|
Читайте также: |
| Координационное число комплексообразователя | Тип гибридизации орбиталей комплексообразователя | Геометрическая форма комплексной частицы | Примеры |
| sp | Линейная | [Ag(NH3)2]+ | |
| sp 2, sd 2 | Треугольная | [HgI3] – | |
| sp 3, sd 3 | Тетраэдрическая | [FeCl4]2 – | |
| sp 2 d | Квадратная | [PtCl4]2 – | |
| sp 3 d | Тригонально-бипирамидальная | [Fe(CO)5] | |
| sp 3 d 2 | Октаэдрическая | [Co(NH3)6]3+ |
Используя МВС, рассмотрим образование химических связей в комплексном катионе гексаакваалюминия [А1(Н2О)6]3+ и его геометрическую форму. В этой комплексной частице роль комплексообразователя играет катион алюминия A13+, образующийся в результате отщепления от атома алюминия трех электронов: Al0 – 3 
→ Al+3 (рис. 1).
Al0: 1 s 22 s 22 p 6 3 s 23 p 13 d 0;Al+3: 1 s 22 s 22 p 6 3 s 03 p 03 d 0
Рис. 1. Схемы распределения валентных орбиталей в атоме и в катионе алюминия
В катионе А13+ имеются 6 вакантных орбиталей (выделены серым цветом): одна – на 3 s -, три – на 3 р- и две на 3 d -подуровне. Они отличаются друг от друга своей пространственной формой и энергией. Из этих шести различных орбиталей образуются шесть совершенно одинаковых по форме и энергии гибридных орбиталей (sp 3 d 2-гибридизация). Они располагаются в пространстве октаэдрически и перекрываются с орбиталями неподеленных электронных пар шести молекул воды. При этом молекулы Н2О являются донорами неподеленных электронных пар, а катион A13+ – их акцептором. Так по донорно-акцепторному механизму образуются 6 ковалентных связей Н2О→Al в катионе гексаакваалюминия. Они, как и гибридные орбитали катиона А13+, имеют октаэдрическую направленность. Поэтому комплексный катион [А1(Н2О)6]3+ представляет собой октаэдр (восьмигранник), в центре которого расположен комплексообразователь – катион алюминия, а в вершинах находятся лиганды – молекулы воды (рис. 2).
 | |||
 | |||
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Сформулируйте основные положения координационной теории
А. Вернера и проиллюстрируйте их на примерах.
2. Какие частицы выступают в роли комплексообразователей? Перечислите наиболее типичные из них. Что характеризует координационное число комплексообразователя? От каких факторов оно зависит?
3. Чем объясняется особая склонность атомов и катионов d -элементов выступать в качестве комплексообразователей?
4. Какие частицы выступают в роли лигандов? Приведите примеры электронейтральных и заряженных лигандов. Чему равна их дентатность и что она характеризует? Приведите примеры моно-, би-, три- и тетрадентатных лигандов.
5. Какие лиганды называются хелатирующими? Приведите примеры.
6. Может ли молекула метана быть лигандом? Ответ поясните.
7. Как классифицируются комплексные соединения в зависимости от заряда комплексной частицы? Приведите примеры.
8. Как можно рассчитать заряд комплексной частицы; комплексообразователя; внешней координационной сферы? Приведите примеры.
9. Назовите комплексные соединения:
K[Cu(NH3)(CN)3]; [Cu(NH3)3Cl]2CO3; [Cu(NH3)(H2O)(С2О4)].
Определите тип каждого КС; заряд комплексообразователя и его КЧ; дентатность лигандов.
10. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации следующих КС: тетратиоцианодиамминхромат(III) аммония; карбонат нитратотриамминмеди(II); дицианодиамминпалладий(II). Приведите выражения общих констант нестойкости соответствующих комплексных частиц.
11. Каков тип химической связи между внешней и внутренней координационными сферами КС?
12. Каков тип химической связи между центральным атомом и лигандами?
13. Как происходит образование комплексных частиц согласно МВС?
