Презентация Химия элементов. Комплексные соединения. Основные понятия координационной теории. Номенклатура. Поведение в растворе онлайн

Содержание слайда: Химия элементов Комплексные соединения. Основные понятия координационной теории. Номенклатура. Поведение в растворе

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Простые и комплексные соединения HgI2 + 2KI = K2[HgI4] SO3(т) + K2O(т) = = K2SO4(т)

Содержание слайда: Комплексные (координационные) соединения Комплексами называют сложные частицы, образованные из реально существующих более простых, способные к самостоятельному существованию: в узлах кристаллической решетки в растворе

Содержание слайда: Координационная теория (1893 г. ) Внутренняя и внешняя сфера комплексного соединения [MLx]Yz Комплексообразователь M± Лиганды L± Координационное число КЧ Дентатность лигандов Многоядерные комплексы (мостиковые, смешанные, кластеры)

Содержание слайда: Внутренняя сфера [комплекс] Внешняя сфера (противоион) [Ni(NH3)6]Cl2 K4[Fe(CN)6]

Содержание слайда: Комплексообразователь, лиганды, КЧ и дентатность. Примеры [NH4]Cl – КЧ 4, дент.1 [Al(H2O)6]Cl3 – КЧ 6, дент.1 K[I(I)2] – КЧ 2, дент.1 H2[SnCl6] – КЧ 6, дент.1 K2[Be(OH)4] – КЧ 4, дент.1 K[BiI4] – КЧ 4, дент.1 [Al(H2O)3(OH)3] – КЧ 6, дент.1 (NH4)2[Be(CO3)2] – КЧ 4, дент.2

Содержание слайда: Полидентатные лиганды

Содержание слайда: Многоядерные комплексы

Содержание слайда: Номенклатура комплексных соединений. 1. Названия лигандов

Содержание слайда: 2. Формулы и названия компл. соединений. [M(L+)(L0)(L–)]±,0 Число лигандов – греч. числит. 1 – (моно) 2 – ди 3 – три 4 – тетра 5 – пента 6 – гекса 7 – гепта …

Содержание слайда: 3. Названия комплексных соединений А) Комплексы без внешней сферы [MLn] n  L  M (в одно слово) Примеры: [Ni(CO)4] – тетракарбонилникель; [Co2(CO)8] – октакарбонилдикобальт; [Al2Cl6] – гексахлородиалюминий; [Co+III(NH3)3Cl3] – трихлоротриамминкобальт(III) [Co+II(H2O)4(NO2)2] – динитротетрааквакобальт(II)

Содержание слайда: Названия комплексных соединений Б) Комплексный катион [MLn]+X– «анион катиона»: n  L  M(ст.ок.) Примеры: [AgI(NH3)2]OH – гидроксид диамминсеребра(I); [CoIII(NH3)6](OH)2Cl – хлорид-дигидроксид гексаамминкобальта(III); [Cr2III(NH3)9(OH)2]Cl4 – хлорид дигидроксононаамминдихрома(III)

Содержание слайда: Названия комплексных соединений В) Комплексный анион X+[MLn]– «анион катиона»: анион n  L  M(ст.ок.)-«ат»

Содержание слайда: Упражнения: Na3[AgI(SO3S)2] – бис(тиосульфато)аргентат(I) натрия [PtII(py)4]2[FeII(CN)6] – гексацианоферрат(II) тетрапиридинплатины(II) [K(H2O)6][Al(H2O)6](SO4)2 – сульфат гексаакваалюминия-гексааквакалия [(CO)5Mn-Mn(CO)5] – бис(пентакарбонилмарганец) [(H2O)4Al(OH)2Al(H2O)4](SO4)2 – сульфат ди(-гидроксо)бис(тетраакваалюминия)

Содержание слайда: Изомерия комплексных соединений Изомерия – явление существования соединений, одинаковых по составу и мол. массе, но различающихся по строению и свойствам (изомеров).

