Презентация Комплексные соединения. Аммиакаты онлайн

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты Аммиак благодаря неподеленной паре электронов образует огромное количество комплексных соединений с ионами металлов – так называемых амминокомплексов (амминов) или аммиакатов. В отличие от органических аминов, в этих комплексах с атомом азота всегда связаны три атома водорода. NН3 в роли лиганда называют «амин»; она связана с центральным атомом металла через атом N. Различают аммины анионного типа (напр., K[PtCl3(NH3)]), катионного (напр., [Pt(NH3)4]Cl2) и комплексы-неэлектролиты (напр., [PtCl2(NH3)2]). В зависимости от числа молекул координированного NH3 аммины часто подразделяют на моно-, ди-, три-, тетр-, пент- и гексаммины. Аммиакаты различаются как по составу, так и по устойчивости в водных растворах, используются в аналитической химии для обнаружения и разделения ионов металлов.

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты Получение Получают аммиакаты либо взаимодействием солей с NH3 в водном растворе, либо действием газообразного или жидкого NH3 на твердые соли. Например, аммиачный комплекс меди образуется в результате реакции: Cu2+ + 4NН3  [Cu(NH3)4]2+ Как и в случае воды, комплексообразование с аммиаком часто сопровождается изменением окраски вещества. Белый порошок сульфата меди при растворении в воде дает голубой раствор медного купороса в результате образования аквакомплекса [Cu(H2O)6]2+. При добавлении аммиака сначала осаждаются основные соли переменного состава зеленого цвета, легкорастворимые в избытке реагента, затем этот раствор окрашивается в интенсивный сине-фиолетовый цвет, принадлежащий амминокомплексу [Cu(NH3)4(H2O)2]2+.

Содержание слайда: Аммиакаты Получение При получении аммиаката серебра вначале осаждается буры оксид серебра (І), который растворяется в избытке реагента, образуя бесцветный прозрачный раствор: 2AgNO3 + 2(NH3H2O) [разб.] = Ag2O + 2NH4NO3 + H2O, AgNO3 + 2(NH3H2O) [конц.] = [Ag(NH3)2]NO3 + 2H2O. Аналогично безводный хлорид никеля(II) имеет золотисто-желтый цвет, кристаллогидрат [Ni(H2O)6]Cl2 – зеленый, а аммиакат [Ni(NH3)6]Cl2 – светло-голубой. NiCl2 + 6NH3  [Ni(NH3)6]Cl2

Содержание слайда: Аммиакаты Химические свойства Растворы аммиакатов довольно устойчивы, за исключением аммиаката кобальта (II) желто-бурого цвета, который постепенно окисляется кислородом воздуха в аммиакат кобальта (III) вишнево-красного цвета. В присутствии окислителей эта реакция протекает мгновенно. Образование и разрушение комплексного иона объясняется смещением равновесия его диссоциации. В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие в растворе аммиачного комплекса серебра смещается в сторону образования комплекса (влево) при увеличении концентрации Ag+ и/или NH3. При уменьшении концентрации этих частиц в растворе равновесие смещается вправо, и комплексный ион разрушается. Это может быть обусловлено связыванием центрального иона или лигандов в какие-либо соединения, более прочные, чем комплекс.

Содержание слайда: Аммиакаты Химические свойства Например, при добавлении азотной кислоты к раствору [Ag(NH3)2]Cl происходит разрушение комплекса вследствие образования ионов NH4+, в которых аммиак связан с ионом водорода более прочно: [Ag(NH3)2]+ + 2Н+  Ag+ + 2NH4+, [Ag(NH3)2]OH + 3HNO3 (разб.) = AgNO3 + 2NH4NO3 + H2O. [Ag(NH3)2]OH + 3НСl (разб.) = AgCl + 2NH4Cl + Н2О, [Ag(NH3)2]OH + KI (разб.) + 2H2O = AgI + KОН + 2(NH3·H2O). Аммиакаты разрушаются при любых воздействиях, которые удаляют (при нагревании) или разрушают (действием окислителя) молекулу аммиака, переводят аммиак в кислотной среде в катион аммония (катион аммония не содержит неподеленных пар электронов и поэтому не может выполнять функции лиганда), либо связывают центральный атом комплекса, например, в виде малорастворимого осадка: [Ni(NH3)6]Cl2 = NiCl2 + 6NH3 (г) [Cu(NH3)4]SO4 + 6Br2 = CuSO4 + 12HBr + 2N2 (г) [Ni(NH3)6]SO4 + 3H2SO4 = NiSO4 + 3(NH4)2SO4 [Cu(NH3)4](OH)2 + Na2S + 4H2O = CuS + 2NaOH + 4NH3·H2O

