Как составить формулу соединения катионов с анионами

Формулы ионных соединений

На чтение 4 мин. Просмотров 17 Опубликовано 01.06.2021

Ионные соединения образуются, когда положительные и отрицательные ионы разделяют электроны и образуют ионную связь. Сильное притяжение между положительными и отрицательными ионами часто приводит к образованию кристаллических твердых частиц с высокими температурами плавления. Ионные связи образуются вместо ковалентных связей, когда существует большая разница в электроотрицательности между ионами. Положительный ион, называемый катионом, указан первым в формуле ионного соединения, за ним следует отрицательный ион, называемый анионом. У сбалансированной формулы нейтральный электрический заряд или чистый заряд равен нулю.

Содержание

1. Определение формулы ионного соединения
2. Примеры ионных соединений
3. Ссылки

Определение формулы ионного соединения

Конюшня ионное соединение электрически нейтрально, где электроны распределяются между катионами и анионами, образуя внешние электронные оболочки или октеты. Вы знаете, что у вас есть правильная формула для ионного соединения, когда положительный и отрицательный заряды на ионах одинаковы или «нейтрализуют друг друга».

Здесь это шаги для написания и уравновешивания формулы:

1. Определите катион (часть с положительным зарядом). Это наименее электроотрицательный (наиболее электроположительный) ион. Катионы включают металлы, и они часто находятся в левой части таблицы Менделеева.
2. Определите анион (часть с отрицательным зарядом). Это самый электроотрицательный ион. Анионы включают галогены и неметаллы. Имейте в виду, что водород может идти любым путем, неся положительный или отрицательный заряд.
3. Сначала напишите катион, а затем анион.
4. Отрегулируйте нижние индексы у катион и анион, так что чистый заряд равен 0. Напишите формулу, используя наименьшее целочисленное соотношение между катионом и анионом к сбалансированному заряду.

Чтобы сбалансировать формулу, нужно немного проб и ошибок, но эти советы помогут ускорить процесс. С практикой становится легче!

• Если заряды катиона и аниона равны (например, + 1/-1, +2 /-2, + 3/-3), затем объедините катион и анион в соотношении 1: 1. Примером является хлорид калия KCl. Калий (K ⁺ ) имеет заряд 1-, а хлор (Cl ^– ) имеет заряд 1-. Обратите внимание, что вы никогда не пишете нижний индекс 1.
• Если заряды катиона и аниона не равны, добавьте нижние индексы к ионам по мере необходимости, чтобы сбалансировать заряд. Полный заряд каждого иона – это индекс, умноженный на заряд. Отрегулируйте индексы, чтобы сбалансировать плату. Примером является карбонат натрия, Na ₂ CO ₃ . Ион натрия имеет заряд +1, умноженный на нижний индекс 2, чтобы получить общий заряд 2+. Карбонат-анион (CO ₃ ^-2 ) имеет 2-заряд, поэтому дополнительного индекса нет.
• Если вам нужно добавить индекс к многоатомному иону, заключить его в круглые скобки, чтобы было ясно, что индекс применяется ко всему иону, а не к отдельному атому. Примером является сульфат алюминия Al ₂ (SO ₄ ) ₃ . Скобка вокруг сульфат-аниона указывает на то, что три из 2-сульфат-иона необходимы для уравновешивания 2 из 3+ заряженных катионов алюминия.

Примеры ионных соединений

Многие известные химические вещества являются ионными соединениями. Металл, связанный с неметаллом, – явный признак того, что вы имеете дело с ионным соединением. Примеры включают соли, такие как поваренная соль (хлорид натрия или NaCl) и сульфат меди (CuSO ₄ ). Однако катион аммония (NH ₄ ⁺⁾ образует ионные соединения, даже если он состоит из неметаллов.

Название соединения	Формула	Катион	Анион
фторид лития	LiF	Li +	F –
хлорид натрия	NaCl	Na +	Cl –
хлорид кальция	CaCl 2	Ca 2+	Cl –
оксид железа (II)	FeO	Fe 2+	O 2-
сульфид алюминия	Al 2 S 3	Al 3+	S 2-
сульфат железа (III)	Fe 2 (SO 3 ) 3 b>	Fe 3+	SO 3 2-