Содержание слайда: Изомерия лигандов Связевая —NO2– и —ONO– нитро- нитрито- [Co(NH3)5NO2]2+ (желто-коричн.р-р) [Co(NH3)5ONO]2+ (розов.р-р) —NCS– и —SCN– тиоцианато-N тиоцианато-S [Cr(H2O)5(NCS)]2+ [Cr(H2O)5(SCN)]2+

Содержание слайда: Изомерия внутренней сферы: геометрическая Геометрическая изомерия вызвана неодинаковым размещением лигандов во внутренней сфере. Необх. усл. геометрич. изомерии – наличие во внутр. сфере не менее двух различных лигандов. Компл. соед. с тетраэдрическим, треугольным и линейным строением геометрич. изомеров не имеют.

Содержание слайда: Геометрическая изомерия Плоскоквадратные комплексы при наличии двух разных лигандов L и L дают 2 изомера (цис- и транс-).

Содержание слайда: Геометрическая изомерия

Содержание слайда: Изомерия внутр. сферы: оптическая Оптическая (зеркальная) изомерия: способность комплексов сущ. в виде двух форм, являющихся зеркальн. отображением друг друга.

Содержание слайда: Оптическая изомерия Оптические изомеры способны вращать плоскость поляризации светового луча (влево, L-изомер, или вправо, D-изомер).

Содержание слайда: Междусферная изомерия: 1) сольватная (гидратная); 2) ионная изомерия [Co(en)2Cl2]Cl · H2O [Co(H2O)(en)2Cl]Cl2 [Co(NH3)5I]SO4 [Co(NH3)5SO4]I

Содержание слайда: Междусферная изомерия Ионные (ионизационные) изомеры [Pt(NH3)4Cl2]Br2 и [Pt(NH3)4Br2]Cl2 [Pt(NH3)4SO4](OH)2 и [Pt(NH3)4(OH)2]SO4 pH  7 pH  7

Содержание слайда: Комплексные соединения в растворах Неэлектролиты (слабые электролиты) [Pt(NH3)2Cl2] (ср. H2O2, CO(NH2)2 ) Сильные электролиты [Pt(NH3)4]Cl2 = [Pt(NH3)4]2+ + 2Cl– соль [Zn(NH3)4](OH)2 = [Zn(NH3)4]2+ + 2OH– с. осн. pH  7 H[BF4] + H2O = H3O+ + [BF4]– с. к-та pH  7

Содержание слайда: Реакции обмена лигандов [MLn] + H2O  [MLn-1(H2O)] + L0 (n = КЧ) [H2O] = Const, р-р разбавленный Ступенчатая диссоциация комплекса: [MLn]  [ML(n1)] + L [MLn-1]  [ML(n2)] + L … [ML2]  [ML] + L [ML]  M + L Суммарное уравнение диссоциации комплекса: [MLn]  M + nL

Содержание слайда: Ступенчатая константа образования комплекса Чем больше значение Ki(обр), тем сильнее смещено равновесие в сторону образования данного комплекса.

Содержание слайда: Полные (суммарные) константы образования Характеристика устойчивости комплексного соединения: чем больше значение n(обр), тем более устойчив комплекс данного состава.

Содержание слайда: Связь между полной и ступенчатой константами образования n(обр) = K1(обр)·K2(обр)·K3(обр)·… ·Kn(обр)

Содержание слайда: Сравнение констант образования и устойчивости комплексов

Содержание слайда: Сравнение устойчивости аммиачных комплексов Ступени комплексообразования [Cu(NH3)2]+ K2(обр) = 5,0·104 [Cu(NH3)]+ K1(обр) = 1,4·106 Природа комплексообразователя [Cu(NH3)2]+ 2(обр) = 7,0·1010 [Ag(NH3)2]+ 2(обр) = 1,1·107 Комплекс Cu(I) устойчивее, чем комплекс Ag(I) Степень окисления комплексообразователя [CoII(NH3)6]2+ 6(обр) = 1,3·105 [CoIII(NH3)6]3+ 6(обр) = 3,2·1032 Комплекс Co(III) устойчивее, чем комплекс Co(II)

Содержание слайда: Хелат-эффект

Содержание слайда: Квантовомеханические теории строения комплексных соединений Для объяснения строения комплексных соединений наиболее широко применяются теория валентных связей (метод валентных связей) и теория кристаллического поля. В рамках метода валентных связей считается, что между комплексообразователем и лигандами существует чисто ковалентная связь, которая реализуется по донорно-акцепторному механизму.

