Презентация "Комплексные соединения"

Комплексные соединения

• Содержание
• Проблемный подход к изучению комплексных соединений
• Исторические предпосылки возникновения
• координационной теории
• Координационная теория А.Вернера
• Основы номенклатуры комплексных соединений
• Строение комплексных соединений
• Растворы комплексных соединений
• Хелатные комплексы
• Альфред Вернер

• Na3[Co(NO2)6]

• K3[Fe(CN)6]

• [Cu(NH3)4]2+

Проблема «дополнительных валентностей»

• CuSO4.4NH3 – Андрей Либавий, 1597 г.
• AgCl.2NH3 – И. Глаубер, 1648 г.
• CoCl3.6NH3 – Тассер, 1798 г.
• 1704 г. Дисбах – получил берлинскую лазурь KCN.Fe(CN)2.Fe(CN)3
• 1749-1753 гг. Пьер Жозеф Макер получил красную кровяную соль.

Двойная соль или комплексное соединение?

• KCr(SO4)2∙ 12H2O – хромокалиевые квасцы
• KCr(SO4)2∙ 12H2O =
• = K+ + Cr3+ + 2SO42- + 12H2O
• Fe(CN)3.3KCN = 3K+ + Fe3+ + 6CN-
• Красная кровяная соль

• не определяются в растворе

Теория Бломстранда - Иёргенсона

• К. В. Бломстранд (1826-1897),
• профессор университета в Лунде,
• 1869 г. «Современная химия»

• NH4Cl H-NH3-Cl

• Pt

• NH3

• NH3

• NH3

• NH3

• Cl

• Cl

• PtCl2.4NH3

• Co

• NH3

• NH3

• NH3

• NH3

• Cl

• Cl

• CoCl2. 6NH3

• NH3

• NH3

• 1879 г., Вюрц

• SO4Cu

• H2O

• H2O

• H2O

• H2O

• H2O

• CuSO4.5H2O

• Софус Иёргенсон (1837-1914),
• профессор Копенгагенского ун-та,
• основатель датской школы химиков,
• 1902 г. «Основы химии»

Главная и побочная валентности

• PtCl4.2NH3

• Pt

• Cl

• Cl

• Cl

• Cl

• NH3

• NH3

• Главная валентность соответствует обычной валентности элемента,
• закономерности которой находят отражение в ПСХЭ

• Побочная валентность – дополнительная, остаточная валентность,
• которую атомы проявляют после насыщения главной

• [Pt(NH3)2Cl4]

Миф о «главной» и «побочной» валентностях Строение комплексного соединения

• K3 [Fe(CN)6]

• Ион-
• Комплексо-
• образователь

• Лиганды

• Координационное
• число

• Внутренняя сфера

• Внешняя
• сфера

• [Cu(NH3)4]Cl2

• Внутренняя сфера

• Внешняя
• сфера

Номенклатура комплексных соединений

• K3 [Fe(CN)6]
• Гексацианоферрат(III) калия
• [Cu(NH3)4]Cl2
• Хлорид тетраамминмеди(II)

• +3

• +2

• Порядок перечисления лиганд:
• Анионные: H-, O2-, OH-, простые анионы, многоатомные анионы,
• органические в алфавитном порядке
• Нейтральные: NH3, H2O и т.д.
• Катионные: N2H5+ и т.д.

• H2O – аква
• NH3 – аммин
• Cl- – хлоро-
• NO2- - нитро
• CN- - циано-
• SCN- - родано-

• - -о
• + -иум

• 1 – моно
• 2 – ди
• 3 – три
• 4 – тетра
• 5 – пента
• 6 – гекса

Упражнение 1

• Первое основание Рейзе [Pt(NH3)4](OH)2
• Соль Чугаева [Pt(NH3)5Cl]Cl3
• Соль Цейзе K[PtCl3C2H4]
• Пурпуреосоль [Co(NH3)5Cl]Cl2
• Кроцеосоль [Co(NH3)4(NO2)2]Cl

Упражнение 2

• Гексанитрокобальтат(III) натрия
• Na3[Co(NO2)6]
• Гидроксид диаммминсеребра(I)
• [Ag(NH3)2]OH реактив Толленса
• Тетраиодомеркурат(II) калия
• K2[HgI4] реактив Несслера
• Тетрароданомеркурат(II) аммония
• (NH4)2[Hg(SCN)4]

Вернер подтверждает Вернера

• 1893-4 гг. не были периодом
• утверждения теории.
• Вернер 20 лет
• не оставлял лаборатории

• Для установления состава соединений
• Вернер использовал:
• Химический метод
• Измерение электропроводности

• Химический метод

• При действии AgNO3
• на 1 моль CrCl3. 6NH3  осаждается 3 моль Cl-
• [Cr(NH3)6]Cl3
• на 1 моль CrCl3. 5NH3  осаждается 2 моль Cl-
• [Cr(NH3)5Cl]Cl2
• на 1 моль CrCl3. 4NH3  осаждается 1 моль Cl-
• [Cr(NH3)4Cl2]Cl

Ряды Вернера - Миолати

• 1 [Pt(NH3)6]Cl4
• 2 [Pt(NH3)5Cl]Cl3
• 3 [Pt(NH3)4Cl2]Cl2
• 4 [Pt(NH3)3Cl3]Cl
• 5 [Pt(NH3)2Cl4]
• 6 K[Pt(NH3)Cl5]
• 7 K2[PtCl6]

• Диаграмма молярной электропроводности соединений

• , Ом-1.см2.моль-1

• В 1893 г. А.Вернер совместно с А. Миолати, используя метод
• измерения молярной электропроводности установили
• закономерности ее изменения в ряду комплексных соединений.
• В основе метода – способность электролитов проводить эл. ток
• в зависимости от наличия свободных ионов в растворе

Изомерия комплексов

• PtCl2.2NH3

• Pt

• Pt

• Cl

• Cl

• Cl

• Cl

• NH3

• NH3

• NH3

• NH3

• Соль Пейроне

• Хлорид второго основания Рейзе

• Противоопухолевая активность!

