|
Combinatii complexe - obtinere si proprietati
Ionescu Bogdan Clasa a X-a F Combina\iile complexe,compu=ii de coordina\ie sau, simplu,complec=i sunt combina\iile care con\in un atom sau un ion central (de obicei un metal) de care sunt lega\i prin leg[turi covalente coordinative molecule neutre sau ioni (a=a-numi\ii liganzi). }n func\ie de suma sarcinilor ionului central si a grup[rilor care-l ]nconjoar[ , combina\ia complex[ poate fi un anion , un cation sau o molecula neutr[: [NH4]+ ; [ Fe(CN)64]- ; [PtCl4(NH3)2]. Num[rul de molecule sau ioni (liganzi) care se leag[ de ionul central poart[ numele de num[r de coordina\ie. Astfel,]n ionul complex [Fe(CN)6] 4- , num[rul de coordina\ie este 6 ; iar in [Ag(NH3)2]OH , num[rul de coordina\ie este 2. }n general, num[rul de coordina\ie are valori cuprinse ]ntre 2 si 6 si foarte rar valoarea 7 sau 8. Ca atom central poate func\iona aproape oricare din elementele sistemului periodic, dar cea mai mare tendin\[ de a forma complec=i o au metalele tranzi\ionale; la r`ndul lor , liganzii pot fi foarte diferi\i , de la ioni monoatomici simpli p`n[ la substan\e organice cu structuri foarte complicate. Ca liganzi ]n ace=ti compu=i apar fie molecule neutre, ca: NH3 , H2O , H2N - H2C - CH2 - NH2 (etilendiamina) , C5H5N (piridina);fie ioni, ca : F -, Cl - , Br - , SO 2-3 ,SCN - Sarcina ionului complex se stabile=te \in`nd seama de sarcina ionului central , precum =i de sarcinile liganzilor.Astfel,dac[ liganzii sunt molecule neutre,sarcina ionului complex este dat[ de sarcina ionului central.In complexul [Cu(NH3)4]SO4 , datorit[ faptului c[ NH3 e o molecul[ neutr[, iar ionul Cu are 2 sarcini pozitive, ionul va ap[rea inc[rcat astfel:[Cu(NH3)4] 2+. Dac[ liganzii sunt ionici, sarcina ionului complex va fi egal[ cu suma algebric[ dintre sarcina atomului central si sarcinile liganzilor.Astfel, in complexul K2[HgI4], mercurul are sarcina 2+ , cei patru ioni I - totalizeaz[ 4 sarcini negative , deci sarcina ionului complex va fi data de suma -4+2= -2 . Ionul se va scrie [HgI4 ]2- . Sarcina ionului complex este neutralizat[ ]ntotdeauna de ioni de semn contrar : [Cu(NH3)4] 2+2(OH) - ; 4K +[Fe(CN)6] 4- . Pentru ca un ion metalic s[ formeze combina\ii complexe, trebuie s[ ]ndeplineasc[ urm[toarele condi\ii : s[ aib[ un volum ionic mic =i s[ posede orbitali liberi ]n care s[ poat[ accepta electronii neparticipan\i ai ligandului , stabilindu-se astfel leg[turi covalente coordinative ]ntre ionul central =i atomul de nemetal din ligand.
OB|INEREA UNOR COMBINA|II COMPLEXE EXPERIEN|A 1 : Se introduc ]ntr-o eprubet[ 2 - 3 ml dintr-o solu\ie de CuSO4 =i apoi se adaug[ o solu\ie apoas[ de NH3 p`n[ la apari\ia precipitatului de culoare verde-albastru.Se adaug[ ]n continuare o solu\ie de amoniac p`n[ la dizolvarea precipitatului; se observ[ c[ ]n eprubet[ culoarea solu\iei se schimb[ ]n albastru intens. Ecua\ia reac\iei care a avut loc este: CuSO4 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4 ]SO4 .