14. На основе МВС объясните образование и геометрическую форму комплексных частиц: катиона тетраакважелеза(II); гексафтороалюминат-аниона; тетракарбонилникеля(0).
15. Какие типы изомерии присущи комплексным соединениям? Приведите примеры.
16. В чем заключается различие между комплексными соединениями и двойными солями?
17. При отравлениях соединениями Hg, Pb, Cu, Ag, Cd, Be в качестве противоядий из подручных средств принимают яичный белок или молоко. На чем основано их использование в данном случае?
18. В каких случаях в медицине используются хелатирующие лиганды, в том числе и трилон-Б? На чем основано их применение?
19. Что представляет собой гем крови? Почему гемоглобин способен взаимодействовать как с кислородом, так и с угарным газом?
Задачи и упражнения
312. Составьте максимально возможное число формул комплексных частиц (катионных, анионных, нейтральных), в состав которых могут входить:
а) комплексообразователи – Cr+3 (KЧ = 6); Pb+2 (KЧ = 4); Ag+ (KЧ = 2);
б) лиганды – NH3, H2O, CN–, CO32–, PO43–.
Определите заряды комплексных частиц.
313. Составьте формулы всех комплексных соединений, в состав которых могут входить следующие ионы: NH4+, [BeF4]2–, [Fe(CN)6]3–, [Cr(H2O)5CN]2+, [Cu(NH3)4]2+. Для каждого из указанных комплексных ионов определите заряд комплексообразователя и его координационное число.
314. Напишите координационные формулы следующих комплексных соединений: нитрат карбонатоакватриамминкобальта(III); дибромотетрацианоплатинат(IV) калия; сульфатотиоцианотриаквахром(III). Чему равны координационные числа комплексообразователей и дентатность лигандов в этих соединениях? Напишите уравнения электролитической диссоциации комплексных соединений и соответствующие выражения общих констант нестойкости комплексных частиц.
315. Из раствора КС условного состава PtCl4 · 6NH3 нитрат серебра осаждает весь хлор в виде хлорида серебра, а из раствора соли PtCl4 · 3NH3 – только 1/4 часть входящего в ее состав хлора. Напишите координационные формулы и назовите эти КС. Укажите координационное число платины в каждом из них. Как диссоциироуют эти КС в растворе?
316. У двух КС кобальта одинаковая эмпирическая формула – CoBrSO4 · 5NH3. Одна из них в растворе реагирует только с хлоридом бария, а другая – только с раствором нитрата серебра, образуя в обоих случаях осадки. Напишите координационные формулы этих КС и назовите их. Приведите выражения констант нестойкости соответствующих комплексных ионов.
317. К раствору, содержащему КС условного состава CoCl3 · 4NH3 массой 0,2335 г, добавили в достаточном количестве раствор AgNO3. Масса образовавшегося при этом осадка составила 0,1435 г. Определите координационную формулу КС и назовите его. Напишите уравнения его первичной и вторичной диссоциации и выражение общей константы нестойкости комплексного иона.
318. Напишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения обменных реакций между:
а) K4[Fe(CN)6] и CuSO4;
б)Na3[Co(CN)6] и FeSO4;
в) K3[Fe(CN)6] и AgNO3, имея в виду, что образующиеся КС нерастворимы в воде. Приведите их названия.
319. Напишите уравнения реакций образования комплексных кислот и оснований при взаимодействии: PtCl2 и HCl; AgCl и HCl; PbCl2 и HCl; AlF3 и HF; Pd(CN)2 и HCN; BF3 и HF; Cu(OH)2 и NH3; Ni(OH)2 и NH3. (Координационные числа комплексообразователей определите по правилу Вернера.) Приведите уравнения первичной и вторичной диссоциации полученных соединений.
320. Напишите координационные формулы следующих комплексных соединений:
а) гексанитрокобальтат(III) калия;
б) амминнитротетрахлорокобальтат(III) аммония;
в) трифторогидроксобериллат галлия(III);
г) тетратиоцианодиамминхромат(III) аммония.
Укажите для каждого КС координационное число комплексообразователя и заряд внутренней сферы.
321. Назовите КС: [Pd(NH3)3Cl]Cl; K4[Fe(CN)6]; [Pt(NH3)(H2O)2Cl]OH; [Co(NH3)4(H2O)CN]Br2; [Cr(NH3)5SO4]NO3; (NH4)2[Rh(NH3)Cl5]; Na2[PbI4]; [Cu(NН3)4](NO3)2; K2[Co(NH3)2(NO2)4]. Напишите выражения общих констант нестойкости комплексных ионов, укажите координационные числа комплексообразователей.
322. Как объяснить, что комплексный катион [Ag(NH3)2]+ разрушается уже при слабом подкислении раствора, а катион [Pt(NH3)4]2+ сохраняется даже при действии концентрированных кислот?
323. Объясните:
а) почему осадок AgCl не растворяется в соляной кислоте, но растворяется в растворе аммиака?;
б) почему осадок AgI не растворяется в растворе аммиака, но растворяется в иодоводородной кислоте?
324. Чем определяется возможность замены одних лигандов в комплексных частицах на другие? Определите направление реакций в растворах:
а) [Ag(CN)2]ˉ + 2NO2ˉ ↔ [Ag(NO2)2]ˉ + 2CNˉ;
б) [Ag(NO2)2]ˉ + 2NH3 ↔ [Ag(NH3)2]+ + 2NO2ˉ;
в) K2[HgCl4] + 4KI ↔ K2[HgI4] + 4KCl?
325. Рассчитайте молярную концентрацию ионов комплексообразователей в водных растворах КС, концентрации которых составляют:
а) гидроксид диамминмеди(I) – 0,3 моль/дм3;
б) дитиосульфатоаргентат(I) натрия – 0,2 моль/дм3.
326. В раствор объемом 0,5 дм3 с молярной концентрацией [Ag(NH3)2]NO3, равной 0,1 моль/дм3, пропустили аммиак объемом 11,2 дм3 (н. у.), который полностью растворился. Определить, как и во сколько раз при этом изменилась концентрация ионов серебра в растворе?
327. Равновесные концентрации ионов Ag+ и молекул NH3 в аммиачном растворе нитрата диамминсеребра равны соответственно 3 · 10–4 моль/дм3 и 5 · 10–3 моль/дм3. Определите концентрацию КС в этом растворе.
328. Концентрация ионов Сu2+ растворе H2[CuCl4], содержащем HCl, равна 2,5 · 10–2 моль/дм3, а концентрация ионов С1– составляет 1 · 10–1 моль/дм3. Рассчитайте концентрацию комплексных ионов в указанном растворе.
329. Какие комплексные ионы образуются при растворении амфотерных гидроксидов цинка и алюминия в растворах кислот и в растворах щелочей?
330. Допишите уравнения:
а) [Cr(H2O)6]3+ + 3OH– →
б) [Cr(H2O)6]3+ + OH– (изб) →
в) [Cr(OН)6]3– + 3H3О+ →
г) [Cr(OН)6]3– + H3О+(изб) →.
331. Допишите приведенные ниже уравнения реакций. Укажите, к какому типу относится каждая из них и чем определяется направление ее протекания:
а) K2[CuCl4] + NH3 →
б) Na3[Ag(S2O3)2] + Na2S →
в) Fe3+ + [Fe(CN)6]4– →
г) [Co(NO2)6]3– + K+ →
д) Cu(OH)2 + Na2SO3 → [Cu(SO3)4]6– +?
332. Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:
Ag+ → [Ag(NH3)2]+ → AgI →Na3[Ag(S2O3)2] → [Ag(CN)2]ˉ → Ag2S.
Как объяснить возможность осуществления каждого из них?
2. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
2.1. Примерная схема описания группы
элементов, их атомов и образованных ими
простых и сложных веществ
1. Общие сведения о химических элементах (положение в таблице периодической системы, открытие, содержание в земной коре, основные природные соединения).
2. Электронные конфигурации атомов в основном и в возбужденном энергетических состояниях.
3. Закономерности изменения атомных характеристик элементов по группам (относительная атомная масса, ковалентный, металлический и ионный радиусы, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, степени окисления).
4. Важнейшие физико-химические свойства простых веществ (аллотропные (полиморфные) модификации, их агрегатное состояние, цвет, плотность, температуры плавления и кипения, электропроводность).
5. Способы получения простых веществ (лабораторные и промышленные).
6. Химические свойства простых веществ:
а) реакции с простыми веществами (водородом, галогенами, кислородом, серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием, металлами);
б) реакции с важнейшими реагентами – сложными веществами (водой, основными и кислотными оксидами, кислотами, основаниями, солями).
7. Строение, химические свойства и получение основных типов соединений.
а) Бинарные соединения:
· соединения с водородом;
· галогениды;
· оксиды;
· соединения с другими неметаллами;
· соединения с металлами.
б) Многоэлементные соединения:
· гидроксиды (кислотные, основные, амфотерные);
· соли;
· комплексные соединения.
8. Взаимосвязь между основными типами соединений.
9. Применение:
а) простых веществ;
б) соединений.
10. Биологическая роль простых веществ и соединений элементов в процессах жизнедеятельности человека и животных. Применение в медицине.
2.2. р - ЭЛЕМЕНТЫ VII ГРУППЫ
Вопросы для самостоятельной подготовки
1.Как изменяются в ряду галогенов по мере увеличения их атомных номеров радиусы атомов, энергии ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность атомов, энергия химической связи в молекулах и их термическая устойчивость?
2. Какие степени окисления проявляют а. ч. галогенов в соединениях? Каковы особенности валентных состояний фтора?
3. Запишите уравнения реакций, отражающих промышленные и лабораторные способы получения галогенов.
4. Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства простых веществ галогенов и сформулируйте соответствующие закономерности. Напишите уравнения соответствующих реакций.
5. Напишите уравнения реакций, использующихся для получения галогеноводородов в промышленности и в лабораторной практике. Каковы особенности этих процессов?
6. Как изменяются физические свойства, полярность и прочность молекул в ряду HF – HI?
7. Проанализируйте и объясните характер изменения окислительно-восстановительных и кислотных свойств в ряду галогеноводородов.
8. Напишите уравнения реакций взаимодействия галогенов с водой и растворами щелочей (холодными и горячими).
9. Напишите уравнения реакций разложения хлорноватистой кислоты под действием света; при нагревании; в присутствии водоотнимающего вещества?
10. Напишите уравнения реакций, использующихся для получения хлоратов и перхлоратов в промышленности и в лаборатории.
11. Какие галогены и в каких условиях вытесняют бром из бромида калия; бромата калия? Ответ обоснуйте, используя данные о стандартных электродных потенциалах. Напишите уравнения соответствующих реакций.
12. Как и почему изменяются кислотные и окислительные свойства в рядах:
HClO – HClO2 – HClO3 – HClO4 и HClO – HBrO – HIO?
13. Что такое хлорная известь; жавелевая вода? Где они находят применение? Напишите уравнения реакций их получения?
14. Сравните гидролизуемость солей и объясните характер ее изменения в рядах:
а) KClO – KClO2 – KClO3 – KClO4;
б) KClO – KBrO – KIO?
15. Можно ли получить оксиды галогенов взаимодействием соответствующих простых веществ? Напишите уравнения реакций, использующихся для получения важнейших оксидов хлора.
16. Какова геометрическая форма ионов ClO–, ClO2–, ClO3–, ClO4–?
17. Какие соединения хлора, фтора, брома и иода применяются в медицине?
18. Неизвестный галогеноводород пропустили в раствор щелочи массой 100 г с массовой долей КОН 11,2 %. В образовавшемся нейтральном растворе массовая доля соли оказалась равной 13,89 %. Определите галогеноводород.
19. Рассчитайте объем хлора (н. у.) и объем раствора гидроксида калия с его массовой долей 50 % и плотностью 1,538 г/мл, необходимых для получения бертолетовой соли массой 250 г, если ее выход равен 88 %.
20. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения:
а) PbBr2 ® HBr ® Br2 ® KBrO3 ® HBrO3® FeBr3;
б) Cl2 ® HCl ® KCl ® Cl2 ® BaCl2 ® HCl;
в) Cl2 ® KClO3 ® KClO4 ® HClO4 ® ClO2 ® HClO3.
21. Напишите уравнения следующих реакций:
а) K2Cr2O7 + HCl (конц) 
б) KI + H2SO4 (конц) ®
в) HBrO3 + I2 ®
г) I2 + HNO3 (конц)
д) HClO3 + HCl ®
е) K2Cr2O7 + KI + H2SO4 (разб) ®
ж) I2 + H2S (р-р) ®
з) KI + H2O2 + H2SO4 ®
и) Cl2 + I2 + Ba(OH)2 ®
к) Cl2 + KI + KOH ®
л) HClO4 + P2O5 ®
м) CaOCl2 + HCl ®
н) HCl + PbO2 ®
о) Br2 + F2 + H2O ®
п) HClO3 + P + H2O ®
2.3. p - ЭЛЕМЕНТЫ VI ГРУППЫ.
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Рассмотрите строение и валентные состояния атомов элементов группы VI-А.
2. Как изменяются радиусы, энергии ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность атомов в ряду кислород – полоний? Как это можно объяснить?
3. Как и почему изменяется агрегатное состояние и состав простых веществ в ряду O – Po? Какие аллотропные модификации образуют элементы этой группы?
4. Каков характер изменения окислительно-восстановительных свойств простых веществ в ряду кислород – полоний? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих химических реакций.
5. Как изменяются температуры плавления, кипения и термическая устойчивость в ряду H2O – H2Po? Чем это можно объяснить?
6. Дайте сравнительную характеристику изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств водородных соединений элементов VI-А группы.
7. Какие из осушителей – концентрированную серную кислоту, твердую щелочь, оксид фосфора(V) или безводный хлорид кальция – можно использовать для осушения сероводорода? Почему?
8. Охарактеризуйте строение молекулы пероксида водорода и его термическую устойчивость. Как получают это вещество в промышленных и лабораторных условиях? Можно ли получить H2O2 непосредственным взаимодействием водорода и кислорода? Ответ обоснуйте.
9. Напишите уравнение реакции разложения пероксида водорода при нагревании, облучении или в присутствии катализатора. К какому типу окислительно-восстановительных реакций она относится?
10. Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода. Какие из них наиболее ярко выражены? Напишите уравнения соответствующих реакций. На чем основано использование пероксида водорода в медицине, в быту?
11. Напишите уравнения реакций взаимодействия пероксида водорода с перманганатом калия в кислой среде; иодидом калия в кислой среде; хромитом калия в щелочной среде; с хлором; с сульфидом свинца(II). Какие свойства проявляет пероксид в каждой из этих реакций?
12. Гидроксиды какого состава характерны для элементов группы VI-A в степенях окисления +4 и +6? Какова их химическая природа?
13. Как изменяются термическая устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства однотипных гидроксидов H2ЭО3 и H2ЭО4 в ряду S – Te?
14. Рассмотрите растворимость и гидролизуемость сульфидов различных металлов.
15. Изложите способы получения и химические свойства оксидов серы. Как изменяются кислотные и окислительно-восстановительные свойства оксидов при переходе от SO2 к SO3? Каково строение молекулы SO2? Каково строение газообразного, жидкого и твердого оксида серы (VI)?
16. Какие равновесия устанавливаются в водных растворах оксида серы(IV)? Охарактеризуйте строение молекулы сернистой кислоты и ее термическую устойчивость. Какие соли образует эта кислота? Каковы их строение и окислительно-восстановительные свойства? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.
17. Какова среда растворов Na2SO3 и NaHSO3? Вычислите константы гидролиза K h для сульфит- и гидросульфит-ионов, пользуясь соответствующими значениями констант диссоциации сернистой кислоты.
18. Охарактеризуйте строение молекулы серной кислоты, ее физические свойства и получение. Как изменяются кислотные и окислительные свойства серной кислоты в зависимости от ее концентрации? Напишите уравнения соответствующих реакций. Каковы особенности взаимодействия серной кислоты с металлами?
19. Каков характер изменения кислотных и окислительных свойств в ряду серная – теллуровая кислоты?
20. Что такое купоросы, квасцы? Приведите примеры. Где они находят применение?
21. Какие соли серной кислоты применяются в медицинской практике? Напишите уравнение реакции превращения алебастра в гипс. Где они находят широкое применение?
22. Что такое олеум? Какие вещества в нем содержатся? Какие кислоты называются полисерными? Напишите структурные формулы дисерной и трисерной кислот.
23. Запишите общую формулу ряда политионовых кислот? Чем они отличаются по составу молекул? Напишите структурную формулу тетратионовой кислоты.
24. Напишите структурную формулу молекулы тиосерной кислоты. Какова ее термическая устойчивость этой кислоты? Что образуется при разложении тиосерной кислоты? Напишите уравнения реакций, свидетельствующих о восстановительных свойствах тиосульфатов.
25. На чем основано применение тиосульфата натрия в медицине и в ветеринарии?
26. Напишите структурные формулы пероксосерной и пероксодисерной кислот? Как их получают? Какие химические свойства характерны для этих кислот и их солей? Где они находят применение?
27. Смесь бертолетовой соли с катализатором (MnO2) общей массой 125 г нагрели и получили смесь твердых веществ, в которой массовая доля катализатора равна 2,5 %. Вычислите объем газа (н. у.), выделившегося при прокаливании исходной смеси, если массовая доля MnO2 в ней составляла 2 %.
28. Напишите формулы продуктов, расставьте коэффициенты:
а) FeS2 + O2
б) S + NaOH
в) H2S + SO2 ®
г) Na2S + S
д) NaBr + H2SO4 (конц) ®
е) H2SO4 (конц; разб.) + Fe (Al, Cu, Zn) ®
ж) H2SO4 (конц; разб.) + C (P, I2) ®
з) Na2S2O3+ Cl2 ®
и) Na2S2O3 + I2 ®
к) H2S + K2Cr2O7 + HCl ®
л) SO2 + KMnO4 + H2O ®
м) Na2SO3 + K2S + H2SO4 ®
н) H2SeO4 + Au ®
о) SO2 + NO2 ®
п) As2S3 + HNO3 + H2O ®
р) Se + NaOH ®
с) Al2Te3 + H2O ®
т) H2S + HNO3 ®
у) SO2 + SeO2 ®
ф) H2Se + S ®
х) Na2SeO3 + HI ®
ц) Na2S2O4 + K2Cr2O7 + H2SO4 ®
ч) K2S2O8 + FeSO4 ®.
29. Напишите формулы продуктов, расставьте коэффициенты:
а) H2O2 + NaI ®
б) Na2O2 + NaBr + H2SO4 ®
в) H2O2 + KMnO4 ®;
г) H2O2 + K2Cr2O7 + HCl ®
д) H2O2 + As2S3 + NaOH ®
е) Na2SО3 + KMnO4 + H2SO4 ®
ж) TeO2 + KOH ®
з) PoO2 + HNO3 ®
и) TeO2 + H2O2 + H2O ®
к) O3 + CrCl3 + KOH ®
л) O3 + PbS ®
м) H2O2 + I2 ®.
30. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения:
а) S ® H2S ® Na2SО3 ® Na2S ® Na2S3 ® SO2 ® S;
б) S ® NaHSO3 ® Na2SO3 ® SO2 ® NaHSO4 ® Na2S2O7;
в) KMnO4 ® O2 ® Na2O2 ® H2O2 ® О3 ® I2;
Дата добавления: 2015-07-25; просмотров: 270 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Координационные числа некоторых основных комплексообразователей | | | Важнейшие типы гибридизации орбиталей и соответствующие им геометрические конфигурации комплексных частиц 2 страница |