9 Билет

Метод ВС. Основные типы геометрических форм молекул. Использование теории гибридизации для прогнозирования геометрической формы молекул.

Энергия Гиббса как критерий самопроизвольного протекания процесса.

Кобальт, никель. Строение атома, степени окисления, химическая активность. Оксиды, гидроксиды, соли, комплексные соединения. Биологическая роль кобальта.

(1)

С помощью метода валентных связей можно определить геометрическую форму молекулы, зная, какие из гибридных орбиталей заполняются электронами.

sp – линейная,

sp2 – треугольная,

sp3 – идеальный тетраэдр,

sp2d – квадрат, согласно теории гибридизации

dsp3 – тригональная бипирамида,

sp3d2 – октаэдр,

d2sp3 – октаэдрическая форма

(2)Из-за того, что тепловой эффект реакции(ΔH) не может являться критерием самопроизвольности процесса(из-за того, что существуют самопроизвольные экзогенные процессы и эндотермические реакции), вводится изобарно-изотермический потенциал –ΔG - энергия Гиббса. Основной критерий – переходит ли система в более устойчивое состояние. Энергия Гиббса зависит от:

энтальпийного фактора: стремление частиц образовывать сложные связи для понижения П(потенциальной энергии)

энтропийного фактора: при повышении температуры частицы стремятся разорвать связи

Таким образом, энергия Гиббса наиболее четко показывает устойчивость системы :ΔG=ΔH-TΔS

ΔG<0 – процесс протекает самопроизвольно

ΔG=0 – процесс равновесный

ΔG>0 – процесс не протекает самопроизвольно

(3) Кобальт и никель устойчивы к воздействию воды, так как защищены оксидной пленкой. Кобальт и никель взаимодействуют с серой и галогенами только при нагревании. В очень мелкораздробленном состоянии кобальт и никель обладают пирофорными свойствами, то есть воспламеняются на воздухе при обычной температуре.Кобальт и никель вытесняют водород из разбавленных кислот: Э + НС1 = ЭС1₂ + н₂, но не реагируют с растворами щелочей. В обычных условиях концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют эти металлы, а при нагревании окисляют до солей кобальта(П), никеля(П): Со + 2H₂S0₄ = C0SO4 + S0₂ + 2Н₂0 конц. В ряду Fe(OH)₂, Со(ОН)₂, Ni(ОН)₂ увеличивается устойчивость гидроксидов и уменьшаются восстановительные свойства. Гидроксид железа(П) окисляется кислородом воздуха в момент получения, Со(ОН)₂ — значительно медленнее, а №(ОН)₂ на воздухе устойчив и окисляется под действием более сильных окислителей: 2Ni(OH)₂ + NaCIO + Н₂0 = 2Ni(OH)₃ + NaCl В ряду Fe(OH)3, Со(ОН)з, Ni(ОН)з устойчивость гидроксидов уменьшается, окислительные свойства возрастают. Гидроксиды кобальта(Ш) и никеля(Ш) окисляют концентрированные НС1 и H₂S04: 2Ni(OH)₃ + 6НС1 = 2№С1₂ + С1₂ + 6Н₂0 4Ni(OH)₃ + 4H₂S0₄ = 4NiS0₄ + 0₂ + 10Н₂0 Кобальт(П) и никель(П) чрезвычайно склонны к образованию комплексных соединений с координационными числами 4 и 6: Ni(CO)₄, K₂[Ni(CN)₄], Н₂[СоС1₄], [Со(Н₂0)₆]С1₂, [Ni(NH₃)₆]Cl₂, и другие. Кобальт(Ш) образует прочные связи с лигандами, содержащими донорный атом азота (аммиак, этилендиамин, тиоцианат-ион и другие). Так, ион гексааминкобальт(П) легко окисляется в растворе кислородом воздуха в более устойчивый ион гексааминкобальт(Ш): 4[Co(NH₃)₆]C1₂ + 2Н₂0 + 0₂ = 4[Co(NH₃)₆](OH)C1₂ Для качественного и количественного определения никеля(П) применяется реакция с реактивом Чугаева (этанольный раствор диметилглиоксима), в результате которой образуется диметилглиоксимат никеля — осадок малинового цвета.

(4) C =m/ M*V=0,033 моль/л pKa=-lgKa=4.7447 pH=(4.7447-lg0.033)/2=3.1131