Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Химическая связь в комплексных соединениях. Пространственное строение комплексных ионов.



Химическая связь в комплексных соединениях по методу валентных связей

Согласно методу валентных связей (ВС) между комплексообразователем и лигандами возникает ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму.

Рассмотрим образование комплексного соединения из и аммиака NH3:

Электронная формула иона цинка

: 1s22s22p63s23p63d104s04p0

Ион цинка имеет свободные атомные орбитали 4s и 4p и является акцептором. Атомные орбитали неравноценны и подвергаются гибридизации, с образованием четырех равноценных гибридных орбиталей.

У атома азота в молекуле аммиака имеется неподеленная пара электронов, и он служит донором:

:N-H.

При их взаимодействии Zn2+ и 4NH3 образуется комплексный ион [Zn(NH3)4]2+. Так как, атомные орбитали цинка подвергались sp3-гибридизации, то комплексный ион будет иметь тетраэдрическое строение.

При образовании донорно-акцепторной связи в комплексах могут использоваться: s-, p-, d- орбитали. Если гибридизации подвергаются s- и p- орбитали, то наблюдается sp-гибридизация, которая приводит к образованию линейной структуры комплекса с координационным числом комплексообразователя равным 2. -[Ag(NH3)2]+. Если у комплексообразователя участвуют в гибридизации s и 2р атомные орбитали (sp2-гибридизация), то образуется плоская треугольная структура комплекса. При sp2d – гибридизации структура образующегося комплекса – квадратная, координационное число равно 4. При sp3d2 – гибридизации структура комплекса октаэдрическая, координационное число равно 6 и т.п.

Метод ВС позволяет предсказать состав, структуру комплекса, магнитные и оптические свойства.

Если в комплексе все электроны спарены, то свойства комплекса - диамагнитные (выталкивается из магнитного поля), если имеются неспаренные электроны, то свойства комплекса парамагнитные (втягивается в магнитное поле).

Окраска комплексных соединений зависит от типа лигандов и комплексообразователя. Из-за расщепления энергии d- орбиталей в октаэдрическом поле лигандов появляется возможность перехода электронов с низкоэнергетических d – подуровней на уровни с более высокой энергией. При этом комплексы поглощают кванты света определенных диапазонов длин волн и имеют соответствующую окраску.

Таким образом, метод ВС позволяет объяснить механизм образования химических связей и свойства комплексных соединений.

 

Пространственное строение комплексных соединений.

Ионы-комплексообразователи (акцепторы) предоставляют свои свободные орбитали, а лиганды (доноры) оба электрона. Пространственное строение комплексного иона определяется типом гибридизации орбиталей.

Впервые правильные представления о пространственном строении комплексных соединений были сформулированы А. Вернером.

Тип гибридизации Число гибридных орбиталей Геометрия Структура Примеры Угол
sp Линейная BeF2, CO2, NO2+ 180°
sp2 Треугольная BF3, NO3-, CO32- 120°
sp3 Тетраэдрическая CH4, ClO4-, SO42-, NH4+ 109°28
dsp2 Плоскоквадратная Ni(CO)4, [PdCl4]2- 90°
sp3d Гексаэдрическая PCl5, AsF5 90°, 120°
sp3d2, d2sp3 Октаэдрическая SF6, Fe(CN)63-, CoF63 90°

Окислительно-восстановительные реакции. Роль среды. Типы ОВР. Составление уравнений ОВР

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) протекают с изменением степени окисления элементов, входящих в реагенты и продукты

Степень окисления – формальны заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения, что все связи в соединении ионные.

Процесс отдачи электронов с повышением с.о.: 2Na0 - 2e‾ = 2Na+ - называется окислением

Процесс принятия электронов с понижением с.о. : Cl2 + 2e‾ = 2Cl‾ - называется восстановлением.

Частицы (атом, молекула или ион), отдающие электроны, называются восстановители, они окисляются. Частицы, принимающие электроны, называются окислителями, они восстанавливаются. В химических окислительно-восстановительных реакциях окисление и восстановление взаимосвязаны и не могут существовать независимо друг от друга

Типичные окислители

1. Простые вещества - неметаллы: F2, O2, O3, Cl2, Br2.

2. Концентрированная серная кислота (H2SO4), азотная кислота (HNO3) в любой концентрации, хлорноватистая кислота (HClO), хлорная кислота (HClO4).

3. Перманганат калия и манганат калия (KMnO4 и K2MnO4), хроматы и бихроматы (K2CrO4 и K2Cr2O7), висмутаты (напр., NaBiO3).

4. Оксиды хрома (VI), висмута (V), свинца (IV), марганца (IV).

5. Гипохлориты (NaClO), хлораты (NaClO3) и перхлораты (NaClO4); нитраты (KNO3).

6. Пероксиды, надпероксиды, озониды, органические перекиси, пероксокислоты, все остальные вещества, содержащие группировку -O-O- (напр., пероксид водорода - H2O2, пероксид натрия - Na2O2, надпероксид калия - KO2).

7. Ионы металлов, расположенных в правой части ряда напряжений: Au3+, Ag+.

Типичные восстановители

1. Простые вещества - металлы: щелочные и щелочноземельные, Mg, Al, Zn, Sn.

2. Простые вещества - неметаллы: H2, C.

3. Гидриды металлов: LiH, CaH2, алюмогидрид лития (LiAlH4), боргидрид натрия (NaBH4).

4. Гидриды некоторых неметаллов: HI, HBr, H2S, H2Se, H2Te, PH3, силаны и бораны.

5. Иодиды, бромиды, сульфиды, селениды, фосфиды, нитриды, карбиды, нитриты, гипофосфиты, сульфиты.

6. Угарный газ (CO)

Элемент с мин с.о. может быть только в-ль, с макс – только ок-ль

Степень окисления можно рассматривать как условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что соединение состоит из ионов. Степень окисления может быть положительная, отрицательная и нулевая.

Определение степени окисления проводят, используя следующие правила:

1. Степень окисления кислорода в соединениях равна (-2). Исключение составляют: пероксиды - фторид кислорода .

2. Степень окисления водорода в соединениях равна (+1), кроме гидридов металлов - LiH, CaH2 и т.п., где степень окисления равна (-1).

3. Степень окисления атомов в простых веществах, например, в металле или в Н2, О2 равна 0.

4. Степень окисления щелочных металлов в соединениях равна (+1); щелочноземельных (+2); магний, цинк, кадмий (+2); алюминий (+3) ; фтор (-1)

5. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав нейтральной молекулы равна 0, в сложном ионе – заряду иона.

В зависимости от С.О. атомы могут проявлять различные функции в ОВР. По этому признаку их можно разделить на три группы:

1. Только восстановительные свойства могут проявлять металлы в свободном состоянии, а также атомы в низких С.О.: Cl‾; Br‾; I‾; S‾2; N‾3. Низшая отрицательная степень окисления для неметаллов равна номеру группы минус 8 . 2. Только окислительные свойства проявляют атомы с высшей степенью окисления. Она равна номеру группы: 3. Окислительно-восстановительную двойственность проявляют атомы, имеющие промежуточную степень окисления.






Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 299; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.084 с.) Главная | Обратная связь