Pt nh3 5cl cl3 уравнение диссоциации

Комплексные соединения

Материалы портала onx.distant.ru

Состав комплексных соединений

Номенклатура комплексных соединений

Реакции образования комплексных соединений

Реакции разрушения комплексных соединений

Диссоциация комплексных соединений

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Состав комплексных соединений

Рис. 1. Состав комплексного соединения

Комплексное соединение, рисунок 1, состоит из внутренней и внешней сферы. Центральная частица, вокруг которой расположены окружающие ее лиганды, называется комплексообразователем. Число лигандов комплексообразователя называется координационным числом.

Номенклатура комплексных соединений

Комплексное соединение может состоять из комплексного катиона, комплексного аниона или может быть нейтральным.

Соединения с комплексными катионами . Вначале называют внешнесферный анион, затем перечисляют лиганды, затем называют комплексообразователь в родительном падеже (ему дается русское название данного элемента). После названия комплексообразователя в скобках римской цифрой указывается его степень окисления.

К латинскому названию анионного лиганда добавляется окончание “о” (F — — фторо, Cl — -хлоро, ОН — — гидроксо, CN — — циано и т.д). Аммиак обозначают термином “аммин”, СО – карбонил, NO – нитрозил, H₂O – аква.

Число одинаковых лигандов называют греческим числительным: 2 –ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 7 – гепта и т.д.

Вначале перечисляют лиганды анионные, затем нейтральные, затем катионные. Например,

[Pt(NH₃)₅Cl]Cl₃ – хлорид хлоропентаамминплатины (IV) .

Если в комплексе имеются несколько лигандов одинакового знака заряда, то они называются в алфавитном порядке:

Соединения с комплексными анионами. Вначале называют комплексный анион в именительном падеже: перечисляют лиганды, затем комплексообразователь (ему дается латинское название и к названию добавляется окончание “ат”). После названия комплексообразователя указывается его степень окисления. Затем в родительном падеже называется внешнесферный катион.

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат (II) натрия;

K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия;

K₂[СuCl₄] – тетрахлорокупрат (II) калия.

Соединения без внешней сферы. Вначале называют лиганды, затем комплексообразователь в именительном падеже с указанием его степени окисления. Все название пишется слитно.

[Ni(CО)₄] – тетракарбонилникель (0);

Реакции образования комплексных соединений

Комплексные соединения обычно получают действием избытка лигандов на содержащее комплексообразователь соединение. Координационное число, как правило, в 2 раза больше степени окисления комплексообразователя. Из этого правила бывают, однако, исключения.

Образование комплексных солей.

Если комплексообразователем является Fe 2+ или Fe 3+ , то координационные числа в обоих случаях равны шести:

Координационные числа ртути и меди, как правило, равны четырем:

Для большинства аква- и амминных комплексов ионов d-элементов координационное число равно шести:

Реакции разрушения комплексных соединений

Разрушение комплексных соединений происходит в результате:

• • • образования малорастворимого соединения с комплексообразователем:

• • • образования более прочного комплексного соединения с комплексообразователем или с лигандом:

• • • действия любой сильной кислоты на гидрокомплексы; в этом случае образуется соль и вода:

Диссоциация комплексных соединений

Комплексные соединения в водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы. В то же время комплексный ион диссоциирует в незначительной степени как ассоциированный электролит. Количественной характеристикой диссоциации внутренней сферы в растворе является константа нестойкости, представляющая собой константу равновесия процесса диссоциации комплексного иона.

Например , в растворе комплексное соединение [Ni(NH₃)₆]SO₄ диссоциирует следующим образом:

Для комплексного иона [Ni(NH₃)₆] 2+ , диссоциирующего по уравнению

константа равновесия процесса диссоциации носит название константы нестойкости К_н. Для рассматриваемого процесса К_н равна

К_н = [Ni 2+ ]·[NH₃] 6 / [[Ni(NH₃)₆] 2+ ] (1)

Величина, обратная К_н, называется константой устойчивости:

Она представляет собой константу равновесия процесса образования комплексного иона:

Константа нестойкости К_н связана с изменением энергии Гиббса процесса диссоциации комплекса уравнением:

ΔG_T о = — RTln К_н (3)

Примеры решения задач:

Задача 1. Вычислите:

1) Концентрацию ионов NO₃ — в 0,01 М растворе [Ag(NH₃)₂]NO₃.

2) Концентрацию Ag + в 0,01 М растворе [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащем 2 моль/л избыточного аммиака,
если К_н[Ag(NH₃)₂] + = 5,7× 10 — 8 при 298 К.

3) Величину ΔG o ₂₉₈ процесса диссоциации комплексного иона.

[NO₃ — ] = 0,01М, поскольку комплекс диссоциирует как сильный электролит на комплексный ион и ионы внешней сферы.

2) Комплексный ион диссоциирует незначительно:

Положение равновесия комплексного иона в присутствии избытка NH₃ еще больше смещено влево.

Пусть продиссоциировало x моль/л комплексного иона, тогда образовалось x моль/л ионов Ag + и 2x моль/л аммиака. Суммарная концентрация аммиака равна (2x+2) моль/л. Концентрация недиссоциированного комплексного иона [Ag(NH₃)₂] + составляет: (0,01–x) моль/л.

Концентрация аммиака, связанная с диссоциацией комплексного иона, ничтожно мала по сравнению с избытком аммиака. Доля комплексного иона, подвергшегося диссоциации, также ничтожно мала. Значит,

Следовательно, [Ag + ] = 1,43× 10 — 10 моль/л.

Константа нестойкости связана с изменением энергии Гиббса процесса диссоциации [Ag(NH₃)₂] + уравнением:

Значит, при Т = 298 К получаем:

ΔG о ₂₉₈ = — 8,314× 298× ln5,7× 10 — 8 = 41326 Дж = 413,3 кДж.

Задача 2. Произойдет ли осаждение AgCl при сливании 0,01М раствора [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащего 2 моль/л избыточного NH₃, с равным объемом 0,5М раствора KCl, если при 298 К ПР(AgCl) = 1,73× 10 — 10 , К_н.[Ag(NH₃)₂] + = 5,7× 10 — 8 .

Решение. Осадок выпадет при условии: [Ag + ][Сl — ] > ПР(AgCl), т.е. если произведение концентраций ионов Ag + и Сl — в растворе будет больше ПР, то раствор окажется пересыщенным и из него будет выпадать осадок.

После смешения равных объемов растворов концентрации [Ag(NH₃)₂]NO₃, NH₃ и KCl уменьшатся в 2 раза и станут равными 5× 10 -3 , 1 и 0,25 М соответственно.

Найдем концентрацию [Ag + ] тем же способом, что и в предыдущей задаче,

откуда x = 2,85× 10 — 10 .

Значит, [Ag + ] = 2,85× 10 — 10 моль/л, а [Сl — ] = 0,25 моль/л.

Следовательно, произведение концентраций ионов равно:

[Ag + ][Сl — ] = 2,85× 10 — 10 × 0,25 = 7,1× 10 — 11 (моль/л) 2 .

Поскольку [Ag + ][Сl — ] = 7,1× 10 — 11 — 10 , то осадок не выпадет.

Задача 3. При какой концентрации ионов S 2- начнется выпадение осадка CdS из 0,6М раствора Na₂[Cd(CN)₄], содержащего 0,04 моль/л избыточного NaCN, если ПР(CdS) = 7,9× 10 — 27 , К_н[Cd(CN)₄] 2- = 7,8× 10 — 18 .

Решение. Осадок выпадет при условии: [Cd 2+ ][S 2- ] > ПР(CdS), т.е. если произведение концентраций ионов Cd 2+ и S 2- в растворе будет больше ПР. Следовательно, выпадение осадка начнется при [S 2- ] > ПР(CdS):[Cd 2+ ].

Комплексный ион диссоциирует незначительно:

[Cd(CN)₄] 2- → Cd 2+ + 4CN —

Пусть продиссоциировало x моль/л комплексного иона, тогда образовалось x моль/л ионов Cd 2+ и 4x моль/л ионов CN — . Суммарная концентрация ионов CN — равна (4x + 0,04) моль/л. Концентрация недиссоциированного комплексного иона [Cd(CN)₄] 2- составляет: (0,6 – x) моль/л.

К_н[Cd(CN)₄] 2- = [Cd 2+ ] · [CN — ] 4 / [[Cd(CN)₄] 2- ]

Следовательно, [Cd 2+ ] = 1,8·10 — 12 моль/л.

Выпадение осадка начнется при [S 2- ] > 7,9·10 — 27 : 1,8·10 — 12 > 4,39·10 — 15 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

1. Назовите следующие комплексные соединения:

Na₂[Pt(CN)₄Cl₂] – дихлоротетрацианоплатинат (IV) натрия;

2. Назовите следующие комплексные соединения

[Ni(NH₃)₆][PtCl₄] – тетрахлороплатинат (II) гексаамминникеля (II).

3. Составьте уравнение химической реакции:

4. Составьте уравнение химической реакции:

5 . Составьте уравнение химической реакции:

6. Составьте уравнение химической реакции:

7. Составьте уравнение химической реакции:

Строение и свойства комплексных соединений

Нейтральное комплексное соединение

Задача 27.
В комплексном соединении [Pt(NH₃)2Cl₂]: а) отметьте внутреннюю и внешнюю сферы комплексного соединения, комплексообразователь, лиганды; б) определите степень окисления комплексообразователя; в) приведите уравнения диссоциации комплексного соединения.
Решение:
Нейтральное комплексное соединение-неэлектролит [Pt(NH₃)₂Cl₂]. Внутренняя сфера комплексов-неэлектролитов не несет никакого электрического заряда.
а) [Pt(NH₃)₂Cl₂] — внутренняя сфера в нейтральных комплексах отсутствуют, комплексообразователь Pt 2+ , лиганды два нейтральных лиганда — NH₃ и два оотрицательных лиганда — ионов Cl-;
б) степень окисления комплексообразователя Pt равна +2;
в) данное комплексное соединение является нейтральным комплексом [Pt(NH₃)₂Cl₂]°, диссоциация его протекает по схеме:
1-я ступень:
[Pt(NH₃)₂Cl] = [PtNH₃Cl] + + Cl — + NH₃↑
2-я ступень:
[PtNH₃Cl] + = Рt 2+ + Cl — + NH₃↑
Суммарное уравнение диссоциации комплексного иона:

Комплексное соединения собальта, платины и железа

Задача 28.
В комплексных соединениях
[Co(NH₃)₆]Cl₃; K₃[FeF₆]; [Pt(NH₃)₂Cl₂].
а) отметьте внутреннюю и внешнюю сферы комплексных соединений, комплексообразователь, лиганды; б) определите степень окисления комплексообразователя; в) приведите уравнения диссоциации данных комплексных соединений.
Решение:
1. [Co(NH₃)₆]Cl₃
a) [Co(NH₃)₆] — внутренняя сфера — [Co(NH₃)₆] 3+ — комплексный ион, Cl₃ — внешняя сфера — 3 иона хлрора Cl — , Co 3+ — комплексообразователь — ион кобальта Со 3+ , (NH₃)₆ — шесть лигандов NH₃ (нейтральные частицы), координационное число Со равно 6;
б) Степень окисления комплексообразователя Со равна +3;
в) Уравнение диссоциации комплексного соединения [Co(NH₃)₆]Cl₃ имет вид:
[Co(NH₃)₆]Cl₃ = [Co(NH₃)₆] 3+ + 3Cl — .

2. K₃[FeF₆]
а) [FeF₆] — внутренняя сфера — [FeF₆] 3— — комплексный ион, К₃ — внешняя сфера — 3 иона калия К + , Fe — комплексообразователь — ион железа Fe 3+ , F₆ — шесть лигандов F — (отрицательный ион), координационное число Fe 3+ равно 6;
б) Степень окисления комплексообразователя Fe равна +3,
в) Уравнение диссоциации комплексного соединения K₃[FeF₆] имет вид:
K₃[FeF₆] = [FeF₆] 3- + 3К + .

3. [Pt(NH₃)₂Cl₂]
а) [Pt(NH₃)₂Cl₂] — это нейтральный комплекс, поэтому у него отсутствует внешняя сфера, внутренняя сфера состоит Pt — комплексообразователь — ион платины Pt 2+ , 4 лиганда, два NH₃ (нейтральные частицы) и два Сl — (отрицательный ион), координационное число Pt 2+ равно 4;
б) Степень окисления комплексообразователя Pt равна +2,
в) Уравнение диссоциации комплексного соединения [Pt(NH₃)₂Cl₂] имет вид:

Превращения комплексных соединений

Задача 29.
Составьте ионные и молекулярные уравнения реакций, протекающих при следующих превращениях: [Cd(NH₃)₄]SO₄ → CdCl₂.
Решение:
1. [Cd(NH₃)₄]SO₄ + BaCl₂ = [Cd(NH₃)₄]Cl₂ + BaSO₄↓- молекулярная форма;

[Cd(NH₃)₄] 2+ + SO₄ 2- + Ba 2+ + 2Cl — = [Cd(NH₃)₄] 2+ + 2Cl — + BaSO₄↓ — Ионно-молекулярная форма (полная форма);

После приведения членов в обеих частях равенства, получим:

Ba 2+ + SO_{4 2} — = BaSO₄↓ — Ионно-молекулярная форма (сокращенная форма).

2. При нагревании [Cd(NH₃)₄]Cl₂ распадается по реакции:

Обучающие задачи по модулю 6

Обучающие задачи по модулю 6

Задача 1. Определите заряд комплексного иона, его координационное число (к. ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях: а) K[Pt(NH3)Cl5], б) [Cr(H2O)5Cl]Cl2, в) K2[Cu(CN)4].

Решение. Заряд комплексного иона равен заряду внешней сферы, но противоположен ему по знаку. Координационное число комплексообразователя равно сумме лигандов, координированных вокруг него, умноженное на дентатность лигандов. Степень окисления комплексообразователя определяется так же, как степень окисления атома в любом соединении, исходя из того, что сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Заряды нейтральных молекул (Н2О, NH3) равны нулю. Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот.

Например, для комплексных соединений (см. таблицу).

Заряд комплексного иона

Степень окисления комплексообразователя

Задача 2. Вычислите концентрацию ионов комплексообразователя и лиганда в 1М растворе K[Ag(CN)2], если Kнест [Ag(CN)2]– = 1,0 ∙ 10–21.

1. Запишем уравнения диссоциации комплексного соединения:

[Ag(CN)2]– « Ag+ + 2 CN– .

2. Напишем уравнение для константы нестойкости:

.

3. В полученном уравнении константы нестойкости примем [Ag+] = = x. Тогда [CN–] = 2x, а [Ag(CN)2]– = 1 – x.

4. Подставим найденные выражения концентраций в уравнение константы нестойкости и получим:

.

Поскольку величина х в знаменателе по сравнению с концентрацией комплексного иона очень мала, то можно значение 1 – х приравнять к 1. Тогда получим 4х3 = 1,0 ∙ 10–21.

Откуда х = [Ag+] = 6,3 ∙ 10–8 моль/л, [CN–] = 6,3 ∙ 10–8 ∙ 2 = 1,26 ∙ 10–7 моль/л.

Задача 3. Произойдет ли разрушение комплекса и выпадет ли осадок AgI, если к 0,5 л 0,01М раствора K[Ag(CN)2] прилить равный объем 0,01 М раствора KI? Kнест [Ag(CN)2]– = 1,0 · 10–21, а ПРAgI = 1,5 · 10–16.

1. При приливании к 0,5л 0,01М раствора K[Ag(CN)2] равного объема 0,01М раствора KI общий объем раствора будет равен 1 л, вследствие чего начальные концентрации реагентов уменьшатся вдвое и будут равны:

сK[Ag(CN)2] = 0,005 моль/л, сKI = 0,005 моль/л.

2. В результате ионизации комплексного иона [Ag(CN)2]– часть ионов Ag+ перейдет в раствор. Молярную концентрацию ионов Ag+ в растворе можно вычислить, исходя из уравнения константы нестойкости:

.

Принимая, что [Ag+] = x, [CN–] = 2x, и [Ag(CN)2]– = 0,005 моль/л, и подставляя их в уравнение константы нестойкости, найдем:

,

.

Концентрация ионов [I–] по условию задачи равна 5,0 ∙ 10–3 моль/л.

3. Подставляем найденные концентрации ионов [Ag+] и [I–] в формулу произведения растворимости и получим:

[Ag+]∙[I–] = 1,08 ∙ 10–8 ∙ 5,0 ∙ 10–3 = 5,4∙10–11, а ПРAgI = 1,5 · 10–16.

Следовательно, произведение концентраций ионов серебра и йода в растворе значительно больше, чем произведение растворимости йодида серебра AgI. Значит, осадок йодида серебра выпадет и комплекс K[Ag(CN)2] разрушится.

Задача 4. Какова структура комплексного соединения платины, если при действии раствора нитрата серебра на водный раствор PtCl4·6NH3 весь содержащийся в этом соединении хлор осаждается в виде хлорида серебра?

Очевидно, что все четыре иона хлора, поскольку они легко отщепляются в растворе, находятся во внешней сфере комплексного соединения, а внутренняя сфера включает только аммиак NH3. Формула соединения: [Pt(NH3)6]Cl4.