Тетраминокупросульфат и Соль Мора

     Таким образом, согласно электростатической теории, образование комплексных ионов и комплексных соединений обусловливается действием тех же электростатических сил, за счет которых происходит образование более простых бинарных соединений. Различны только механизмы этих процессов. При образовании простых бинарных соединений связь образуется в результате перехода электронов от одних атомов к другим, после чего образовавшиеся ионы связываются благодаря взаимному притяжению разноименных зарядов. В образовании же комплексных соединений участвуют уже готовые ионы или полярные молекулы, то есть перехода электронов здесь не происходит.

     Другую  теорию образования комплексных  соединений можно рассмотреть на примере образования катиона аммония. Азот в молекуле аммиака обладает свободной парой электронов и при появлении катиона водорода он отдает эту пару ему. В результате за счет появления донорно-акцепторной связи образуется катион аммония. Донором здесь является азот молекулы аммиака, а акцептором — катион водорода.

     Таким образом, донорно-акцепторная связь  в комплексном ионе отличается от обычной ковалентной лишь происхождением общей пары электронов. В то время как при обыкновенной ковалентной связи каждый из соединяющихся атомов предоставляет для пары по одному электрону, при образовании комплексных соединений связь осуществляется за счет пары электронов, ранее принадлежащей только одному из соединяющихся атомов.

     Оба подхода к теории комплексообразования не исключают, а взаимно дополняют друг друга. При комплексообразовании сближающиеся частицы первоначально взаимодействуют только за счет электростатических сил. Если частицы могут друг к другу на расстояние, примерно равное сумме радиусов сближающихся атомов, то становится возможным образование ковалентных и донорно-акцепторных связей, прочность которых возрастает по мере дальнейшего сближения частиц. То есть в общем случае связь, за счет которой происходит комплексообразование, можно рассматривать как сочетание электростатической и донорно-акцепторной связей. И лишь тогда, когда значение какого-либо из этих видов взаимодействия настолько доминирует, что практически допустимо считаться только с ним, становится приближенно правильным один из основных подходов к теории комплексообразования.      
 

     1.4 Номенклатура комплексных  соединений 

     Основа  номенклатуры разработана Вернером. В соответствии с ней в комплексном  соединении вначале называют катион, а затем анион. Если соединение неэлектролитного типа, то его называют одним словом.

     Нейтральный лиганд называют так же, как и  молекулу, а к лигандам – анионам  добавляют в конце суффикс  – «О». Для координированной молекулы воды также на конце употребляют  суффикс – «О» (акво–). Для обозначения  числа одинаковых лигандов во внутренней сфере комплекса в качестве приставки перед названием лигандов используют греческие числительные ди-, три-, тетра-, пента-, гекса- и т.д. Приставку моно– не употребляют.

     Лиганды перечисляют в алфавитном порядке. Название лиганда рассматривают как единое целое. После названия лиганда следует наименование центрального атома с указанием степени окисления, которую обозначают римскими цифрами в круглых скобках. Слово аммин (с двумя «м») пишется применительно к аммиаку. Для всех других аминов употребляется только одно «м». Название комплексного иона пишется в одно слово.

     Например: [Co(NH3)₆]Сl₃ – гексамминокобальта (III) хлорид,

     [Co(NH₃)₅Н₂О] Cl ₃ – аквапентамминокобальта (III) хлорид,

     [Co(CH ₃NH2)₅Cl]Cl₂ – пентаметиламинохлорокобальта (III) хлорид,

     [Pt(NH)₃)₂Br₂] – диамминодибромоплатина

     Если  комплексный ион является анионом, то его латинское название имеет  окончание «ат»:

     (NН₄)₂ [РdС1₄] – аммоний тетрахлоропалладат (II)

     K[PtNH₃Br₅] – калий пентабромоамминоплатинат (IV)

     К₂[Co(CNS)₄] – калий тетрароданокобальтат (II)

     Если  внутрисферные лиганды сложные  и, особенно, если они уже включают в свое название приставки ди–, три–, то для обозначения их количества употребляют приставки бис–, трис–, тетракис–.

