренней сферы комплексного соединения равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и всех лигандов. Внутренняя сфера может быть:

а) заряжена положительно - катион:

[Сu 2+ (NН₃)₄ 0 ] z z = +2 + 4 -0 = +2

б) заряжена отрицательно - анион:

[Fe 3+ (CN - )₆] z z = +3 + 6*(-1) = -3

[Fе 0 (СО) 0 ] z z = 0 + 5*0 = 0

В соответствии с зарядом внутренней сферы комплексные соединения подразделяются на анионные, катионные и нейтральные комплексы.

Заряд внутренней сферы компенсируется ионами внешней сферы комплексного соединения.

Внешняя сфера комплексного соединения — это положительно или отрицательно заряженные ионы, нейтрализующие заряд комплексного иона и связанные с ним ионной связью.

Суммарный заряд ионов внешней сферы всегда равен по значению и противоположен по знаку заряду внутренней сферы, чтобы молекула комплексного соединения была электронейтральна

1.2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СТРОЕНИЯ

В образовании химической связи во внутренней сфере комплексного соединения важнейшую роль играет донорно-акцепторное взаимодействие лигандов (доноры) и комплексообразователя (акцептор). При этом между ними возникает ковалентная и не сильно полярная связь. Именно этим объясняются главные особенности свойств внутренней сферы комплекса: строго определенное пространственное расположение лигандов вокруг комплексообразователя и достаточно высокая устойчивость к диссоциации связи лиганда с комплексообразователем.

Вначале рассмотрим структуру внутренней сферы комплексного соединения. Комплексообразователь (атом или катион металла) предоставляет свободные орбитали, которые формируются из незанятых s-, p- и d-атомных орбиталей внешних электронных слоев. При этом комплексообразователь предоставляет не чистые s-, р- и d- орбитали, а энергетически равноценные гибридные орбитали, оси которых определенным образом располагаются в пространстве (табл.1). Это и создает структуру внутренней сферы комплекса, которая определяется типом гибридизации исходных свободных атомных орбиталей комплексообразователя.

Тип гибридизации атомных орбиталей комплексообразователя и

структура внутренней сферы комплексного соединения

Для комплексных соединений, содержащих во внутренней сфере различные лиганды, характерна геометрическая изомерия, наблюдаемая в тех случаях, когда при одинаковом составе внутренней сферы лиганды в ней располагаются по-разному относительно друг друга. Если два одинаковых лиганда расположены рядом, то такое соединение называется цис-изомером, если эти лиганды расположены по разные стороны от комплексообразователя, то это транс-изомер. Например, комплекс [Pt(NН₃)₂Сl₂].

Геометрические изомеры комплексных соединений различаются не только по физическим и химическим свойствам, но и по биологической активности. Так, цис-изомер комплекса [Pt(NН₃)₂Сl₂] проявляет ярко выраженную противоопухолевую активность, а транс-изомер - нет. Следовательно, не только состав, но и геометрия внутренней

Эффективность донорно-акцепторного взаимодействия лиганда и комплексообразователя, а следовательно, и прочность связи между ними определяются их поляризуемостью, т. е. способностью трансформировать свои электронные оболочки под внешним воздействием. По этому признаку реагенты подразделяются на "жесткие", или малополяризуемые, и "мягкие" - легкополяризуемые. Поляризуемость атома, молекулы или иона прежде всего зависит от размера молекулы и числа электронных слоев. Чем меньше радиус и число электронов у частицы, тем менее она поляризуема. Частицы с большим радиусом и большим числом электронов, наоборот, легко поляризуются. По этим признакам можно расположить в ряд комплексообразователи и лиганды, участвующие в процессах метаболизма:

Увеличение мягкости комплексообразователя:

à à à à à à à à à à à à à à à à à à à

Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Со 2+ , Ni 2+ , Сu 2+ , Zn 2+ , Сd 2+ ,Pb 2+ , Hg 2+ .