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты Химические свойства Аммиакат меди можно разрушить как кислотой, так и щелочью: [Cu(NH3)4]SO4 + 2H2SO4 (разб) = CuSO4 + 2(NH4)2SO4. [Cu(NH3)4]SO4 + 2NaOH(20%-й, гор.) = Cu(OH)2 + Na2SO4 + 4NH3. Аммиакаты растворимы в воде: [Cu(NH3)4]SO4 (разб.) + 2H2O = [Cu(H2O)2(NH3)4]2+ + SO42− (в разб. NH3·H2O) [Ag(NH3)2]OH (разб.) = [Ag(NH3)2]+ + ОН При нагревании или со временем аммиакаты также разрушаются: [Cu(NH3)4]SO4Н2О = CuSO4 + 4NH3 + Н2О (280–300°С). 3[Ag(NH3)2]OH (конц.) + 2H2O –() Ag3N + 5(NH3·H2O). В аммиакатах возможен внутрисферный обмен молекул аммиака на молекулы воды [Cu(H2O)2(NH3)4]2+ + NH3H2O ⇄ [Cu(H2O)(NH3)5]2+ + 2H2O (на холоду) [Cu(H2O)2(NH3)4]2+ + 2H2O = [Cu(H2O)4]2+ + 4NH3 (80–100°C)  

Содержание слайда: Аммиакаты Химические свойства РЕАКТИВТОЛЛЕНСА – щелочной раствор [Ag(NH3)2]ОН. При взаимодействии с восстановителями образует серебро в виде черного осадка или блестящего «зеркала» на стенках реакционного сосуда (иногда при небольшом нагревании) – реакция серебряного зеркала. Применяется для обнаружения альдегидов, восстанавливающих сахаров, полигидроксифенолов, -дикетонов, гидроксикарбоновых кислот, первичных кетоспиртов, аминофенолов, алкил- и арилгидроксиламинов, арил- и алкилгидразинов. Толленса реактив готовят непосредственно перед употреблением из растворов AgNO3, NaOH и NH3·H2O. Предложен Бернхардом Толленсом в 1881 г. 2[Ag(NH3)2]OH + HC(H)O + 2H2O = 2Ag + NH4(HCOO) + 3(NH3·H2O)

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты Многие аммиакаты были получены в период становления химии и получали тривиальные названия: либо по фамилии открывателя, либо по окраске: Первое основание Рейзе [Pt(NH3)4](OH)2 Соль Чугаева [PtCl(NH3)5]Cl3 Виолеосоли цис-[Co(NH3)4Cl2]Х Лутеосоли [Co(NH3)6]Х3 Розеосоли [Co(NH3)5(H2O)]Х3 Пурпуреосоли [CoCl(NH3)5]Х2 Кроцеосоли транс-[Co(NO2)2(NH3)4]Х Празеосоли транс-[Co(NH3)4Cl2]Х Флавосоли цис-[Co(NO2)2(NH3)4]Х Соль Рейнеке NH4[Cr(SCN)4(NH3)2] Соль Пейроне цис-[Pt(NH3)2Cl2] Соль Рейзе транс-[Pt(NH3)2Cl2] Соль Жерара транс-[Pt(NH3)2Cl4] Соль Клеве цис-[Pt(NH3)2Cl4] Соль Вокелена [Pd(NH3)4][PdCl4] Соль Эрдмана транс-NH4[Co(NH3)2(NO2)4]

