Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Уфимский институт путей сообщения

Факультет высшего профессионального образования

Кафедра общеобразовательных и профессиональных дисциплин

Конспект лекции по дисциплине «Химия»

на тему: «Комплексные соединения»

для студентов 1 курса

железнодорожных специальностей

всех форм обучения

Составитель: Р.К. Гайфутдинова

Самара

2011

УДК 542

Конспект лекции по дисциплине «Химия» на тему «Комплексные соединения» для студентов 1 курса железнодорожных специальностей всех форм обучения / составитель: Р.К. Гайфутдинова. – Самара : СамГУПС, 2011. – 9 с.

Утверждены на заседании кафедры ОиПД 23.03.2011г., протокол № 9.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Составитель: Гайфутдинова Роза Камильевна

Рецензенты: зав. кафедрой «Общая и инженерная химия» СамГУПС,

д.х.н., профессор Л.М. Васильченко;

доцент кафедры «Общая и неорганическая химия» БГУ (г.Уфа),

к.х.н., Р.Р. Ильясова

Подписано в печать 07.04.2011г. Формат 60/901/16.

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл.печ.л. 0,6.

Тираж 100. Заказ № 73.

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2011

Содержание Конспекта лекции соответствует государственному общеобразовательному стандарту и требованиям высшей школы к обязательному минимуму содержания и уровню знаний выпускников высшей школы по циклу «Естественнонаучные дисциплины». Лекция изложена как продолжение Курса лекций по химии для студентов железнодорожных специальностей 1-го курса всех форм обучения, составленного коллективом кафедры «Общая и инженерная химия»

Лекция содержит основные положения теорий химической связи, устойчивости комплексов, номенклатуру комплексных соединений, примеры решения задач. Изложенный в Лекции материал будет полезным подспорьем при изучении темы «Комплексные соединения» студентами дневной и заочной форм обучения и при решении контрольных заданий студентами заочного отделения всех специальностей.

Данное издание располагается на сайте института.

Комплексные соединения

Образование многих химических соединений происхо­дит в соответствии с валентностью атомов. Такие соединения называются простыми или соедине­ниями первого порядка. Вместе с тем, известно очень много соединений, образование которых невозможно объ­яснить исходя из правил валентности. Они образуются путем сочетания простых соединений. Такие соединения называются соединениями высшего порядка, комплексными или координационными соединениями. Примеры простых соединений: Н₂О, NH₃, AgCl, CuSO₄. Примеры комплексных соединений: AgCl • 2NH₃, Co (NO₃)₃ • 6NH₃, ZnSO₄ • 4H₂O, Fe (CN)₃ • 3KCN, PtCl₂ • 2KCI, PdCl₂ • 2NH₃.

Ионы некоторых элементов обладают способностью присоединять к себе полярные молекулы или другие ионы, образуя сложные комплексные ионы. Соединения, в которые входят комплексные ионы, способные существовать как в кристалле, так и в растворе, называются комплексными соединениями. Количество известных комплексных соединений во много раз превышает число привычных для нас простых соединений. Комплексные соединения были известны уже более полутора веков назад. До тех пор, пока не была установлена природа химической связи, причины их образования, эмпирические формулы соединений запи­сывали так, как мы указали в приведенных выше при­мерах. В 1893 г. швейцарский химик Альфред Вернер предложил первую теорию строения комплексных соединений, получившую название координационной теории. Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. К ним принадлежат также многие элементоорганические соединения. Исследование свойств и пространственного строения комплексных соединений породило новые представления о природе химической связи.

1. Координационная теория

В молекуле комплексного соединения различают следующие структурные элементы: ион-комплексообразователь, координированные вокруг него присоединенные частицы - лиганды, составляющие вместе с комплексообразователем внутреннюю координационную сферу, и остальные частицы входящие во внешнюю координационную сферу. При растворении комплексных соединений лиганды остаются в прочной связи с ионом-комплексообразователем, образуя почти недиссоциирующий комплексный ион. Число лигандов называется координационным числом (к.ч.).

Рассмотрим ферроцианид калия K₄[Fe(CN)₆] – комплексное соединение, образующееся при взаимодействии 4KCN+Fe(CN)₂=K₄[Fe(CN)₆].

При растворении комплексное соединение диссоциирует на ионы: K₄[Fe(CN)₆]↔4K⁺+[Fe(CN)₆]^4-

Характерные комплексообразователи: Fe²⁺, Fe³⁺, Co³⁺, Cr³⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Ni²⁺.

Характерные лиганды: Cl^-, Br^-, NO₂^-, CN^-, NH₃, H₂O.

Заряд комплексообразователя равняется алгебраической сумме зарядов составляющих его ионов, например, [Fe^x(CN)₆]^4-, x+6(-1)=-4, x=2.

Входящие в состав комплексного иона нейтральные молекулы оказывают влияния на заряд. Если вся внутренняя сфера заполнена только нейтральными молекулами,

то заряд иона равен заряду комплексообразователя. Так, у иона [Cu^x(NH₃)₄]²⁺, заряд меди x=+2.

Заряд комплексного иона равен сумме зарядов ионов, находящихся во внешней сфере. В K₄[Fe(CN)₆] заряд [Fe(CN)₆] равен -4, так как во внешней сфере находится 4K⁺, а молекула в целом электронейтральна. Возможно взаимное замещение лигандов во внутренней сфере при сохранении одного и того же координационного числа, например, [Co(NH₃)₅NO₂]Cl₂, [Co(NH₃)₄(NO₂)₂]Cl, [CoCl (NH₃)₃(NO₂)₂]. Заряд иона кобальта равен +3.