Содержание слайда: Метод валентных связей: связь – ковалентная, лиганд – донор, комплексообразователь - акцептор

Содержание слайда: Геометрическая конфигурация комплексов

Содержание слайда: Для атомов комплексообразователей: E(n1)d  Ens  Enp  End Пример: комплексы никеля. Ni0 [Ar] 3d 84s 24p 0

Содержание слайда: Ni+II

Содержание слайда: Fe+II

Содержание слайда: Основные положения теории кристаллического поля (поля лигандов) Связь комплексообразователя (центр. атома) Mе с лигандами L считается чисто ионной Лиганды L – точечные заряды в вершинах правильных полиэдров, т.е. на максимальном расстоянии друг от друга Взаимодействие L между собой не рассматр. Детально рассматривается влияние электростатич. поля лигандов на Mе, а именно, на энергетич. подуровни (ЭПУ) центрального атома

Содержание слайда: В случае [ML6]±,0 : октаэдрическое поле лигандов Поле слабо влияет (энергия падает) в случае АО d(xy), d(xz) и d(yz), располож. между осей координат (между лигандами)

Содержание слайда: ТКП-октаэдрическое поле Сильное поле лигандов max: переход электронов d  d невозможен

Содержание слайда: Параметр расщепления  и волновое число  1 см–1 соответствует ок. 12 Дж/моль  : 60  420 кДж/моль или 5000  35000 см–1

Содержание слайда: Сильное поле Слабое поле

Содержание слайда: Заселение электронами d и d-орбиталей

Содержание слайда: Лиганды сильного и слабого поля Спектрохимический ряд лигандов: Br – < Cl– < F – < OH– < H2O < NH3 < NO2– < CN–  CO

Содержание слайда: Цветность комплексных соединений При облучении образца в-ва светом видимой части спектра может наблюдаться: отсутствие поглощения света (образец бесцветен) полное поглощение света (образец черный) поглощение света определенной длины волны (образец имеет цвет, дополнительный к поглощенному).

Содержание слайда: Цветность комплексов Комплексы Sc(III), Cu(I), Zn(II), Cd(II) и др. не поглощают энергии в видимой части спектра и поэтому бесцветны.

Содержание слайда: Типы комплексных соединений. 1. Аквакомплексы В водных растворах: [Be(H2O)4]2+ [Al(H2O)6]3+ [Cr(H2O)6]3+ … Кристаллогидраты: [Be(H2O)4]SO4 [Al(H2O)6]Cl3 [K(H2O)6][Cr(H2O)6](SO4)2 [Cu(H2O)4]SO4·H2O [Ni(H2O)6]SO4·H2O

Содержание слайда: Аквакомплексы Термич. разложение: CuSO4·5H2O  CuSO4·4H2O + H2O(г)  CuSO4 + 4H2O(г)

Содержание слайда: Аквакомплексы

Содержание слайда: 2. Гидроксокомплексы Получение: Zn(OH)2 + 2OH–(изб.) = [Zn(OH)4]2–; pH >> 7 Разрушение: [Zn(OH)4]2– (+H3O+)  + CH3COOH; CO2; NH4+ (сл.к-ты, pH  7) Zn(OH)2(т)  + H3O+ (сильн.к-ты, pH < 7) [Zn(H2O)4]2+ Образование гидроксокомплексов характерно для амфотерных элементов.

Содержание слайда: 3. Аммины (аммиакаты) Получение: AgCl(т) + 2NH3·H2O(изб.) = [Ag(NH3)2]+ +Cl– + 2H2O Разрушение: [Ag(NH3)2]+ + H3O+  NH4+ + … [Ag(NH3)2]+ + I–  AgI(т) + … [Ag(NH3)2]+ + t°  NH3(г) + …

Содержание слайда: 4. Ацидокомплексы Получение: HgI2(т) + 2I–(изб.) = [HgI4]2– [Fe(H2O)6]3+ + 6NCS−=[Fe(NCS)6]3− + 6H2O Разрушение: [HgI4]2– + S2– = HgS(т) + 4I– [Fe(NCS)6]3− + 4F− = [FeF4]− + 6NCS−