EXPERIEN|A 2 : }ntr-o eprubet[ cu 1 - 2 cm3 de solu\ie de CuSO4 de concentra\ie 0,1 M turna\i c`teva pic[turi de solu\ie de NaOH 1M . Se formeaz[ un precipitat albastru , gelatinos de Cu(OH)2 . Se adaug[ , ]n pic[turi , solu\ie de NH3 1M , agit`nd eprubeta . Se observ[ dispari\ia precipitatului =i colorarea solu\iei ]n albastru intens , datorit[ form[rii combina\iei complexe, hidroxidul de tetraaminocupru (II). Ecua\iile reac\iilor care au avut loc sunt : CuSO4 + 2 NaOH = Cu(OH)2 Na2SO4 Cu(OH)2 + 4 NH3 =[Cu(NH3)4](OH)2 .
EXPERIEN|A 3 : }ntr-o eprubet[ ce con\ine 3 ml solu\ie de AlCl3 se introduce ,]n pic[turi, o solu\ie de NaOH .Se observ[ apari\ia unui precipitat gelatinos alb de Al(OH)3 .Dac[ se continu[ ad[ugarea de NaOH , se observ[ dizolvarea precipitatului . Ecua\iile reac\iilor care au avut loc sunt : AlCl3 + 3 NaOH = Al(OH)3 + 3 NaCl Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] .
PROPRIET{|ILE COMBINA|IILOR COMPLEXE Combina\iile complexe , ]n func\ie de natura atomului central , precum =i de aceea a liganzilor , manifest[ stabilitate at`t ]n stare solid[ , c`t =i ]n solu\ie. Majoritatea combina\iilor complexe sunt solubile ]n ap[ sau ]n solven\i organici . Unele au o solubilitate redus[ , altele sunt intens colorate . Foarte multe dintre aceste combina\ii se comport[ ca electroli\i , iar ]n solu\ie apoas[ se disociaz[ dup[ scheme ca: K4[Fe(CN)6] 4K + +[ Fe(CN)6 ] 4- [Ag(NH3)2 ]Cl [Ag (NH3)2] + + Cl -
Dar ionii complec=i sufer[ la r`ndul lor o disociere secundar[ ,]ns[ ]ntr-o m[sur[ foarte mic[ : [Fe(CN)6 ] 4- Fe2+ +6 CN- [Ag(NH3)2 ] + Ag + +2 NH3
Fiind aici cazul unor reac\ii de echilibru , aplic`nd legea ac\iunii maselor se g[sesc rela\iile: K=[Fe 2+]*[CN -]6 / [Fe(CN)6 ] 4- = 1*10-37 ioni-g/ l
K= [Ag+]*[NH3] 2 / [Ag(NH3)2 ] + = 9*10-8 ioni-g/ l
Acestea sunt constantele de disociere ale ionilor complec=i, denumite =i constante de instabilitate ; ele exprim[ stabilitatea ionilor complec=i.
STRUCTURA COMBINATIILOR COMPLEXE Liganzii din jurul unui ion metalic pot fi identici sau diferi\i. 22632jio22bdc9z Pentru ca o specie ( neutr[ sau ionic[ )s[ poat[ func\iona ca ligand , ea trebuie s[ con\in[ atomi cu cel pu\in o pereche de electroni neparticipan\i , pe care s[ ]i pun[ ]n comun cu ionul metalic ( legatur[ coordinativ[ ). Ace=ti atomi se numesc atomi donori .Atomii donori pot fi :
Num[rul de atomi donori care interac\ioneaz[ cu ionul metalic poart[ denumirea de num[r de coordinare.Liganzii ocup[ pozi\ii bine determinate ]n spa\iu , fiec[rui num[r de coordinare asociindu-i-se una sau mai multe geometrii de coordinare . }n ionii complec=i [Ag(CN)2] - , [Ag(NH3)2 ] =i [CuI2 - ] , ionii metalici au num[rul de coordinare 2 =i liganzii sunt dispu=i liniar . }n ionii complec=i [CoCl4] 2- =i [Ni(CN)4 ] 2- , ionii metalici au numerele de coordinare 4 .}n primul , liganzii ( anionii clorur[ ) sunt dispu=i ]n v`rful unui tetraedru regulat . }n cazul ionului complex [Ni(CN)4 ] 2- , cei 4 liganzi ,respectiv anionii cianur[(CN -),sunt dispu=i ]n v`rfurile unui p[trat . Deci, pentru num[rul de coordinare 4 sunt posibile dou[ geometrii de coordinare, ambele frecvent ]ntalnite : tetraedic[ =i plan-p[trat[ .
