Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

(N) Związki kompleksowe

Związki kompleksowe zbudowane są z atomu lub jonu metalu z wolnymi orbitalami d, otoczonego ligandami - jonami lub cząsteczkami z wolną parą elektronów.
Przykład: Co[(NH3)6]3+

27Co = [Ar]3d74s2   Co3+= [Ar]3d6    |↑↓|↑ |↑ |↑ |↑ |3d - niezapełnione orbitale d
Jonem centralnym jest jon Co3+ a ligandami są cząsteczki NH3.

Atom centralny (jon centralny) - akceptor elektronów, kwas Lewisa.
Związki kompleksowe tworzą najczęściej metale grup 3-12. Mają one w swojej powłoce walencyjnej wolne orbitale d, np. Cu2+, Al3+, Zn2+

Ligand - donor elektronów, zasada Lewisa.
Ligandami mogą być
- aniony proste i złożone np. OH , CN , Cl
- elektrycznie obojętne cząsteczki, które zawierają atom posiadający wolną parę elektronową: H2O, NH3

Liczba przyłączonych par elektronowych (najczęściej liczba ligandów) to liczba koordynacyjna. Jest ona charakterystyczna dla danego jonu. Najczęściej przyjmuje wartości 4 lub 6, a czasami 2, 3, 5, 7, 8, 9.

Liczba koordynacyjna powiązana jest z iloscią wolnych miejsc dla elektronów w atomie lub jonie centralnym a także z rozmiarem jonów i ligandów.

Liczbę koordynacyjną 4 przyjmują kationy metali grup głównych i metali bloku d zawierających dużą ilość elektronów d.
Liczbę koordynacyjną 6 najczęściej przyjmują kationy metali bloku d.

Przykłady
Liczba koordynacyjna 4 - np. BH4 , AlCl4, Na[Al(OH)4
Liczba koordynacyjna 6 - np. [Co[NH3)6]2+,   [Al(H2O)6]3+, [Fe(CN)6]4− 

związek kompleksowy - budowa

Atom centralny wykazuje różną liczbę koordynacyjną w zależności od rodzaju liganda.
Np. [Ni(CN)4]4− liczba koordynacyjna = 4
[Ni(CN)6]2− liczba koordynacyjna = 6


Wiązania chemiczne w związkach kompleksowych

Wiązania koordynacyjne

Atom centralny dąży do uzyskania konfiguracji gazu szlachetnego - wiązanie tworzy się w wyniku przeniesienia wolnych par elektronowych ligandów na wolne orbitale atomu centralnego.
Ligandy spełniają rolę donorów elektronów a jon centralny jest akceptorem elektronów.

Związki kompleksowe, wiązanie koordynacyjne

Cząsteczki wody lub amoniaku wprowadzone do roztwory zawierające jony metalu tworzą wiązania koordynacyjne za pomocą wolnych par elektronowych.


Tworzenie wzorów

Pierwszy jest symbol atomu centralnego, potem ligandy.
Ligandy złożone z kilku atomów pisze się w nawiasach okragłych. Wzór wpisuje się w nawias kwadratowy, pisząc za nim ładunek.

Nazewnictwo związków kompleksowych

ligandy anionowe: F  fluoro-, Cl chloro-, H  hydro-,  OH hydrokso-, S2– tio-, S2O32 tiosiarczano-,  CN  cyjano-, SCN tiocyjaniano-,

ligandy obojętne: H2O akwa, NH3 amina, NO nitrozyl, NO2 nitro, NO3 azotano, CO karbonyl

 

1. Związki zawierające kation kompleksowy:

nazwa anionu
ilość ligandów: di (2), tetra (4), heksa (6),
nazwa liganda,
nazwa atomu centralnego (+stopień utlenienia) 

 [Cu(NH3)4](OH)2 wodorotlenek tatraaminamiedzi(II)
[Cu(H2O)4]Cl2 chlorek tetraakwamiedzi(II)
[Ag(NH3)2]Cl chlorek diammina srebra(I)

2. Związki zawierające anion kompleksowy

ilość ligandów: di (2), tetra (4), heksa (6),
nazwa liganda,
nazwa atomu centralnego −an (+stopień utlenienia) 

K3[Fe(CN)6] heksacyjonożelazian(III) potasu
Na2[CuCl4] tetrachloromiedzian(II) sodu
K3[Cr(OH)6] heksahydroksochromian(III) potasu

 

Jony kompleksowe

Ładunek jonu kompleksowego jest równy wypadkowej ładunków atomu centralnego i ligandów
Przykłady prostych równań tworzenia jonów kompleksowych:
Co3+ + 6CN  →   [Co(CN)6]3
Cd2+ + 4NH3  →   [Cd(NH3)4]2+
Co3+ + 6Cl  →   [CoCl6]3


Tworzenie związków kompleksowych

1. Utworzenie kompleksów połączone jest często ze zmianą barwy i własności fizykochemicznych.
Do roztworu CuSO4 dodajemy roztwór amoniaku.
CuSO4 ⇌ Cu2+ + SO42− (jasnoniebieski)
Cu2+ + 4NH3 ⇔ [Cu(NH3)4]2+ (ciemnogranatowy)
Obserwacje: jasnoniebieski roztwór przybrał barwę ciemnogranatową

2. Roztwarzanie osadów z powstawaniem związków kompleksowych
Do roztworu CuSO4 dodajemy roztwór NaOH
CuSO4 + NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Cu2+ + OH → Cu(OH)2
Obserwacje: wytrącił się galaretowaty niebieski osad
Następnie dodajemy koleją NaOH w nadmiarze.
Cu(OH)2 + 2NaOH → Na2[Cu(OH)4] tetrahydroksomiedzian(II) sodu
Cu(OH)2 + 2OH → [Cu(OH)4]2–    
Obserwacje: niebieski osad roztworzył się i powstał szafirowy roztwór

3. Reakcja amfoterycznego wodorotlenku z zasadą
Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4tetrahydroksoglinian(III) potasu
Al(OH)3 + OH → [Al(OH)4]      anion tetrahydroksoglinianowy(III)

4. Odczynnik Tollensa służący do wykrywania grupy aldehydowej
Ag2O + H2O + 4NH3 → 2[Ag(NH3)2]OH        wodorotlenek diaminasrebra(I)
 [Ag(NH3)2]OH  →  [Ag(NH3)2]+ + 2OH       kation diaminasrebra(I)

 


Doświadczenie

Rozpuszczamy sól miedzi (np. CuSO4)  w wodzie - powstaje niebieski roztwór. Dodajemy małymi porcjami stężony, wodny roztwór amoniaku (NH3(ag)). Wytrąca się niebieski osad  wodorotlenku miedzi(II).

Cu2+  +  2 OH   →  Cu(OH)2

Dodajemy więcej amoniaku - osad rozpuszcza się. Powstaje klarowny ciemnoniebieski roztwór związku kompleksowego. 

Cu(OH)2   +  4 NH3  →  [Cu(NH3)4]2+ +  2 OH

Doświadczenie na YouTube (ang): Reakcja CuSO4 z NH3

Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.