II. Реакции с участием комплексных соединений, не сопровождающиеся разрушением комплексного иона.
Федеральное агентство по образованию Государственное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)
ОТЧЕТ
Лабораторная работа №3
По дисциплине: ХИМИЯ
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Исследование комплексных соединений
Выполнил: студент гр.ЭР-09-1 ___________ / Фаррахов И.М./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: ____________ / Згонник П.В./
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2009 г.
Цель работы: познакомиться с методами получения комплексных соединений и их свойствами.
Общие сведения.
Комплексными называют соединения, в структуре которых можно выделить центральный атом – акцептор электронов, находящийся в донорно-акцепторной связи с определенным числом доноров-лигандов. Лигандами могут быть как ионы, так и нейтральные молекулы. Центральный атом и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения, которую при записи формулы выделяют квадратными скобками. Внутренняя сфера часто имеет заряд, который компенсируют противоположно заряженные ионы, располагающиеся во внешней сфере. Внешнесферные ионы не имеют связей с центральными атомами, а образуют ионные связи с комплексными ионами. Поэтому в полярных растворителях комплексные соединения диссоциируют на комплексный и внешнесферный ионы, например:
|
|
|
K3[Fe(CN)6] ó 3K++[Fe(CN)6]3-
[Co(NH3)4(SO4)]Cl ó [Co(NH3)4(SO4)]++Cl-
В первом случае в растворе практически отсутствуют цианид-ионы, поэтому соединение не относится к сильнодействующим ядам. Второе соединение будет давать в растворе качественную реакцию на хлорид-ион (образование осадка AgCl) и не будет давать осадок BaSO4 с растворами солей бария.
Первое соединение является анионным комплексом, поскольку содержит в своей структуре и образует при диссоциации в растворе комплексные анионы. Второе соединение является катионным комплексом. Существуют и нейтральные комплексы, у которых внутренняя сфера не имеет заряда, соответственно, внешняя сфера отсутствует, например, [ Pt( NH3)2 Cl2].
При записи формулы комплексного соединения его составные части располагают в порядке возрастания электроотрицательности. На первом месте помещают внешнесферные катионы, затем центральный атом, далее нейтральные лиганды, лиганды-анионы и в конце формулы записывают внешнесферные анионы. Читают формулу в английском языке слева направо, но в русском – справа налево. При этом название внутренней сферы произносят в одно слово, используя соединительную гласную -о-, название комплексного аниона заканчивают суффиксом -ат. Молекулы воды в качестве лигандов обозначают термином «акво-», а молекулы аммиака – термином «аммино». Степень окисления центрального атома при записи названия комплекса указывают римской цифрой в круглых скобках, заряды ионов – арабскими цифрами. Например, первое из приведенных выше комплексных соединений мы назовем гексаноциферат (III) калия, второе – хлорид сульфатотетраамминокобальта (III), третье – дихлородиамминоплатина (II).
|
|
|
Число связей, образуемых лигандом с центральным атомом, называют дентатностью лиганда. Например, CN-, NH3 – монодентатные лиганды, а сульфат-ион – бидентатный лиганд. Число связей, образуемых центральным атомом с лигандами, называют координационным числом. Если лиганды монодентатные, координационное число равно числу лигандов: в первом примере – 6, в третьем примере –4. Однако во втором примере число лигандов равно 5, а координационное число кобальта – 6, поскольку сульфат-ион бидентатен.
|
|
|
Порядок выполнения работы:
I. Образование комплексных соединений.
Опыт 1. Образование амминокомплекса серебра.
Налить в одну пробирку 3-4 капли раствора нитрата серебра, добавить столько же раствора хлорида натрия (или хлорида калия). Отметить выпадение осадка хлорида серебра. Затем в вытяжном шкафу добавить добавить в пробирку 3-5 капель концентрированного раствора аммиака и несколько раз встряхнуть. Осадок должен раствориться вследствие образования амминокомплекса серебра.
· AgNO3 + КCl = AgCl + КNO3
белый осадок
Ag+ + NO3- + К+ + Cl- = AgCl↓ + К+ + NO3-
Ag+ + Cl- = AgCl↓
· AgCl + 2NH4OHконц = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
осадок растворился
Ag+ + Cl- + 2NH4++ 2OH-конц = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O
Ag+ + 2NH4++ 2OH-конц = [Ag(NH3)2]+ + 2H2O
Вывод: реакция прошла, и образовался хлорид диаминоаргентума.
Опыт 2. Получение амминокомплекса никеля.
Налить в пробирку 3-4 капли раствора сульфата никеля. Добавить каплю разбавленного раствора аммиака, который находится в штативе с реактивами. В пробирке образуется студенистый осадок сульфата гидроксоникеля. Добавить в вытяжном шкафу 4-10 капель концентрированного раствора аммиака до полного растворения осадка. Обратите внимание на окраску раствора, обусловленную образованием в растворе катиона гексаамминоникеля (2+). К полученному раствору добавить 1 мл насыщенного раствора бромида натрия (или бромида калия). Должен выпасть осадок комплексной соли: бромида гексаамминоникеля.
|
|
|
- 2NiSO4 + 2NH4OH = [NiOH]2SO4 + (NH4)2SO4
студенистый светло-зеленый осадок
2Ni2+ + 2SO42- + 2NH4+ + 2OH- = [NiOH]2SO4↓ + 2NH4+ + SO42-
2Ni2+ + SO42- + 2OH- = [NiOH]2SO4↓
- NiSO4 + 6NH4OH = [Ni(NH3)6]SO4 + 6H2O
мутно-голубой раствор
Ni2+ + SO42- + 6NH4+ + 6OH- = [Ni(NH3)6]2+ + SO42- + 6H2O
Ni2+ + 6NH4+ + 6OH- = [Ni(NH3)6]2+ + 6H2O
- [Ni(NH3)6]SO4 + 2KBr = [Ni(NH3)6]Br2 + K2SO4
мутный светло-синий осадок
[Ni(NH3)6]2+ + SO42- + 2K+ + 2Br- = [Ni(NH3)6]Br2↓ + 2K+ + SO42-
[Ni(NH3)6]2+ + 2Br- = [Ni(NH3)6]Br2↓
Вывод: реакция проходит, и в результате выпадает осадок бромида гексаамминоникеля. Катион гексаамминоникеля (2+) придает раствору голубую либо светло-синюю окраску.
Опыт 3. Образование амминокомплекса меди.
Налить в пробирку 3-5 капель раствора сульфата меди (II) и добавить по каплям концентрированный раствор аммиака. В первый момент выделяется осадок сульфата гидроксомеди (II), который затем растворяется вследствие образования амминокомплекса меди. Отметить окраску раствора, обусловленную присутствием в нём катионов тетраамминомеди (2+).
· CuSO4 + 2NH4OH = Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4
Cu2+ + SO42- + 2NH4+ + 2OH- = Cu(OH)2↓ + 2NH4+ + SO42-
белый осадок
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2↓
- Cu(OH)2 + 2NH4OH = [Cu(NH3)]SO4 + H2O
ярко-синий раствор
Cu2+ + 2OH- + 2NH4+ + 2OH- = [Cu(NH3)]2+ + SO42- + H2O
Вывод: катионы тетраамминомеди (2+) придают раствору ярко-синюю окраску.
Опыт 4. Получение комплексного йодида ртути.
Налить в пробирку 3-4 капли раствора нитрата ртути (II) и добавить 1-2 капли раствора йодида калия. Образуется осадок дийодида ртути. В пробирку по каплям добавить избыток раствора йодида калия до полного растворения полученного осадка, которое обусловлено образованием в растворе комплексных анионов тетрайодомеркурата (2-). Этот анион можно выделить в осадок ионами серебра или кобальта (2+). Разделить раствор тетрайодомеркурата на две части. В первую пробирку добавьте 1-2 капли раствора нитрата серебра, во вторую – раствор сульфата кобальта (II).
· Hg(NO3)2 + 2KJ = HgJ2 + 2KNO3+
апельсиново-оранжевый осадок
Hg2+ + 2NO3- + 2K+ + 2J- = HgJ2↓ + 2K+ + 2NO3-
Hg2+ + 2J- = HgJ2↓
· HgJ2 + 2KJ = K2[Hg(J)4]
Hg2+ + 2J- + 2K+ + 2J- = 2K+ + [Hg(J)4]2-
Hg2+ + 2J- + 2J- = [Hg(J)4]2-
тетрайодомеркурат (2-)
· K2[Hg(J)4] + 2Ag(NO3) = Ag2[Hg(J)4] + 2KNO3
мутный желто-зеленый осадок
2K+ + [Hg(J)4]2- + 2Ag+ + 2(NO3)- = Ag2[Hg(J)4]↓ + 2K+ + 2NO3-
[Hg(J)4]2-+ 2Ag+ = Ag2[Hg(J)4]↓
· K2[Hg(J)4] + CoSO4 = Co[Hg(J)4] + K2SO4
розовый осадок
2K+ + [Hg(J)4]2- + Co2+ + SO42- = Co[Hg(J)4]↓ + 2K+ + SO42-
[Hg(J)4]2- + Co2+ = Co[Hg(J)4]↓
Вывод: в ходе 2-ой реакции образовался анион тетрайодомеркурата (2-), который удалось успешно выделить в осадок при помощи ионов или кобальта (2+).
Опыт 5. Образование гидроксокомплекса цинка.
Налейте в пробирки 3-4 капли раствора сульфата цинка и добавьте по каплям 0,2 н. раствор гидроксида натрия, находящийся в штативе с реактивами, до выпадения осадка гидроксида цинка. Затем в вытяжном шкафу добавьте по каплям 6 н. раствор едкого натра до полного растворения осадка вследствие образования комплексного аниона тетрагидроксоцинка (2-).
· ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2 + Na2SO4
белый студенистый осадок
Zn2+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- = Zn(OH)2↓ + 2Na+ + SO42-
Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2↓
· Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + [Zn(OH)4]2-
Zn(OH)2 + 2OH- = [Zn(OH)4]2-
тетрагидроксоцинк (2-).
Вывод: реакция прошла, и образовался тетрагидроксоцинкат натрия.
II. Реакции с участием комплексных соединений, не сопровождающиеся разрушением комплексного иона.
Это реакции обмена, в которых комплексные ионы ведут себя аналогично анионам кислородосодержащих кислот, таким как SO42-, CO32- и т. п.
Опыт 6. Образование труднорастворимого гексацианоферрата ( III).
А. Налить в пробирку 3-4 капли раствора гексацианоферрата (II) калия K4[ Fe( CN)6]. Добавить 2-3 капли раствора трихлорида железа. Образовался осадок берлинской лазури. Реакция служит для обнаружения катионов Fe3+.
3K4[Fe(CN)6]+4FeCl3=Fe4[Fe(CN)6]3+12KCl
ярко-синий цвет
12K+ + 3[Fe(CN)6]4- + 4Fe3+ + 12Cl- = Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12K+ + 12Cl-
3[Fe(CN)6]4- + 3Fe2+ = Fe4[Fe(CN)6]3↓
Б. Налить в пробирку 3-4 капли раствора гексацианоферрата (III) калия K3[ Fe( CN)6]. Добавить 2-3 капли раствора сульфата железа (II). Образовался осадок, в прошлом веке именуемый турнбулевой синью.
- 2K3[Fe(CN)6] + 3FeSO4 = Fe3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4
ярко-синий цвет
6K+ +2[Fe(CN)6]3- + 3Fe2+ + 3SO42- = Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 6K+ + 3SO42-
2[Fe(CN)6]3- + 3Fe2+ = Fe3[Fe(CN)6]2↓
В настоящее время установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь – одно и то же вещество, а именно гексацианоферрат (III) железа (II) Fe3[ Fe( CN)6]2. Данная реакция служит для обнаружения катионов Fe2+.
Вывод: в ходе опытов мы получили два вещества ( берлинскую лазурь и турнбулеву синь), которые имеют одинакую формулу.
Опыт 7. Образование труднорастворимых гексацианоферратов ( II).
Налейте в две пробирки по 3-4 капли раствора гексацианоферрата (II) калия. В первую пробирку добавьте 2-3 капли раствора сульфата цинка, во вторую – столько же раствора сульфата меди (II).
- K4[Fe(CN)6] + 2ZnSO4 = Zn2[Fe(CN)6] + 2K2SO4
желто-зеленый осадок
4K+ + [Fe(CN)6]4- + 2Zn2+ + 2SO42- = Zn2[Fe(CN)6] ↓ + 4K+ + 2SO42-
[Fe(CN)6]4- + 2Zn2+ = Zn2[Fe(CN)6]↓
- K4[Fe(CN)6] + 2CuSO4 = Cu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4
бурый осадок
4K+ + [Fe(CN)6]4- + 2Cu2+ + 2SO42- = Cu2[Fe(CN)6] ↓ + 4K+ + 2SO42-
[Fe(CN)6]4- + 2Cu2+ = Cu2[Fe(CN)6] ↓
Вывод: при добавлении в гексацианоферрат (II) калия анионов цинка и меди (II) образуются осадки желто-зеленого и бурого осадков соответственно.
Опыт 8. Образование труднорастворимого гексанитрокобальтата ( III) натрия-калия.
Реакция служит для обнаружения в растворах катионов калия. Налейте в пробирку 3-4 капли раствора Na3[Co(NO2)6] и добавьте 2-3 капли раствора хлорида калия. Образуется комплексная соль K2Na[Co(NO2)6].
- Na3[Co(NO2)6] + 2KCl = K2Na[Co(NO2)6] + 2NaCl
оранжево-ржавый цвет
3Na+ + [Co(NO2)6]3- + 2K+ + 2Cl- = K2Na[Co(NO2)6]↓ + 2Na+ + 2Cl-
Na+ + [Co(NO2)6]3- + 2K+ = K2Na[Co(NO2)6]↓
Вывод: реакция проходит, в итоге образуется труднорастворимый гексанитрокобальтат (III) натрия-калия, имеющий оранжево-ржавый цвет.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 269; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!