Химия комплексных соединений элементов подгруппы хрома

Содержание

Введение

1. Литературный обзор. Элементы подгруппы хрома в комплексных соединениях

1.1 Строение комплексных соединений

1.2 Основные положения координационной теории А. Вернер

1.3 Номенклатура комплексных соединений

1.4 Классификация комплексных соединений

2. Теории химической связи в комплексных соединениях

2.1 Электростатическая теория

2.2 Метод

валентных связей (МВС)

2.3 Теория кристаллического поля (ТКП)

2.3.1 Расщепление d-орбиталей комплексообразователя под действием поля лигандов

2.3.2 Магнитные свойства комплексов с точки зрения ТКП

2.3.3 Энергия стабилизации кристаллическим полем

2.3.4 О правильных и искаженных структурах комплексов

2.3.5 ТКП и оптические свойства комплексов

3. Химия комплексных соединений элементов подгруппы хрома (на примере некоторых соединений)

3.1 Хром в комплексных соединениях

3.2 Вольфрам в комплексных соединениях

3.3 Молибден в комплексных соединения

4. Экспериментальная часть

4.1 Описание синтеза

4.2 Ход работы

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Роль и значение комплексных, или, как называют их иначе, координационных соединений в современно науке и технике трудно переоценить. Прежде всего, их очень много. Гораздо больше, чем простых соединений, из которых они образуются («complex- сложный, составной»). Только за последние десятилетия синтезировано громадное число новых комплексных соединений и количество их продолжает расти (многие соединения, традиционно рассматриваемые как простые, в реальных химических превращениях также ведут себя, как комплексные).

Комплексы широко используют при безотходной переработке минерального сырья, глубокой очистке сточных вод, то есть в решении важной проблемы сохранения окружающей среды.

Велика роль комплексов в биологии и медицине. Так, изучение строения и свойств комплексных соединений, содержащихся в живых организмах, например, гемоглобина и хлорофилла, привело к новой области – бионеорганической химии. В свою очередь, моделирование процессов, происходящих в живых организмах с участием комплексов, открывает новые возможности для лечения ряда заболеваний.

Таким образом, координационная химия – удивительная наука, находящаяся на стыке многих областей знаний и применений.

Так что же такое комплексные соединения? Каково их строение, и какими свойствами они обладают?

комплексный соединение лиганды вернер

1. Литературный обзор. Элементы подгруппы хрома в комплексных

соединениях

1.1 Основные положения координационной теории А. Вернера

Подобно тому как развитие химии было задержано флогистонной теорией, а развитие органической химии – представлениями о «жизненной силе», прогрессу в координационной химии сильно мешали попытки приспособить ее к несовершенным валентным теориям, оказавшимся полезными в развитии органической химии, хотя они не различали понятий валентности и координационного числа. Только благодаря одаренности швейцарского химика Альфреда Вернера координационная химия освободилась от своих цепей и был проложен путь для ее современного развития.

В 1893 г. Он сформулировал теорию, названную координациооной, которая позволила понять строение и некоторые свойства комплексных соединений.

Согласно теории А. Вернера, комплексные соединения – это вещества, образующиеся при сочетании молекул двух или нескольких простых соединений, способных к самостоятельному существованию.

Молекула комплексного соединения состоит из центрального атома – комплексообразователя, непосредственно связанного «побочной» (координационной) связью с группой нейтральных молекул или ионов, расположенных в пространстве в определенном порядке. Эти молекулы или ионы являются, как правило, донорами электронов и называются лигандами. Лиганды располагаются в пространстве определенным образом, а именно так, чтобы их взаимное отталкивание было минимальным.

Центральный атом с лигандами составляет в молекуле комплексного соединения ее внутреннюю координационную сферу, которую называют комплексным ионом или просто комплексом, и при обозначении заключают в квадратную скобку:

[Cr(CN)6]3-

Число лигандов называется координационным числом центрального атома. Например, Cr3+ - комплексообразователь имеет координационное число 6, так как непосредственно с ним связаны 6 молекулы CN-.

Координационные числа могут быть разные, например, 2, 3, 4, 5, 6 и так далее, но в настоящее время установлено что примерно 95% всех известных комплексов имеют координационные числа 4 с тетраэдрической или плоской квадратной конфигурацией и 6 – с правильной октаэдрической или искаженной октаэдрической конфигурацией.

Молекулы комплексных соединений, как и любых других классов, электронейтральны. Это значит, что комплексы, если представляют собой ионы, то они нейтрализованы соответствующим количеством противоположно заряженных простых ионов (К+, Сl-), связанных с комплексообразователем посредством «главной» валентности. Эти ионы составляют внешнюю координационную сферу комплексного соединения.

Следовательно, молекулы комплексных соединений, приведенных выше, нужно писать следующим образом: K3[Cr(CN)6].

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме степеней комплексообразователя и лигандов. Зная заряд комплексного иона, легко вычислить степень окисления центрального атома. . Так, в комплексном соединении H4[Wx(CN)8] заряд комплексного иона равен -4 . Отсюда алгебраическая сумма Х+8*(-1)=-4, тогда X=+4. Координационное число комплексообразователя W+4 соответственно равно 8. Лигандами соответственно выступают CN- -группы.

Если сумма зарядов комплексообразователя и всех лигандов равна 0, то такой комплекс не имеет внешней сферы. Пример такого комплекса- карбонил хрома Cr(CO)6 .

Центральные атомы (комплексообразователи)

Если написать электронные конфигурации центральных атомов или ионов, участвующих в комплексообразовании, то окажется, что для них характерно наличие одной или нескольких свободных орбиталей, которые могут предоставлять для образования ковалентных связей по донорно-акцепторному механизму и выступать, таким образом, в качестве акцепторов.

Центральной частицей в комплексном соединении может быть любой элемент ПС: Металлы или Неметаллы положительных, отрицательных и нейтральных степенях окисления.

Роль центральных частиц в подавляющем большинстве случаев играют ионы Металлов, но наиболее частые комплексообразователи – это ионы переходных Металлов, так как большинство из них имеет значительное число вакантных орбиталей.

Многие свойства координационных соединений (магнетизм, устойчивость, цвет и др.) зависят от природы центрального атома. При характеристике комплексообразователей наиболее важными являются: электронная конфигурация (далее будем обозначать как е-конфигурация), размер, степень окисления, ионный потенциал (отношение заряда иона к его радиусу).

Лиганды

Лигандами являются либо отрицательно заряженные ионы, либо полярные молекулы. Имея одну или несколько неподеленных пар электронов, соответствующие атомы могут выступать в качестве доноров при координации. Виды Лигандов. Атомы почти всех неметаллов могут быть донорами, входя в состав ионов или молекул и непосредственно связываясь с центральной частицей:

 Скачать реферат