     Название  сложного лиганда обычно заключают в круглые скобки:

     [CoEn₂Cl₂]NО₃ – дихлоро–бис–(этилендиамин)кобальта (III) нитрат

     [Pt(PPh₃)₃Br]Br – бромо–трис–(трифенилфосфин) платины (II) бромид 

     1.5 Изомерия 

   Изомеры - вещества одинакового состава, но различного строения, а значит - с разными свойствами. Этот термин применяется только к молекулам или ионам. Если вещества одинакового состава отличаются строением кристаллов, а не молекул, как кварц и тридимит, рутил и анатаз, то они называются не изомерами, а полиморфными модификациями.  

   Важнейшие виды изомерии комплексов: 

   Сольватная (в частном случае - гидратная). Изомеры отличаются перестановкой молекул растворителя и ацидо-лигандов между внутренней и внешней сферой. В результате у них разная окраска, растворимость, электропроводность, химические свойства

   -первый изомер, [Cr(H₂O)₆]Cl₃ – хлорид гексааквахрома(III) – представляет собой кристаллы серо-сиреневого цвета, которые при растворении в воде образуют фиолетовый раствор.

   -второй  изомер – [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂ ^. H₂O, моногидрат хлорида хлоропентаквахрома(III), придает раствору голубовато-зеленый цвет

   Ионизационная. Изомеры отличаются перестановкой анионов между внутренней и внешней сферами. Различия в свойствах:

    [Cr(OH₂)₅Cl]SO₄ дает осадок с солью бария сразу, а с солью серебра - медленно, а [Cr(OH₂)₅ SO₄] Cl - наоборот.

   Координационная. Возможна при наличии двух и более комплексообразователей, с которыми связаны разные лиганды. Например, [Cr(NH₃)₆][Co(CN)₆]  и  [Co(NH₃)₆][Cr(CN)₆]. Нитрат серебра в первом случае осаждает из раствора комплекс кобальта: Ag₃[Co(CN)₆], а во втором - аналогичный комплекс хрома.

   Геометрическая (или цис-транс-изомерия). Возможна в октаэдрических и квадратных, но не в тетраэдрических комплексах, где два лиганда отличаются от остальных. Геометрические изомеры также отличаются цветом, растворимостью, реакционной способностью.

     
 
 

   < 
 
 
 
 
 
 
 

   Оптическая. Возникает там, где комплекс не совместим со своим зеркальным вещество. Зеркальные изомеры совпадают по большинству физических и химических свойств (цвету, растворимости, электропроводности, температуре плавления, отношению к большинству реагентов), но вращают плоскость поляризации света в противоположные стороны (т.е. оптически активны) и отличаются химическими свойствами по отношению к другим оптически активным изображением. Тогда его зеркальное отражение - другое веществам, например - биологическим молекулам белков, витаминов, сахаров и др. Оптическая изомерия невозможна у квадратных комплексов, т.к. плоскость квадрата - это плоскость симметрии. У тетраэдрических она возможна только там, где все 4 лиганда разные.

     

Структурная изомерия. Структурными называют такие координационные изомеры, в которых происходит изменение симметрии (стереохимии) координационной сферы. Так, у бис (N-метилсалицилиденамината) никеля (II) наблюдается равновесие между плоским и псевдотетраэдрическим строением.

Частным случаем структурной изомерии, связанной  с изменением спинового состояния  центрального атома, является так называемая спиновая изомерия, при которой под  воздействием внешних факторов (температуры, давления) происходит смена спинового состояния, приводящая к уменьшению межатомного расстояния центральный ион – донорный атом при переходе из высокоспинового в низкоспиновое состояние. 
 
 
 
 

        

     1.6   Аммиак как лиганд 

     Аммины, или амминокомплексы, или аммиакаты, или аммиачные комплексы металлов - координационные соединения металлов, содержащие молекулы координированного аммиака. Молекулу аммиака, выступающую в роли монодентатного лиганда, называют аммин.

       Аммины могут быть комплексами  катионного типа, например [Ag(NH₃)₂]NO₃ , [Pt(NH₃)₄]Cl₂; часто к амминам относят также комплексы, содержащие, кроме аммиака, другие лиганды, например [PtCl2(NH3)₂]. Широко используются в химическом анализе.

     Аминокомплексы - координационные соединения металлов с нейтральными лигандами. Обычно это  комплексы катионного типа, например: [PtPy₄]Cl₂ , где Py - молекула пиридина; [PtEn₂]Cl₂ , где En - молекула этилендиамина, и др.

                

модель                                                                Строение молекулы аммиака

тетрааминодиаквамеди(II),        

[Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ 

     Комплексы  с N–донорными  лигандами:  аммиаком,  этилендиамином,

     диэтилентриамином  и  триэтилентетрамином  часто используются вместо  аквокомплексов  переходных  металлов.

     Эти  лиганды  образуют  с  катионами  переходных металлов более прочные комплексы (по сравнению с акво-комплексами) и способны,  таким образом, «блокировать» координационные места металла.  Выбор лигандов был основан на их различной координационной способности: в то время как аммиак – простейший  представитель N-донорных  лигандов –  выступает  как монодентатный  лиганд,  этилендиамин,  диэтилентриамин  и  триэтилентетрамин являются  типичными  хелатирующими  лигандами.  Способы  координации  последних вокруг  металлического  центра  разнообразны. Они  могут  координироваться  к  одному атому металла (когда все атомы азота входят в координационную сферу одного и того же  металла),  а  также  могут  выступать  в  виде  мостиков  между  несколькими  атомами металла;  в  некоторых  случаях  часть  атомов  азота  может  быть  свободна  от координации. 
 
 
 
 

1.7 Практическая часть.  Сульфат тетрамминомеди (II) 
 

     1.В  ступке измельчаем в порошок  медный купорос (CuSO₄ x 5H₂O, кристаллы голубого цвета) и взвешиваем 10г (т.к. весы имеют некую погрешность при измерении, это в последствие скажется на выходе продукта).

     2. 15 мл концентрированного раствора NH₄OH (прозрачная жидкость с едким аммиачным запахом) разбавляем 10мл воды. Растворяем отмеренные 10г купороса в полученном растворе. И добавляем 15-20 мл ацетона. Раствор приобретает густо фиолетовую окраску. Причем химический стакан, в котором мы проводили растворение, довольно сильно нагрелся, значит, процесс является экзотермическим.

     3. Смесь охлаждаем в кристаллизаторе  со снегом, это способствует более  обильному выпадению кристаллов искомого вещества. Когда раствор полностью остынет, и на дне образуется темно-синий кристаллический осадок, отсасываем лишнюю воду на воронке Бюхнера (рис. 1 и 2)

                                       

     Рис.1       Рис.2

     4. Промываем кристаллы смесью аммиака и ацетона, а затем спиртом (ни в коем случае нельзя промывать водой, т.к. наше вещество хорошо растворимо в воде и оно пройдет сквозь фильтр на воронке, и весь процесс придется повторять заново).

     5. Кристаллы отжимаем между двумя фильтровальными бумажками и оставляем сушится на батарее (t ≈ 50⁰ C).

     6. В итоге мы получили хорошо растворимый в воде сине-фиолетовый   с аммиачным запахом порошок [Cu (NH₃)₄]SO₄. На воздухе устойчив, при температуре выше 120⁰ C разлагается.

     7. Взвешиваем наш продукт.

     Мы  получили 8.9 г

       
 
 

     8.Найдем  выход продукта: 

            x

     CuSO₄ + 4NH₃ => [Cu(NH₃)₄]SO₄ 

     CuSO₄ * 5H₂O:

     В 250г кристаллогидрата – 160г чистого  сульфата

     Сл-но в 10г – Х г, решаем пропорцию:

     250 – 160

     10 – х,

     х=6.4 г 

     Найдем  количество вещества  сульфата меди: