Анионные комплексы

Анионные комплексы

Реферат

Анионные комплексы

Введение

Комплексные соединения (лат. complexus - сочетание, обхват) или, другими словами, координационные соединения - это частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лимандами.

Комплексные соединения разнообразны и многочисленны.

Применяются в химическом анализе, в технологии при получении ряда металлов (золота, серебра, металлов платиновой группы и др.), для разделения смесей элементов, например, лантаноидов.

Огромная область применения комплексов переходных металлов - каталитические процессы.

Комплексные соединения играют большую роль в жизнедеятельности организмов; например, гемоглобин, хлорофилл являются комплексными соединениями.

Существует различная классификация комплексных соеденений. Одна из них - классификация по характеру электрического заряда (катионные, анионные и нейтральные комплексы). В своей работе я рассмотрю анионные комплексы, их получение, химические свойства и применение.

1. Особенности строения анионных комплексов

Анионный комплекс - в роли комплексообразователя выступает атом с положительной степенью окисления (положительный ион), а лигандами являются атомы с отрицательной степенью окисления (анионы). Анионные комплексы обычно дают неметаллические элементы.

Например: К₂[ВеF₄] - тетрафторобериллат (II) калия, Li[AlH₄] - тетрагидридоалюминат(III) лития, K₃[Fe(CN)₆] - гексацианоферрат(III) калия

Примеры геометрии строения анионных комплексов

·        Гексацианоферрат(III) калия

Тёмно-красные кристаллы с моноклинной решеткой. Водный раствор зеленовато-жёлтого цвета. В этаноле нерастворим.

·        Тетрагидридоалюминат(III) лития

Тетрагидридоалюминат лития образует бесцветные кристаллы, растворим в эфире, тетрагидрофуране.

Технический продукт (ЛАГ) - твердые серые куски, очень легок. После измельчения - растворим в эфире. Бурно реагирует с водой, содержащейся во влажном воздухе и способен к самовозгоранию. Промышленный продукт выпускается с добавлением минеральных масел для защиты от воздуха.

Очищенный перекристаллизацией имеет вид белых кристаллов. Промышленный обычно серого цвета из-за следов металлического алюминия. При хранении во влажном воздухе разлагается на гидроксиды лития и алюминия.

·        Тетраиодомеркурат(II) калия

Тетраиодомеркурат(II) калия образует светло-жёлтые кристаллы. Образует кристаллогидрат состава K₂[HgI₄]•2H₂O. Хорошо растворяется в небольшом количестве воды, при разбавлении разлагается.

·        Гексафтороалюминат калия

Образует бесцветные кристаллы тетрагональной сингонии

₃AlF₆ - бесцветные кристаллы, слабо растворяется в воде.

·        Тетрахлороплатинат(II) аммония

Образует красные кристаллы, растворяется в воде, не растворяется в этаноле.

[PdCl₄]^2- ион имеет sp²d гибридизацию и тетрагональную пространственную конфигурацию.

·        Тетрафторобериллат калия

Образует бесцветные кристаллы ромбической сингонии. K₂[BeF₄] (иногда записывают как 2KF•BeF₂) - это бесцветные кристаллы, растворяется в воде и не растворяется в этаноле.

·        Тетрафтороборат натрия[BF₄] - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде; образует бесцветные кристаллы ромбической сингонии.

Ион BF₄^- имеет sp³ гибридизацию и тетраэдрическую пространственную конфигурацию.

2. Номенклатура анионных комплексов

ион лиманд анионный комплексообразователь

Названия соединений с комплексными анионами строятся так же, как названия простых соединений, состоящих из катиона и аниона (т.е. «анион катиона», например NaCl - хлорид натрия, BaCrO₄ - хромат бария, H₂O₂ - пероксид водорода и т.п.). Однако в рассматриваемом случае анион не простой, а комплексный.

Название комплексного аниона строится из числа и названия лигандов, корня названия элемента-комплексообразователя, суффикса - ат и указания степени окисления комплексообразователя:

[BF₄]^- - тетрафтороборат(III) - ион

[Al(H₂O)₂(OH)₄]^- - тетрагидроксодиакваалюминат(III) - ион

[VS₄]^3- - тетратиованадат(V) - ион

Для целого ряда элементов-комплексообразователей вместо русских используются корни их латинских названий:- аргент-; Au - аур-; Cu - купр-; Fe - ферр-; Hg - меркур-; Mn - манган-; Ni - никкол-; Pb - плюмб-; Sb - стиб-; Sn - станн -.

Примеры названий комплексных анионов:

[Fe(CN)₆]^3- - гексацианоферрат(III) - ион

[Ag(SO₃S)₂]^3- - бис(тиосульфато) аргентат(I) - ион

Названия соединений, включающих комплексный анион, строятся следующим образом:₂[HgI₄] - тетраиодомеркурат(II) калия[Sb(OH)₆] - гексагидроксостибат(V) водорода[Ag(CN)₂] - дицианоаргентат(I) натрия

3. Способы получения

Способы получения анионных комплексных соединений я рассмотрю на примере нескольких определенных комплексах.

1) Получение гексафтороалюмината калия:

·        Сплавление фторидов алюминия и калия:

) Получение алюмогидрида лития:

·        Действием хлорида алюминия на суспензию гидрида лития в эфире

) Получение тетрафторобората натрия:

·        Пропускание трифторида бора через раствор фторида натрия:

·        Взаимодействие тетрафторобората водорода с щелочью:

·        Взаимодействие с разбавленными щелочами трифторида бора на холоду:

) Получение тетрафторобериллата калия:

·        Сплавление фторидов калия и бериллия:

·        Действие плавиковой кислоты на смесь гидроксида бериллия и карбоната калия:

·        Реакция между концентрированными растворами хлорида ртути и иодида калия:

·        Реакция между концентрированными растворами иодидов ртути и калия:

) Получение гексагидроксостибата калия:

·        Растворение фторида или хлорида сурьмы в концентрированной гидроокиси калия:

·        Растворение оксида сурьмы в концентрированной гидроокиси калия:

) Получение тетрахлороплатината(II) аммония:

·        Восстановление гексахлороплатината(IV) аммония оксалатом аммония:

. Химические свойства

Химические свойства анионных комплексных соединений я также рассмотрю на примере нескольких определенных комплексах.

1) Тетрахлороплатинат(II) аммония разлагается при нагревании:

) Гексагидроксостибат калия проявляет следующие химические свойства:

·        При нагревании разлагается, теряя воду:

·        Разлагается в горячей воде:

·        Реагирует с концентрированными кислотами:

·        и с разбавленными кислотами при нагревании:

·        Является слабым окислителем:

·        Реагирует с сульфидом калия, образуя тетратиостибат калия:

) Тетраиодомеркурат(II) калия:

·              Безводную соль получают сушкой кристаллогидрата в вакууме:

·              Разлагается при нагревании:

·              В разбавленных водных растворах разлагается:

·              Реагирует с концентрированными кислотами:

·              и щелочами:

·              Реагирует с раствором аммиака:

4) Тетрафтороборат натрия:

·              Разлагается при нагревании выше температуры плавления:

·              В холодной воде подвергается частичному гидролизу по аниону:

·              В горячей воде полностью разлагается:

·              Разлагается концентрированными кислотами

·              С концентрированными щелочами даёт смесь продуктов:

5) Тетрагидридоалюминат лития:

·              Термически неустойчив:

·              Гидролизуется водой:

·              Реагирует с разбавленными кислотами на холоде:

·              Окисляется кислородом:

6. Применение анионных комплексов

Тетрагидридоалюминат лития применяют в органическом синтезе, также для получения неводных электролитов, из которых гальваническим способом осаждается алюминиевое покрытие.

Гексацианоферрат(III) калия применяют как компонент тонирующих, отбеливающих, усиливающих, ослабляющих растворов в фотографии, электролит в хемотронных приборах, компонент электролитов вгальванопластике, реагент для обнаружения Fe²⁺, Li⁺ Sn²⁺, а также в качестве сильного окислителя. В почвоведении используют для качественного определения оглеения (солей двухвалентного железа).

Тетрафтороборат натрия применяют как компонент электролита при электрохимическом рафинировании и нанесении покрытий, как флюс при пайке и сварки металлов, также как компонент формовочных составов при литье магния, алюминия и их сплавов; фторирующий агент; как гербицид.

Тетраиодомеркурат(II) калия используют для приготовления реактива Несслера, щелочного водного раствора дигидрата тетраиодомеркурата(II) калия K₂[HgI₄]*2H₂O.

При взаимодействии с аммиаком NH₃ и гуанидинами реактив образует красно-коричневый осадок йодида оксодимеркураммония [OHg₂NH₂] I или йодида дийоддимеркураммония [I₂Hg₂NH₂] I, с органическими восстановителями (например с первичными и вторичными спиртами, альдегидами) - чёрный осадок металлической ртути (ртуть получается в мелкодисперсном состоянии).

Применяется для качественного обнаружения вышеуказанных соединений, а также для колориметрического определения небольших количеств (около 0,001% по объёму) аммиака. Предложен к применению немецким химиком Юлиусом Несслером в 1868 году.

Координационная химия (химия комплексных соединений) длительное время считалась одним из разделов неорганической химии; объяснялось это тем, что большинство известных ранее координационных соединений содержало в качестве лимандов, как правило, типичные неорганические молекулы и ионы - аммиак, воду, нитро-, роданогруппу и т.п. Экспериментальные исследования неорганических комплексных соединений были начаты за несколько десятилетий до того, как стала бурно развиваться органическая химия. После создания А. Вернером координационной теории химия комплексных соединений стала постепенно, в течение десятилетий, превращаться в самостоятельный раздел химической науки. Ее успешное развитие связано с именами Трассера, Цейзе, Йергенсена, Грэма, Клауса, Бломстранда, школы А. Вернера, а в двадцатом веке - Л.А. Чугаева, И.И. Черняева, А.А. Гринберга, Чатта, Найхольма, Фишера, Бьеррума и многих других ученых различных стран. В наши дни координационая химия - интенсивно развивающаяся в различных направлениях наука, тесно переплетающаяся с другими областями химии.

Список литературы

1) Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. - М.: Советская энциклопедия, 1992. - Т. 3. - 639 с. - ISBN 5-82270-039-8.

2) Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. - 3-е изд., испр. - Л.: Химия, 1971. - Т. 2. - 1168 с.

) Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. - М.: Мир, 1972. - Т. 2. - 871 с.

) Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., испр. - М.: Химия, 2000. - 480 с. - ISBN 5-7245-1163-0.