Кислотно-основные системы

Все химические системы по характеру протекающих в них реакций можно отнести либо к кислотно-основным, либо к окислительно-восстановительным.Теория Аррениуса: В чистом виде кислоты являются неэлектролитами. Кислоты становятся электролитами в воде. Водные растворы кислот изменяют окраску индикаторов. Водные растворы кислот вступают в следующие реакции: K₂O + 2HCl  2KCl + H₂O Na + H₂Br  H₂ + 2NaBr (с активными металлами образуются соль и водород) Na₂CO₃ + HCl  H₂CO₃ + Na₂SO₄ (с солями слабых кислот образуется слабая кислота) Основание — вещество, вступающее с кислотами в реакцию нейтрализации. Не объясняет ряд реакций (органические, аммиак). Теория Бренстеда-Лоури (протонная): Кислота — вещество, состоящее из молекул или ионов, являющихся донором протонов. Основание — вещество, состоящее из молекул или ионов, являющихся акцептором протонов. HCl (кислота) + H₂O (основание)  H₃O⁺ (кислота) + Cl^- (основание) Чем выше сродство к протону, тем сильнее основные свойства вещества. Самое высокое сродство у аммиака.

Протофильные вещества — с высоким сродством к протону. Протогенные вещества — с низким родством к протону (HF). Амфипротонные вещества — H₂O, C₂H₅OH. HF (кислота) + C₂H₅OH (основание)  + C₂H₅OH₂ ^– (кислота) + F ^– (основание) Теория Льюиса (электронная): Кислота — вещество, принимающее электронные пары. Основание — вещество, отдающее электронные пары для образования химических связей. Основной механизм кислотно-основного взаимодействия — образование донорно-акцепторных связей. Участие протона не обязательно! (CH₃)₃N + BF₃  (CH₃)N : BF₃. Реакция комплексообразования — кислотно-основное взаимодействие, в котором центральный атом – кислота Льюиса, а лиганды – основания Льюиса. Th⁴⁺ (кислота Льюиса) + 4CO₃^2- (основание Льюиса)  [Th(CO₃)₄]^4-. (CO₃)₄ — лиганды.

Комплексные соединения

Комплексные соединения образуются в избытке электролита за счёт донорно-акцепторного взаимодействия. Условие образования комплекса: 1) избыток электролита, 2) возможность образовывать донорно-акцепторные связи между взаимодействующими молекулами, 3) наличие свободных орбиталей. Комплексообразование — процесс образования за счёт донорно-акцепторного взаимодействия устойчивого соединения, называемого комплексом. Типичные комплексообразователи и лиганды. Типичные комплексообразователи: d- и f-металлы: Cu, Fe²⁺, Fe³⁺, Co, Ni, Pf, Au, Ag, Eu, Ce, Th, U. Типичные лиганды: молекулы с неподелённой электронной парой: анионы, любые галогены: F ^–, OH ^–,CO₃^2-, CN ^–, NO₃^2-, …. Координационное число — число лиганд в комплексе. Часто бывает 4, 6, 8, 2. Вообще 2, ..., 12. Дентатность — число донорных атомов лиганд, непосредственно связанных с комплексообразователем. Строение комплексного соединения. K₂[Cd(CN)₄]. Внутренняя сфера — Cd(CN)₄. Называется комплексом. Комплексообразователь — Cd²⁺. Лиганды — CN ^–. Заряд: -2. Заряд комплекса равен суммарному заряду внешней сферы с противоположным знаком. Взаимосвязь строения комплексов и гибридизации орбиталей комплексообразователей. Гибридные орбитали возникают в результате влияния лигандов на комплексообразователь и стремления к максимальному выигрышу энергии. Между КЧ КО, типом гибридизации и геометрией существует связь:Энергетический ряд лигандов:I < Cl < F < OH < C₂O₄ = H₂O < NH₃ < SO₃ < NO₂. [Co(H₂O)₆]²⁺: Co²⁺ [ ] Тип гибридизации: sp³d² — октаэдрический. [Co(CN)₆]^4–: Co²⁺ [ ] Тип гибридизации: sp³d² — октаэдрический. Комплексные соединения, имеющие в своём составе внутреннюю и внешнюю сферы, диссоциируют в водных растворах практически полностью, т. е. являются сильными электролитами. Причём диссоциация комплексных ионов идёт ступенчато (как диссоциация слабых электролитов). Для каждой ступени константа равновесия называется константой нестойкости. Общая константа нестойкости равна произведению ступенчатых констант нестойкости — характеристика прочности комплекса. Чем меньше К_н, тем прочнее комплекс. Разрушение комплексных соединений. Если ПК ионов комплексообразователя и осадителя больше, чем ПР осадка, то комплекс разрушается и выпадет осадок. Приближённая оценка: сравнение констант нестойкости комплекса и ПР предполагаемого осадка. Если КН << ПР, то разрушение не произойдёт. Классификация комплексных соединений: Содержащие молекулярные монодентатные лиганды: амино- и аквакомплексы. Бидентатные: [Th(C₂O₄)₄]^4- Внутрикомплексные: диглиценат меди Двойные соли не являются комплексами: KAl(SO₄)₂, NH₄Fe(SO₄)₂. Соединения, сложные по своему составу, строение которых может быть объяснено с точки зрения двойных связей.