Увеличение мягкости лиганда:

à à à à à à à à à à à à à

F - , ОН - , Н₂О, Сl - , Вr - , I - , RСОO - , NR₃, RSН, СN -

В соответствии с общим принципом "подобное в подобном" и спецификой донорно-акцепторного взаимодействия наиболее прочная и устойчивая к диссоциации ковалентная связь возникает между мягкими комплексообразователями и мягкими лигандами. С учетом того что белки, включая ферменты, содержат мягкие легкополяризуемые группы —СОO - , —NН₂ и —SН, становится понятным, почему все "металлы жизни", относящиеся к (d-элементам, в организме встречаются практически только в виде комплексов с биосубстратами. С другой стороны, ясно, почему катионы тяжелых металлов Сd 2+ , Рb 2+ , Нg 2+ сильно токсичны. Эти катионы очень "мягкие", особенно катион Нg 2+ , и поэтому они активно образуют прочные комплексы с жизненно важными белоксодержащими субстратами, нарушая их метаболизм. Особенно легко в реакцию комплексообразования вступают белки, содержащие группу —SН:

2RSН + 2Нg 2+ è [R—S—Не—S—R] + 2Н +

Склонностью к комплексообразованию объясняется также токсичность цианидов, так как анион СN - -- очень мягкий лиганд -- активно взаимодействует с катионами d-металлов в комплексах, замещая в них биосубстраты и тем самым инактивируя эти биокомплексы.

Комплексные соединения находят широкое применение в аналитической химии. Комплексными называют соединения сложного состава, образованные из более простых структурных единиц (ионов, молекул). В составе комплексного соединения различают внутреннюю и внешнюю сферы. Внутренняя сфера комплексного соединения образована центральным атомом, в качестве которого наиболее часто выступает катион металла, и лигандами, которые координированы вокруг центрального атома. В качестве лигандов могут выступать как нейтральные так и заряженные частицы. Подавляющее большинство комплексных соединений в водных растворах являются сильными электролитами. Связь между внутренней и внешней сферой — ионная, поэтому комплексные соединения легко диссоциируют.

Связь между центральным ионом и лигандами более прочная, чем ионная, и близка к ковалентной. Эта связь образована по донорно-акцепторному механизму. Следует отметить, что комплексный ион также способен к диссоциации в растворе, при этом он проявляет свойства слабого электролита:

Этот процесс является равновесным, поэтому в растворах всегда присутствуют комплексный ион и ионы комплексообразователя и лиганды. Равновесный процесс диссоциации комплексного иона в растворе определяет его нестойкость, которая описывается константой нестойкости. Для рассматриваемого случая константа нестойкости равна:

Чем больше константа нестойкости, тем в большей степени комплексный ион распадается на ионы.

Значения констант нестойкости некоторых комплексных ионов приведены в Приложении (табл. 4).

Вместо константы нестойкости часто для характеристики равновесного процесса диссоциации комплексного иона используют величину, обратную К_н, которую называют константой устойчивости:

Чем больше константа устойчивости, тем в меньшей мере комплексный ион подвергается диссоциации и обладает большей устойчивостью в растворе.

Комплексные соединения обладают рядом ценных свойств, благодаря чему широко используются в аналитической химии для обнаружения и маскировки ионов, осаждения и растворения осадков, разделения смеси ионов. Связывая какой-либо ион в комплексное соединение, можно фактически исключить его из раствора.

Обнаружение ионов проводят с помощью реакций комплексообразования, сопровождающихся изменением окраски растворов или образованием окрашенных осадков. Например, Fe 3+ открывают по реакции образования с тиоцианатом калия комплексного соединения [Fe(SCN)₃], имеющего красный цвет; ион Cu 2+ с раствором аммиака образует комплексный ион [Cu(NH₃)₄] 2+ синего цвета; о присутствии иона аммония судят по образованию малорастворимого комплексного соединения [Hg₂ONH₂]I красно-бурого цвета.