Содержание слайда: Аммиакаты Многие аммиакаты были получены в период становления химии и получали тривиальные названия: либо по фамилии открывателя, либо по окраске: Соль Алена [Ru(NH3)5N2]Cl2 Соль Бломстранда [Pt(NH3)2(NO2)2Cl2] Соль Гиббса [Co(NO2)3(NH3)3] Первая соль Косса K[Pt(NH3)Cl3] Вторая соль Косса K[Pt(NH3)Cl5] Фиолетовая соль Миллона [PtCl4][Cu(NH3)4] Зеленая соль Бектона [Pt(NH3)4][CuCl4] Зеленая соль Магнуса [Pt(NH3)4][PtCl4] Розовая соль Магнуса [Pt(NH3)3Cl]2[PtCl4] Соль Морланда C4N3H6[Cr(NH3)2(SCN)4]

Содержание слайда: Аммиакаты Многие амминокомплексы достаточно устойчивы и могут быть получены в твердом состоянии. Твердый комплекс аммиака с хлоридом серебра был использован Майклом Фарадеем для сжижения аммиака. Фарадей нагревал комплексную соль в одном колене запаянной стеклянной трубки, а в другом колене, помещенном в охлаждающую смесь, собирался под давлением жидкий аммиак. Необычными свойствами обладает аммиачный комплекс тиоцианата (роданида) аммония. Если сухую соль NH4NCS, охлажденную до 0°C, поместить в атмосферу аммиака, то соль «растает» и превратится в жидкость, содержащую 45% аммиака по массе. Эту жидкость можно хранить в склянке с притертой пробкой и использовать в качестве своеобразного «склада» аммиака.

Содержание слайда: Аммиакаты Опыт. Окисление аммиаката меди (I) [Cu(NH3)2]OH воздухом В коническую колбу на 300 мл налейте на 2/3 объема воды. Растворите в ней примерно 0,5 г соли меди (II) – сульфата, ацетата или хлорида. Образуется голубой раствор. Небольшими порциями добавляйте к раствору концентрированный аммиак. Сначала будет образовываться голубой осадок гидроксида меди Cu(OH)2, который растворится в избытке аммиака с образованием синего аммиачного комплекса меди (II): CuSO4 + 2NH3 + 2H2O = Cu(OH)2 + (NH4)2SO4 Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 После полного растворения осадка прилейте к раствору еще немного аммиака.

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты Теперь добавьте в колбу кусочки зачищенной медной проволоки или стружки, чтобы она полностью покрыла дно колбы. После этого долейте немного воды так, чтобы свободный объем в колбе был 20–30 мл и герметично закройте ее пробкой. Оставим колбу стоять в укромном месте, перемешивая ее содержимое по несколько раз в день (следите, чтобы при этом не открылась пробка). Постепенно синий раствор станет бледнеть и со временем обесцветится. Скорость этого процесса зависит от условий (температуры, количества соли меди, взятой для эксперимента, частоты перемешивания и др.). В нашем случае для полного обесцвечивания раствора понадобилось 2–3 недели. Химизм этого процесса довольно прост. При взаимодействии меди с аммиачным комплексом Cu(II) образуется бесцветный аммиачный комплекс одновалентной меди. В результате этого синяя окраска раствора исчезает: [Cu(NH3)4](OH)2 + Cu = 2[Cu(NH3)2](OH)

Содержание слайда: Аммиакаты

Содержание слайда: Аммиакаты Теперь сам опыт. Поставьте колбу на белый фон, а рядом с ней – пустой стакан (или банку). Зрители наблюдают закрытую колбу с бесцветным раствором. Предложите всем желающим убедиться, что в стакане ничего нет. Теперь откройте колбу и медленно перелейте раствор в стакан. От контакта с воздухом бесцветная жидкость станет слегка синей. Если содержимое стакана перемешать или продуть через него воздух с помощью пипетки, окраска раствора будет усиливаться, пока раствор не станет интенсивно синим. Впрочем, жидкость станет синей и без посторонней помощи, просто этот процесс будет длиться дольше, поскольку для диффузии кислорода в раствор нужно время. Аммиачный комплекс одновалентной меди легко окисляется кислородом воздуха до синего аммиачного комплекса двухвалентной меди: 4[Cu(NH3)2](OH) + 2H2O + O2 + 8NH3 = 4[Cu(NH3)4](OH)2

Содержание слайда: Аммиакаты