Toate combina\iile complexe pe care le formeaz[ ionul Pt 2+ au o geometrie plan-p[trat[ , de exemplu : [PtCl4 ] 2- ,[ Pt(CN)4] 2- ,[Pt(NH3)4] 2+ , [Pt(NH3)2Cl2] . }n acest din urm[ caz , liganzii sunt dou[ molecule de amoniac =i doi anioni clorur[ =i pot fi dispu=i ]n dou[ moduri : Structurile de mai sus corespund unor compu=i reali , care difer[ prin unele din propriet[\ile lor.Asemenea compu=i,care au aceea=i compozi\ie, ]n cazul nostru ultimul exemplu,dar au structuri =i propriet[\i diferite,poart[ denumirea de izomeri.Pentru c[ izomerii de mai sus difer[ prin geometria lor , ei se numesc izomeri geometrici.
Pentru nr. de coordinare 6 ,de exemplu,]n [Ni(NH3)6] 2 , [Ni(H2O)6], [Co(NH3)6]3+,[Co(H2O)6 ] 2 geometria de coordinare este octaedric[.
La dizolvarea s[rurilor ]n ap[,ionii metalelor tranzi\ionale formeaz[ specii cationice complexe ]n care liganzii sunt molecule de ap[.
DENUMIREA COMBINA|IILOR COMPLEXE La stabilirea denumirii combina\iilor complexe se iau in considerare: -clasa de compu=i din care face parte combina\ia complex[:acid,baz[,sare; -nr. de coordinare; -numele ligandului; -numele ionului central; -numele ionului care neutralizeaz[ sarcina ionului central =i nr. acestor ioni. Dac[ liganzii sunt molecule neutre,se va citi int`i gruparea din exteriorul parantezelor mari , apoi nr.de liganzi si apoi atomul central cu sarcina sa. Ex. denumirea urm[torilor compu=i este :[Al(H2O)6 ]Cl3 -triclorura de e he xaacvaluminiu (3+) [Cr(NH3)6 Cl3 -triclorura de hexaaminocrom (3+ )
Dac[ liganzii sunt grup[ri ionogene,se va citi ]n primul r`nd nr. liganzilor,apoi atomul central cu sarcina sa sau sarcina ionului =i grupa sau grup[rile din afara parantezei mari .Ex. denumirea urm[torilor compu=i este : K4[Fe(CN)6 ] –hexacianoferat (4-) de potasiu K2[Ni(CN)4]-tetracianonichelat (2-) de potasiu. }ntotdeauna se denume=te mai ]nt`i ionul cu sarcina negativ[ =i apoi cel cu sarcina pozitiv[,lega\i prin prepozi\ia ‘de’,de=i ]n scrierea formulei chimice ordinea e invers[.Ex: [Cu(NH3)4](OH)2 – hidroxid de tetraaminocupru(II) [Ag(NH3)2]NO3-azotat de diaminoargint(I) Na[Al(OH)4]-tetrahidroxoaluminat de Na
Aplica\iile combina\iilor complexe Cele mai frecvente utiliz[ri ale comb. complexe sunt ]n analiza chimic[.O serie de ioni ai metalelor,datorit[ u=urin\ei de a forma combina\ii complexe,caracterizate prin culoare intens[ sau prin solubilitate redus[,se pot determina prin analiz[ calitativ[ sau cantitativ[. Exemple de identificare a unor ioni:
Reac\ia este caracteristic[ pentru ionul Fe3+;dac[ solu\ia ce con\ine ionii respectivi este foarte diluat[,se ob\ine osolu\ie albastr[, ceea ce permite determinarea prezen\ei Fe3+]n urme. (II) }ntr-o eprubet[ ]n care se g[sesc 2-3 ml solutie conc. de Co(NO3)2 se adaug[ 1-2 ml eter etilic =i apoi o solu\ie de KSCN.Se ob\ine o coloratie intens albastr[,caracteristic[ pt Co2+.Ecua\ia reac\iei este:Co2++4SCN [Co(SCN)4]2-.
|