Ионы комплексообразователя и лигандов, находясь в составе комплекса, практически отсутствуют в растворе и не всегда обнаруживаются химическими реакциями. Свойства ионов изменяются в составе комплексных соединений, что широко используется для разделения и маскировки ионов в анализе. Например, ион железа (III), мешающий обнаружению ряда катионов, маскируют, связывая его в комплекс фторид-ионом [FeF₆] 3– .

Реакции комплексообразования избирательны и позволяют проводить анализ сложных смесей веществ без их разделения. Например, при осаждении гидроксидов катионов IV аналитической группы избытком раствора аммиака только катион цинка связывается в аммиачный комплекс и остается в растворе.

Комплексообразование широко используется в анализе для перевода малорастворимых соединений в раствор и разделения ионов. Так, осадок HgI₂ растворяется в избытке раствора КI, образуя комплексное соединение K₂[HgI₄]; осадок AgCl, не растворимый в кислотах и щелочах, хорошо растворяется при действии аммиака с образованием комплексного соединения [Ag(NH₃)₂]Cl, что используется для отделения Ag + от других катионов и его обнаружения.

Важным является тот факт, что реакции комплексообразования катионов металлов возможны с лигандами как неорганического, так и органического типа. При этом образуются продукты, которые обладают определенными аналитическими свойствами. Они позволяют упростить ход химического анализа, повысить чувствительность и избирательность аналитических реакций. Например, для обнаружения иона Ni 2+ используют диметилглиоксим, иона алюминия — ализарин, цинка — дитизон.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Введение Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических соединений. К ним принадлежат также металлорганические соединения, связывающие неорганическую и органическую химию. Многие комплексные соединения – витамин В12, гемоглобин, хлорофилл и др. – играют большую роль в физиологических и биохимических процессах в организме. Исследование свойств и строения комплексных соединений оказалось чрезвычайно плодотворным для кристаллохимии, изучающей зависимость физико-химических свойств веществ от структуры, образуемых ими кристаллов, и породило новое представление о природе химической связи. К ценным результатам привело применение комплексных соединений и в аналитической химии. Не будет лишним сказать, что успехи теоретической и прикладной химии за последние годы во многом связаны именно с изучением комплексных соединений [8].

В ходе работы решались следующие задачи:

Изучение координационной теории А. Вернера; Изучение строения комплексных соединений с точки зрения метода валентных связей, метода молекулярных орбиталей, теории кристаллического поля и теории поля лигандов; Изучение основных характеристик комплексных соединений (внутри- и внешнеорбитальность, пара- и диамагнитность, гибридизация, высоко- и низкоспиновость, энергия расщепления); Изучение поведения в растворе;

1. Введение в химию комплексных соединений

Основные понятия комплексных соединений

Наиболее удачно свойства и строение комплексных соединений объясняет координационная теория, предложенная в 1883 г. А. Вернером. Согласно Вернеру в этих соединениях различают внутреннюю и внешнюю координационные сферы. Частица, образующая внутреннюю сферу, мало диссоциирует в растворе, и составляющие ее атомы связаны между собой ковалентными связями. Такую частицу часто называют комплексной. По характеру электрического заряда различают катионные – [Zn(NH3)4]2+, анионные – [Al(OH)6]3− и нейтральные – [Pt(NH3)2Cl2] комплексы. Комплексный ион как структурная единица входит в состав кристаллической решетки. Частицы, образующие внешнюю сферу, напротив, в растворе полностью диссоциируют. Рассмотрим на примере анионного комплексного соединения (далее – КС) гексацианоферрата(III) калия строение молекулы, диссоциацию и дадим названия его составляющих [1]: K3[Fe(CN)6] ⇄ 3K+ + [Fe(CN)6]3− [Fe(CN)6]3− Внешняя Внутренняя Комплексный Центральный Лиганд Координационное

Читайте также: