Материал: Химия Часть 3
СОДЕРЖАНИЕ
Коллигативные свойства растворов
Давление насыщенного пара. Закон Рауля
Биологическое значение осмотического давления
Варианты задач для самостоятельного решения
Количественные характеристики буферных систем
Биологическая роль буферных систем Буферные системы крови
Варианты задач для самостоятельного решения Вариант № 1
Произведение растворимости (пр)
Условия образования и растворения осадка
Смещение гетерогенного равновесия
Биологическая роль гетерогенных равновесий
Варианты задач для самостоятельного решения
Строение комплексных соединений
Основные характеристики комплексных соединений
Классификация комплексных соединений
Природа химической связи в комплексных соединениях
Изомерия комплексных соединений
Номенклатура комплексных соединений
Ионные равновесия в растворах комплексных соединений
Хелаты и внутрикомплексные соединения
Биологическая роль комплексных соединений
Токсикологическая роль комплексообразования
Решение.
Ионы Ag+ образуются в растворе в результате вторичной диссоциации комплексной соли:
[Ag(CN)2] ⇄ Ag+ + 2CN.
Рассчитаем концентрацию ионов Ag+ в исходном растворе:
Аналогично решению предыдущей задачи:
;
.
Тогда выражение для константы нестойкости принимает вид:
.
Отсюда:
При добавлении избытка KCN равновесие вторичной диссо-циации, согласно принципу Ле Шателье, сместится влево. Это означает, что концентрация ионов Ag+ в растворе уменьшится, а концентрация комплексных ионов [Ag(CN)2] увеличится.
Обозначим
изменившиеся концентрации ионов [ ]
и из выражения для
получим:
.
Так как степень диссоциации комплексного иона очень мала, то концентрацию ионов CN в растворе можно принять равной концентрации KCN, т.е.:
Так как диссоциация комплексного иона в присутствии CN практически подавлена, то изменением ее величины можно пренеб-речь и считать:
.
Отсюда:
Таким образом, соотношение концентраций ионов Ag+ в растворах составит:
6. Имеется
раствор комплексной соли [Cu(NH3)4]Cl2
с молярной концентрацией
0,01
моль/л, в 100 мл которого дополнительно
содержится 0,034 г аммиака. Рассчитать
массу ионов Cu2+
в 10 л этого раствора, если
([Cu(NH3)4]2+)
= 9,3·10−13.
Решение.
Поскольку первичная диссоциация [Cu(NH3)4]Cl2 протекает полностью:
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)4]2+
+ 2Cl,
а
диссоциация комплексного иона протекает
в незначительной степени (ввиду малой
величины
.):
[Cu(NH3)4]2+ ⇄ Cu2+ + 4NH3,
то в растворе концентрация комплексных ионов практически равна концентрации самой соли:
Количество аммиака, образовавшегося в результате диссоциации комплексного иона, также пренебрежимо мало по сравнению с уже имеющимся в растворе. Поэтому:
Из
выражения для
:
,
получим:
Отсюда:
7. Рассчитать
концентрации катионов калия и ртути в
растворе K2[HgI4]
с молярной концентрацией
0,025
моль/л, содержащем 16,6 г KI
в
800 мл этого раствора, если
([НgI4]2)
=
6,7·1029.
Решение.
Ионы K+ образуются в результате первичной диссоциации комплекса:
K2[HgI4]
[HgI4]2
+ 2K+,
и диссоциации KI:
KI
K+
+ I.
Из стехиометрических соотношений видно, что:
Таким образом, концентрация ионов K+ равна:
Концентрацию
ионов Hg2+
найдем из выражения для
:
Аналогично решению предыдущей задачи:
Отсюда:
8. Найти соотношение концентраций ионов комплексообразова-телей в растворах [Co(NH3)4]2+ и [Cd(CN)4]2 с равными концентра-циями комплексных ионов, если значения констант нестойкости, соответственно, равны: 8,5·106 и 7,8·1018.
Решение.
Из уравнений вторичной диссоциации:
[Co(NH3)4]2+ ⇄ Co2+ + 4NH3,
[Cd(CN)4]2 ⇄ Cd2+ + 4CN.
видно, что:
[NH3] = 4∙[(Co2+],
[CN] = 4∙[Cd2+].
Таким образом, выражения для констант нестойкости имеют вид:
Разделив
одно выражение на другое с учетом того,
что
получим:
.
Отсюда:
9. Сравнить
концентрации ионов Al3+
в растворах K[Al(OH)4]
с pH
= 9 и с pH
= 11, если молярная концентрация комплекса
в обоих случаях равна 0,01 моль/л.
([Al(OH)4])
= 1,11033.
Решение.
Ионы Al3+ образуются в растворе в результате вторичной диссоциации комплексной соли:
[Al(OH)4] ⇄ Al3+ + 4OH.
Концентрацию ионов Al3+ в растворе можно рассчитать из выражения для константы нестойкости:
.
Концентрацию комплексного иона можно считать приблизи-тельно равной концентрации комплексной соли:
Концентрации гидроксид-ионов в обоих растворах найдем, исходя из значений pH:
Тогда в первом растворе:
Во втором растворе
Таким образом, соотношение концентраций ионов Al3+ в растворах составляет:
10. Вычислить
изменение энергии Гиббса при 250С
для процесса диссоциации комплексного
иона [Cd(CN)4]2,
если
.
Решение.
В соответствии с формулой (3):
Положительная
величина
означает, что диссоциация комплексного
иона [Cd(CN)4]2
при стандартной температуре возможна
лишь в очень незначительной степени.
11. Диссоциация
комплексного иона [Cu(CN)2]
при 250С
сопровождается изменением энергии
Гиббса G0
= 137,0 кДж/моль. Рассчитать величины
.
и
.
Решение.
В соответствии с формулой (3):
Отсюда:
Вопросы для самоконтроля
1. Какие химические соединения называются комплексными? Назовите составные части комплексного соединения. Приведите при-меры.
2. Из каких компонентов состоит внутренняя сфера комплексного соединения?
3. Какие частицы могут выступать в роли комплексообразо-вателя? Укажите основные характеристики комплексообразователя.
4. Какие частицы могут выступать в роли лигандов? Могут ли ионы H+ входить в состав комплексного соединения в виде лигандов?
5. Что такое дентатность? Приведите примеры монодентатных, бидентатных, полидентатных и амбидентатных лигандов.
6. От каких факторов зависит координационное число?
7. Какой механизм образования химической связи реализуется во внутренней сфере?
8. Определить заряд и координационное число комплексообразо-вателя в следующих комплексных соединениях:
K3[Cr(C2O4)3], [Pt(NH3)2Cl2], KFe3+[Fe(CN)6], [Al(H2O)6]2(SO4)3, Cs[Co(H2O)3Br3], K[AuCl3OH], Na2[Pd(CN)4], K4[Co2(C2O4)4(OH)2]
9. Что входит в состав внешней сферы?
10. Каким типом химической связи связаны между собой внут-ренняя и внешняя сферы?
11. Встречаются ли комплексные соединения, не содержащие внешней сферы?
12. Какие способы классификации комплексных соединений вам известны? Приведите примеры.
13. Какие типы гибридизации электронных орбиталей вам известны? Приведите примеры.
14. Комплексный ион [Cu(NH3)2]+ имеет линейное строение. Какой тип гибридизации реализуется в данном случае?
15. Комплексный ион [Zn(NH3)4]2+ имеет тетраэдрическую струк-туру. Какой тип гибридизации реализуется в данном случае?
16. Почему ион [Ni(NH3)4]2+ имеет тетраэдрическое строение, а [Ni(CN)4]2 представляет собой плоский квадрат?
17. Какие типы изомерии комплексных соединений вам известны? Определите тип изомерии в следующих парах комплекс-ных соединений:
а) [Cr(H2O)6]Cl3 и [Cr(H2O)5Cl]Cl2H2O
б) [Co(NH3)4ClNO3]Cl и [Co(NH3)4Cl2]NO3
в) цис-K2[PtCl2(NO2)4] и транс-K2[PtCl2(NO2)4]