Содержание слайда: 6. Анионгалогенаты M[ЭГmГn] (Э, Г и Г – галогены) Получение: KI + I2 = K[I(I)2]; CsCl + IBr = Cs[I(Br)(Cl)] Разрушение: K[I(I)2] + t° = KI + I2(г) Cs[I(Br)(Cl)] + t° = CsCl + IBr(г)

Содержание слайда: 5. Гидридокомплексы Получение: 4 NaH + B(OCH3)3 = Na[BH4] + 3CH3ONa (при 250 C) 4 LiH + AlCl3 = Li[AlH4] + 3LiCl 3 Li[BH4] + AlCl3 = Al[BH4]3 + 3LiCl Разрушение: Na[AlH4] + 4 H2O = NaOH + Al(OH)3 + 4 H2 (ОВР) 2 Na[BH4] + H2SO4 = Na2SO4 + B2H6 + 2 H2 (ОВР)

Содержание слайда: 8. Карбонилы Получение: Ni(т) + 4CO(г) = [Ni(CO)4](ж) (ниже 50 С) тетракарбонилникель(0) Разрушение: [Ni(CO)4](ж) + t° = Ni(т) + 4 CO(г) (выше 200 С) [Ni(CO)4] + H2SO4(разб.) = NiSO4 + 4 CO + H2

Содержание слайда: Правило Сиджвика для определения состава комплексов

Содержание слайда: Правило Сиджвика (примеры) * 27Co0 [Ar]3d74s2 || 36Kr * 18 – 9 = 9e –; * х = 9/2 = 4,5 (?) * радикал [·Co(CO)4] * тетракарбонилкобальт (неуст.) * димер [Co2(CO)8] (уст.) октакарбонилдикобальт

Содержание слайда: 9. -комплексы Получение: циклопентадиен С5H6 – слабая кислота HL 2 Na + 2HL = 2NaL + H2 циклопентадиенилнатрий FeCl2 + 2Na(C5H5) (+thf) = = [Fe+II(C5H5)2] + 2NaCl (в среде тетрагидрофурана)

Содержание слайда: 10. Хелаты Внутр. сфера состоит из циклич. группировок, включающих M (комплексообразователь) NH2CH2COOH-аминоуксусная кислота (глицин) Cu(OH)2 + 2 NH2CH2COOH = = [Cu(NH2CH2COO)2] + 2 H2O NH2CH2COO (глицинат-ион) - бидентатный лиганд

Содержание слайда: Реакция Чугаева Ni2+ + 2 NH3·H2O + 2H2L = = [Ni(HL)2](т) + 2NH4+ + 2H2O бис(диметилглиоксимато)никель(II)

Содержание слайда: Методы синтеза комплексных соединений Реакция обмена лигандов А) в водном растворе (обр, принцип Ле Шателье): [Сu(H2O)4]2+ + 4NH3·H2O = [Cu(NH3)4]2+ + 8H2O (обр. прод.) > (обр. исх.реаг.) Б) в неводном растворителе: [Al(H2O)6]3+ + NH3·H2O  [Al(H2O)6]3+(s) + 6NH3(ж) = [Al(NH3)6]3+(s) + 6H2O(s) В) без растворителя: [Ni(H2O)6]Cl2(т) + 6NH3(г) = [Ni(NH3)6]Cl2(т) +6H2O(г) Г) внутримол. обмен лигандов в тв. фазе: 2[Co(H2O)6]Cl2(т) + t° = Co[CoCl4](т) + 12H2O розовый синий

Содержание слайда: Методы синтеза комплексных соединений Д) ОВР + реакции обмена лигандов +Ок.+ L [СoII(H2O)6]2+  [СoIIIL6]3+ Ок.: H2O2, KNO2 … L – NH3, NO2– … Примеры: 2CoIICl2 + 12NH3 + H2O2 = 2[CoIII(NH3)6](OH)Cl2 CoIICl2 + 7KNO2 + 2CH3COOH = = K3[CoIII(NO2)6] + NO + 2KCl + 2CH3COOK + H2O + Вс [NiII(CN)4]2–  [Ni0(CN)4]4–

Содержание слайда: Решение задач. 1. Растворение осадка при комплексообразовании AgBr(т)  Ag+ + Br – ; ПРAgBr = 7,7·10–13 Ag+ + 2 SO3S2–  [Ag(SO3S)2]3– ; обр = 4·1013 AgBr(т) + 2 SO3S2–  [Ag(SO3S)2]3– + Br –; Kc = ?

Содержание слайда: Решение задач. 2. Реакция обмена лигандов [Co(NH3)6]3+ + 6 CN–  [Co(CN)6]3– + 6 NH3 ; Kc = ? Co3+ + 6 NH3  [Co(NH3)6]3+ ; обр(1) = 1,6·1035 Co3+ + 6 CN–  [Co(CN)6]3– ; обр(2) = 1,0·1064

Содержание слайда: Решение задач. 3. Разрушение комплекса [Cu(NH3)4]2+ + 4 H3O+  [Cu(H2O)4]2+ + 4 NH4+ ; Kc = ? Cu2+ + 4 NH3  [Cu(NH3)4]2+ ; обр = 7,9·1012 NH4+ + 2H2O  NH3·H2O + H3O+ ; Kк = 5,75·10–10

Содержание слайда: Решение задач. 4. Направление реакции CuCN(т) + H2O + HCN  [Cu(CN)2]– + H3O+ Kc = ? Cu+ + 2CN–  [Cu(CN)2]– ; обр = 1,0·1024 HCN + H2O  CN– + H3O+ ; Kк = = 4,93·10–10 CuCN(т)  Cu+ + CN– ; ПРCuCN = 3,2·10–20

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Спектр атома водорода

Содержание слайда: Спектр атома водорода

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Примеры комплексных соединений различных цветов

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Магнитные моменты высокоспиновых КС

Содержание слайда: Содержание Введение Комплексные ионы Комплексные соединения Реакции комплексообразования Координационные соединения Глава 1. Основные понятия координационной теории 1.1. Комплексообразователь 1.2. Лиганды 1.3. Дентатность 1.4. Координационное число 1.5. Внутренняя и внешняя сфера 1.6. Многоядерные комплексы Глава 2. Номенклатура комплексных соединений 2.1. Названия лигандов 2.2. Порядок перечисления лигандов 2.3. Нейтральные комплексы 2.4. Комплексные катионы 2.5. Комплексные анионы 2.6. Мостиковые группы и многоядерные комплексы 2.7. Геометрические изомеры Глава 3. Строение комплексных соединений 3.1. Координационное число 2 3.2. Координационное число 3 3.3. Координационное число 4 3.4. Координационное число 5 3.5. Координационное число 6 и выше

Содержание слайда: Глава 4. Изомерия комплексных соединений Глава 4. Изомерия комплексных соединений 4.1. Изомерия лигандов 4.2. Геометрическая изомерия 4.3. Оптическая изомерия 4.4. Сольватная (гидратная) изомерия 4.5. Ионная изомерия Вопросы к 4 главе Глава 5. Устойчивость комплексных соединений в растворе 5.1. Комплексные соединения без внешней сферы 5.2. Отщепление ионов внешней сферы 5.3. Обратимая диссоциация комплексов 5.4. Ступенчатая и полная константы образования 5.5. Прочность комплексов 5.6. Константы нестойкости 5.7. Примеры образования и разрушения комплексов Вопросы к 5 главе Глава 6. Квантовомеханические теории строения комплексов 6.1. Теория валентных связей 6.2. Гибридизация орбиталей и структура комплексов 6.3. Теория кристаллического поля 6.4. Цветность 6.5. ММО для комплексных соединений

Содержание слайда: Глава 7. Типы комплексных соединений 7.1. Аквакомплексы 7.2. Гидроксокомплексы 7.3. Аммиакаты 7.4. Ацидокомплексы 7.5. Анионгалогенаты 7.6. Катионгалогены 7.7. Гидридные комплексы 7.8. Карбонильные комплексы 7.9. p-комплексы 7.10. Хелаты 7.11. Многоядерные комплексы Глава 8. Элементы Периодической системы Д.И. Менделеева: способность к образованию комплексов 8.1. Элементы s-секции 8.2. Элементы p-секции 8.3. Элементы d-секции 8.4. Лантаноиды и актиноиды