• 1844 г. М. Пейроне

• [Pt(NH3)2Cl2]

• Цис-изомер

• Транс-изомер

• Оранжево-желтый

• Светло-желтый

Механизм образования комплексного иона

• [Al(OH)4]-

Комплексные соединения в растворах

• Первичная диссоциация комплексных соединений

• K3[Fe(CN)6] = 3K+ + [Fe(CN)6]3-
• [Cu(NH3)4]SO4 = [Cu(NH3)4]2+ + SO42-
• [Ag(NH3)2]Cl = [Ag(NH3)2]+ + Cl-

Вторичная диссоциация комплексов

• [Ag(NH3)2]+ [Ag(NH3)]+ + NH3
• [Ag(NH3)]+ Ag+ + NH3

• [Ag+] [NH3]2
• KH = = 9,3.10-8
• [ [Ag(NH3)2]+ ]

• Диссоциация комплексов (или реакции обмена лигандов на молекулы растворителя) количественно характеризуется константами нестойкости комплексов Kн .

• [Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3

Константы нестойкости некоторых комплексов

Комплексный ион	Константа нестойкости
[Fe(CN)6]3-	1,0 . 10–31
[Fe(CN)6]4-	1,0 . 10–36
[Co(NH3)6]2+	7,75 . 10–6
[Ag(NH3)2]+	9,31 . 10–8
[Cu(NH3)4]2+	2,14 . 10–13
[Zn(OH)4]2–	3,6 . 10–16

Что же такое комплексы?

• Комплексные соединения – вещества, существующие как в кристаллическом состоянии, так и в растворе,
• особенностью которых является наличие центрального атома (акцептора электронов), окруженного лигандами (донорами электронов).
• В растворе лиганды способны ступенчато и обратимо отщепляться от центрального атома по гетеролитическому типу.

Полидентатные лиганды

• ЭДТА

• Этилендиамин
• En

Хелатные комплексные соединения

• Термин «хелат»
• 1920 г. Морган и Дрю

Внутрикомплексные соединения (ВКС)

• CH2

• С

• OH

• NH2

• ..

• Глицин

• O

• Cu

• CH2

• С

• O

• NH2

• ..

• O

• CH2

• С

• H2N

• ..

• O

• O

• Внутрикомплексные соединения
• с полидентатными лигандами получаются в тех случаях,
• когда ионы металла-комплексообразователя замещают атомы водорода
• функциональных групп органического соединения и, кроме того, взаимодействуют
• с какими-либо группами за счет координационной связи

• Не содержат внешнесферных ионов, комплексы - неэлектролиты

Порфирин Хлорофилл

• B12

• 1964 г. – Дороти Ходжкин

Качественная реакция на Ni2+ c диметилглиоксимом

• Реактив Чугаева

• Лев Александрович
• Чугаев
• (1873-1922)

Альфред Вернер

• 1866-1919

• 1866 г. – родился в Мюлузе (Эльзас)

• 1891 г. – конкурсная работа на звание приват-доцента
• «К теории сродства и валентности»

• 1891 г – стажировка в лаборатории Марселена Бертло

• 1892 г.-1893 г. – статья «О строении неорганических соединений»

• 1885 г. – служба в армии в Карлсруэ

• С 1886 г. – Цюрих.
• 1886 г. – 1889 г. Цюрихский политехникум.
• Профессор Артур Ганч

• 1890 г. «О пространственном расположении
• атомов в азотсодержащих молекулах»

Альфред Вернер

• 1866-1919

• В 1913 г. шведский король Густав V вручил Альфреду Вернеру
• золотую медаль лауреата Нобелевской премии и диплом,
• "в признание его работ о природе связей в молекулах,
• которыми он по-новому осветил старые проблемы и
• открыл новые области для исследований,
• особенно в неорганической химии".

• "Меня часто охватывает экстаз пред красотой моей науки.
• Чем дальше я погружаюсь в ее тайны, тем более она
• кажется мне огромной, величественной, слишком красивой
• для простого смертного"

Спасибо за внимание! Литература

• Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений.
• М.: Высшая школа, 1985.
• Кукушкин Ю.Н. Соединения высшего порядка. Л.: Химия, 1991.
• Макашев Ю.А., Замяткина В.М. Соединения в квадратных скобках.
• Л.: Химия, 1976.
• Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения.
• М.: Химия, 1994.
• Беликова М.Ю. Чудесные секреты Мастера Турнбуля
• // Химия в школе. – №4. – 1998. – С.27-37
• Федоренко Н.В. Вернер: изучение сочетаний атомов в молекуле
• // Химия в школе. – №4. – 1998. – С.79-83

• http://www.alhimik.ru/compl_soed/content.htm

• http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov/welcome.html