Ссылки

• Аткинс , Питер; де Паула, Хулио (2006). Физическая химия Аткинса (8-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-870072-2.
• Brown, Theodore L .; LeMay, H. Eugene, Jr; Bursten, Bruce E .; Лэнфорд, Стивен; Сагатис, Далиус; Даффи, Нил (2009). Химия: центральная наука: широкая перспектива (2-е изд.). Frenchs Forest, N.S.W .: Pearson Australia. ISBN 978-1-4425-1147-7.
• Фернелиус, У. Конард (ноябрь 1982 г.). «Цифры в химических названиях». Журнал химического образования . 59 (11): 964. doi: 10.1021/ed059p964
• Международный союз чистой и прикладной химии, Отдел химической номенклатуры (2005). Нил Г. Коннелли (ред.). Номенклатура неорганической химии: Рекомендации ИЮПАК 2005 г. . Кембридж: RSC Publ. ISBN 978-0-85404-438-2.
• Зумдал, Стивен С. (1989). Химия (2-е изд.). Лексингтон, Массачусетс: округ Колумбия Хит. ISBN 978-0-669-16708-5.

• 

  Свойства ионного соединения, объяснение

• 

  Определение и примеры полярной связи

• 

  Примеры ионных связей и соединений

• 

  Почему образование ионных соединений является экзотермическим

• 

  Общая таблица анионов и список формул

• 

  Определение и примеры сбалансированного уравнения

• 

  Соединения с ионными и ковалентными связями

• 

  Прогнозирование формул ионных соединений

• 

  Определение и примеры анионов

• 

  Разница между катионом и анионом

• Определение ионов в химии

• 

  Определение соединения в химии

• 

• 

  Прогнозирование формул соединений с многоатомными ионами

• 

  Как назвать ионные соединения

• 

  Как сбалансировать химические уравнения

С
12. Названия соединений с
комплексными катионами строятся
так же, как и 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 катион не
простой, а комплексный.

Названия комплексных
катионов состоят
из числа и названия лигандов и названия
комплексообразователя (для многоядерных
комплексов – с указанием их числа).
Обозначение степени окисления
комплексообразователя дают римскими
цифрами в скобках после названия (по
способу Штока):

[Ag(NH₃)₂]⁺  катион
диамминсеребра(I) 
[Cr₂(NH₃)₉(OH)₂]⁴⁺  катион
дигидроксононаамминдихрома(III) 
[Mn(H₂O)₆]²⁺  катион
гексааквамарганца(II) 
[Pt(en)₂]²⁺  катион
бис(этилендиамин)платины(II)

В
случае неизвестной степени окисления
комплексообразователя указывают заряд
всего катиона в скобках арабскими
цифрами (по
способу Эвенса – Бассетта).
Например:

[Hg₂(H₂O)₂]²⁺  катион
диаквадиртути(2+) 
[Nb₆Cl₁₂]⁺  катион
додекахлорогексаниобия(1+)

Названия
соединений, включающих комплексный
катион:

[Hg₂(H₂O)₂](NO₃)₂ –
нитрат диаквадиртути(2+) 
[Mn(H₂O)₆]
SO₄  сульфат
гексааквамарганца(II) 
[Ag(NH₃)₂]OH  гидроксид
диамминсеребра(I) 
[Cr₂(NH₃)₉(OH)₂]Cl₄  хлорид дигидроксононаамминдихрома(III)

2.5. Комплексные анионы

С
13. 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
ряда элементов-комплексообразователей
вместо русских используются корни
их латинских названий:

Ag  аргент-
; Au  аур-
; Cu  купр-
; Fe  ферр-
; Hg  меркур-
; Mn  манган-
;

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:

K₂[HgI₄]
– тетраиодомеркурат(II)
калия 
H[Sb(OH)₆]  гексагидроксостибат(V)
водорода 
Na[Ag(CN)₂]  дицианоаргентат(I)
натрия 
(NH₄)₂[PtCl₆]  тетрахлороплатинат(IV)
аммония 
С 14 УПРАЖНЕНИЯ.

2.6. Мостиковые группы и многоядерные комплексы

Названию мостиковых
групп предшествует
греческая буква  (мю),
которая повторяется перед названием
мостикового лиганда каждого вида. При
перечислении лигандов сначала
называют мостиковые в
порядке их усложнения, затем немостиковые в
полном соответствии с ранее установленным
порядком, а после этого – комплексообразователи с
указанием их числа. Если в комплексе
имеются одинаковые фрагменты, это тоже
может быть отражено в названии. Примеры:

[(NH₃)₅Co
– NH₂ –
Co(NH₃)₅]Cl₅

хлорид
(-амидо)-декаамминдикобальта(III)
или 
хлорид (-амидо)-бис{пентаамминкобальта(III)}

ди(-хлоро)-тетрахлородиалюминий 
или
ди(-хлоро)-бис(дихлороалюминий)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Как известно, металлы имеют свойство терять электроны и, тем самым, образовывать катионы. Положительно заряженные ионы металлов могут находиться в окружении анионов или нейтральных молекул, образуя частицы, называемые комплексными и способные к  самостоятельному существованию в кристалле или растворе. А соединения, содержащие в узлах своих кристаллов комплексные частицы, называются комплексными соединениями.

Структура комплексных соединений

1. Большинство комплексных соединений имеют внутреннюю и внешнюю сферы. Записывая химические формулы комплексных соединений, внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. Например, в комплексных соединениях К[Al(OH)₄] и [Ca(NH₃)₈]Cl₂, внутренней сферой являются группы атомов (комплексы) — [Al(OH)₄]^— и [Ca(NH₃)₈]²⁺, а внешней сферой —  ионы К⁺ и Сl^– соответственно.
2. Центральный атом или ион внутренней сферы называют комплексообразователем. Обычно, в качестве комплексообразователей выступают атомы или ионы металлов с достаточным количеством свободных орбиталей – это p-, d-, f- элементы: Cu²⁺, Pt²⁺, Pt⁴⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Al³⁺и др. Но это может быть и атомы элементов, образующих неметаллы. Заряд комплексообразователя обычно положительный, но также может быть отрицательным или равным нулю и равен сумме зарядов всех остальных ионов.  В приведенных выше примерах комплексообразователями являются ионы Al³⁺и Ca²⁺.
3. Комплексообразователь окружен и связан сигма-связью с ионами противоположного знака или нейтральными молекулами, так называемыми лигандами. В качестве лигандов в комплексных соединениях могут выступать такие анионы, как F^– , OH^–, CN^–, CNS^–, NO₂^–, CO₃^2–, C₂O₄^2–и др., или нейтральные молекулы Н₂О, NН₃, СО, NО и др. В наших примерах это – ионы OH^— и молекулы NH₃. Количество лигандов в различных комплексных соединениях лежит в пределах от 2 до 12. А само число лигандов (число сигма-связей) называется координационным числом (к.ч.) комплексообразователя. В рассматриваемых примерах к.ч. равно 4 и 8.
4. Заряд комплекса (внутренней сферы) определяется как сумма зарядов комплексообразователя и лигандов.
5. Внешнюю сферу образуют ионы, связанные с комплексом ионной или межмолекулярной связью и имеющие заряд, знак которого противоположен знаку заряда комплексообразователя. Числовое значение заряда внешней сферы совпадает с числовым значением заряда внутренней сферы. В формуле комплексного соединения записываются они за квадратными скобками. Внешняя сфера может и вовсе отсутствовать, в случае, если внутренняя сфера нейтральна. В приведенных примерах, внешнюю сферу образуют 1 ион K⁺ и 2 иона Cl^— соответственно.

Классификация комплексных соединений

Основываясь на различных принципах, комплексные соединения можно классифицировать различными способами:

По электрическому заряду: катионные, анионные и нейтральные комплексы

• Катионные комплексы имеют положительный заряд и образуются если вокруг положительного иона координированы нейтральные молекулы. Например, [Al(H₂O)₆]Cl₃, [Ca(NH₃)₈]Cl₂
• Анионные комплексы имеют отрицательный заряд и образуются, если вокруг положительного иона координированы атомы с отрицательной степенью окисления. Например, К[Al(OH)₄], K₂[BF₄]
• Нейтральные комплексы имеют заряд равный нулю и не имеют внешней сферы. Они могут образоваться при координации вокруг атома молекул, а также при одновременной координации вокруг центрального положительно заряженного иона отрицательных ионов и молекул.

По количеству комплексообразователей

• Одноядерные – комплекс содержит один центральный атом, например, K₂[Be(SO₄)₂]
• Многоядерные — комплекс содержит два и более центральных атомов, например, [CrFe(NH₃)₆(CN)₆]

По типу лиганда

• Гидраты – содержат акво-комплексы, т.е. в качестве лигандов выступают молекулы воды. Например, [Cr(H₂O)₆]Br₃, [Co(H₂O)₆]Br₂
• Аммиакаты – содержат аммин-комплексы, в которых в качестве лигандов выступают молекулы аммиака (NН_3­). Например, [Zn(NH₃)₄]Cl₂, [Ag(NH₃)₂]Cl
• Карбонилы – в таких комплексных соединениях, в качестве лигандов выступают молекулы монооксида углерода. Например, [Ni(CO)₄], .
• Ацидокомплексы – комплексные соединения, содержащие в качестве лигандов кислотные остатки как кислородсодержащих, так и бескислородных кислот (F^–, Cl^–, Br^–, I^–, CN^–, NO₂^–, SO₄^2–, PO₄^3–и др., а также ОН^–). Например, K₄[Ni(CN)₆], Na₂[FeCl₄]
• Гидроксокомплексы— комплексные соединения, в которых в качестве лигандов выступают гидроксид-ионы: K₂[Zn(OH)₄], Cs₂[Sn(OH)₆]

Комплексные соединения могут содержать лиганды, относящиеся к различным классам приведенной классификации. Например: К[Pt(H₂O)­₃Br₃], [Cr(NH₃)₄Br₂]Br

По химическим свойствам: кислоты, основания, соли, неэлектролиты:

• Кислоты — H[AuBr₄], H₂[PtCl₆]
• Основания — [Cu(NH₃)₄](OH)₂,[Ag(NH₃)₂]OH
• Соли — Cs₃[Al(OH)₆], [Ni(H2O)₄]Cl₂
• Неэлектролиты — [Pt(NH₃)₂Cl₂]

По количеству мест, занимаемых лигандом в координационной сфере

В координационной сфере лиганды могут занимать одно или несколько мест, т.е. образовывать с центральным атомом одну или несколько связей. По этому признаку различают:

• Монодентатные лиганды – это такие лиганды как молекулы Н₂О, NH₃, CO, NO и др. и ноны CN⁻, F⁻, Cl⁻, OH⁻, SCN⁻, и др.
• Бидентатные лиганды. К такому типу лигандов относятся ионы H₂N—CH₂—COO⁻, СО₃²⁻, SO₄²⁻, S₂O₃²⁻, молекула этилендиамина H₂N—CH₂—CH₂—H₂N (сокращенно en).
• Полидентатные лиганды. Это, например, органические лиганды, содержащие несколько групп — CN или  -COOH (ЭДТА). Некоторые полидентантные лиганды способны образовать циклические комплексы, называемые хелатными (например, гемоглобин, хлорофилл и др.)

Номенклатура комплексных соединений

Чтобы записать формулу комплексного соединения, необходимо помнить, что, как и любое ионное соединение, вначале записывается формула катиона, а после – формула аниона. При этом, формулу комплекса записывают в квадратных скобках, где вначале записывают комплексообразователь, затем лиганды.

А вот несколько правил, следуя которым составить название комплексного соединения не составит никакого труда:

1. В названиях комплексных соединений, как и ионных солей, первым указывают анион, а затем – катион.
2. В названии комплекса сначала указывают лиганды, а после – комплексообразователь. Лиганды перечисляют в алфавитном порядке.
3. Нейтральные лиганды называются также, как молекулы, к анионным лигандам прибавляют окончание –о. В таблице ниже даны названия наиболее распространенных лигандов

Лиганд	Название лиганда	Лиганд	Название лиганда
en	этилендиамин	O2-	Оксо
H2O	Аква	H—	Гидридо
NH3	Аммин	H+	Гидро
CO	Карбонил	OH—	Гидроксо
NO	Нитрозил	SO42-	Сульфато
NO—	Нитрозо	CO32-	Карбонато
NO2—	Нитро	CN—	Циано
N3—	Азидо	NCS—	Тиоционато
Cl—	Хлоро	C2O42-	Оксалато
Br—	Бромо

4. Если количество лигандов больше единицы, то их число указывают греческими приставками:

2-ди-, 3-три-, 4-тетра-, 5-пента-, 6-гекса-, 7-гепта-, 8-окта-, 9-нона-, 10-дека-.

5. Если же в названии самого лиганда уже присутствует греческая приставка, то название лиганда записывают в скобках и к нему прибавляют приставку типа:

2-бис-, 3-трис-, 4-тетракис-, 5-пентакис-, 6-гексакис-.

Например, соединение [Co(en)₃]Cl₃ называют – трис(этилендиамин)кобальт(III).

6. Названия комплексных анионов оканчиваются суффиксом – ат

После названия металла в скобках указывают римскими цифрами его степень окисления.

Например, назовем комплексные соединения:

[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl

Начнем с лигандов: 4 молекулы воды обозначаются как тетрааква, а 2 хлорид-иона – как дихлоро.

Далее указываем комплексообразователь – это хром и его степень окисления равна III.

Наконец, анионом в данном соединении является хлорид-ион.

Итак, полное название таково – хлорид тетрааквадихлорохрома(III)

K₄[Ni(CN)₄]

Начнем с лигандов: в комплексном анионе содержится 4 лиганда CN^—, которые называются тетрациано.

Далее указываем комплексообразователь – это никель и его степень окисления равна нулю.

Так как металл входит в состав комплексного аниона, то он называется никелат(0).

Итак, полное название таково – тетрацианоникелат(0) калия

Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.

Состав комплексных соединений

Номенклатура комплексных соединений

Реакции образования комплексных соединений

Реакции разрушения комплексных соединений

Диссоциация комплексных соединений

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Состав комплексных соединений

Рис. 1. Состав комплексного соединения

Комплексное соединение, рисунок 1, состоит из внутренней и внешней сферы. Центральная частица, вокруг которой расположены окружающие ее лиганды, называется комплексообразователем. Число лигандов комплексообразователя называется координационным числом.

Номенклатура комплексных соединений

Комплексное соединение может состоять из комплексного катиона, комплексного аниона или может быть нейтральным.

Соединения с комплексными катионами. Вначале называют внешнесферный анион, затем перечисляют лиганды, затем называют комплексообразователь в родительном падеже (ему дается русское название данного элемента). После названия комплексообразователя в скобках римской цифрой указывается его степень окисления.

К латинскому названию анионного лиганда добавляется окончание “о” (F^— — фторо, Cl^— -хлоро, ОН^— — гидроксо, CN^— — циано и т.д). Аммиак обозначают термином “аммин”, СО – карбонил, NO – нитрозил, H₂O – аква.

Число одинаковых лигандов называют греческим числительным: 2 –ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 7 – гепта и т.д.

[Cu(NH₃)₄]SO₄ – сульфат тетраамминмеди (II),

[Ni(H₂O)₆]Cl₂ – хлорид гексаакваникеля (II).

Вначале перечисляют лиганды анионные, затем нейтральные, затем катионные. Например,

[Pt(NH₃)₅Cl]Cl₃ – хлорид хлоропентаамминплатины (IV) .

Если в комплексе имеются несколько лигандов одинакового знака заряда, то они называются в алфавитном порядке:

[CoCl₂(H₂O)(NH₃)₃]Cl – хлорид дихлороакватриамминкобальта (III).

Соединения с комплексными анионами. Вначале называют комплексный анион в именительном падеже: перечисляют лиганды, затем комплексообразователь (ему дается латинское название и к названию добавляется окончание “ат”). После названия комплексообразователя указывается его степень окисления. Затем в родительном падеже называется внешнесферный катион.

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат (II) натрия;

K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (II) калия;

K₂[СuCl₄] – тетрахлорокупрат (II) калия.

Соединения без внешней сферы. Вначале называют лиганды, затем комплексообразователь в именительном падеже с указанием его степени окисления. Все название пишется слитно.

[Ni(CО)₄] – тетракарбонилникель (0);

[Pt(NH₃)₂Cl₄] – тетрахлородиамминплатина (IV).

Реакции образования комплексных соединений

Комплексные соединения обычно получают действием избытка лигандов на содержащее комплексообразователь соединение. Координационное число, как правило, в 2 раза больше степени окисления комплексообразователя. Из этого правила бывают, однако, исключения.

Образование гидроксокомплексов.

AlCl₃ + 6NaOH_(изб) = Na₃[Al(OH)₆] + 3NaCl

AlCl₃ + 4NaOH_(изб) = Na[Al(OH)₄] + 3NaCl

ZnSO₄ + 4NaOH_(изб) = Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄

Образование комплексных солей.

Если комплексообразователем является Fe²⁺ или Fe³⁺, то координационные числа в обоих случаях равны шести:

FeCl₂ + 6KCN_(изб) = K₄[Fe(CN)₆] + 2KCl

Fe₂(SO₄)₃ + 12KCN_(изб) = 2 K₃[Fe(CN)₆] + 3K₂SO₄

Координационные числа ртути и меди, как правило, равны четырем:

Hg(NO₃)₂ + 4KI_(изб) = K₂[HgI₄] + 2KNO₃

CuCl₂ + 4NH_3(изб) = [Cu(NH₃)₄]Cl₂

Для большинства аква- и амминных комплексов ионов d-элементов координационное число равно шести:

NiCl₂ + 6NH_{3 (изб)} = [Ni(NH₃)₆]Cl₂

Реакции разрушения комплексных соединений

Разрушение комплексных соединений происходит в результате:

• • • образования малорастворимого соединения с комплексообразователем:

[Cu(NH₃)₄]SO₄ + Na₂S = CuS↓ + 4NH₃↑ + Na₂SO₄

• • • образования более прочного комплексного соединения с комплексообразователем или с лигандом:

[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4KCN_(изб) = K₂[Cu(CN)₄] + 4NH₃↑ + K₂SO₄

[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4HCl = 4NH₄Cl + CuSO₄

• • • образования малодиссоциированного электролита:

Na₂[Zn(OH)₄] + 4HCl_(изб) = 2NaCl + ZnCl₂ + 4H₂O

• • • действия любой сильной кислоты на гидрокомплексы; в этом случае образуется соль и вода:

К₃[Al(OH)₆] + 6HCl_(изб) = 3KCl + AlCl₃ + 6H₂O

• • • нагревания некоторых комплексных соединений:

[Cu(NH₃)₄]SO₄ → CuSO₄ + 4NH₃↑

Na[Al(OH)₄] → NaAlO₂ + 2H₂O

• • • окислительно-восстановительных реакций:

2Na[Ag(CN)₂] + Zn = Na₂[Zn(CN)₄] + 2Ag

6K₄[Fe(CN)₆] +K₂Cr₂O₇ +7H₂SO₄=6K₃[Fe(CN)₆] +Cr₂(SO₄)₃ +4K₂SO₄ +7H₂O

Диссоциация комплексных соединений

Комплексные соединения в водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы. В то же время комплексный ион диссоциирует в незначительной степени как ассоциированный электролит. Количественной характеристикой диссоциации внутренней сферы в растворе является константа нестойкости, представляющая собой константу равновесия процесса диссоциации комплексного иона.

Например, в растворе комплексное соединение [Ni(NH₃)₆]SO₄ диссоциирует следующим образом:

[Ni(NH₃)₆]SO₄ = [Ni(NH₃)₆]²⁺ + SO₄^2-

Для комплексного иона [Ni(NH₃)₆]²⁺, диссоциирующего по уравнению

[Ni(NH₃)₆]²⁺ → Ni²⁺ + 6NH₃ 

константа равновесия процесса диссоциации носит название константы нестойкости К_н. Для рассматриваемого процесса К_н равна

К_н = [Ni²⁺]·[NH₃]⁶ / [[Ni(NH₃)₆]²⁺]                      (1)

Величина, обратная К_н, называется константой устойчивости:

К_у = 1/К_н                      (2)

Она представляет собой константу равновесия процесса образования комплексного иона:

Ni²⁺ + 6NH₃ ↔ [Ni(NH₃)₆]²⁺

Константа нестойкости К_н связана с изменением энергии Гиббса процесса диссоциации комплекса уравнением:

ΔG_T^о = — RTln К_н                      (3)

Примеры решения задач:

Задача 1. Вычислите:

1) Концентрацию ионов NO₃^— в 0,01 М растворе [Ag(NH₃)₂]NO₃.

2) Концентрацию Ag⁺ в 0,01 М растворе [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащем 2 моль/л избыточного аммиака,
если К_н[Ag(NH₃)₂]⁺ = 5,7× 10^— 8 при 298 К.

3) Величину ΔG^o₂₉₈ процесса диссоциации комплексного иона.

Решение:

1)

[Ag(NH₃)₂]NO₃ = [Ag(NH₃)₂]⁺ + NO₃^— 

[NO₃^— ] = 0,01М, поскольку комплекс диссоциирует как сильный электролит на комплексный ион и ионы внешней сферы.

2) Комплексный ион диссоциирует незначительно:

[Ag(NH₃)₂]⁺ → Ag⁺ + 2NH₃

Положение равновесия комплексного иона в присутствии избытка NH₃ еще больше смещено влево.

Пусть продиссоциировало x моль/л комплексного иона, тогда образовалось x моль/л ионов Ag⁺ и 2x моль/л аммиака. Суммарная концентрация аммиака равна (2x+2) моль/л. Концентрация недиссоциированного комплексного иона [Ag(NH₃)₂]⁺ составляет: (0,01–x) моль/л.

Концентрация аммиака, связанная с диссоциацией комплексного иона, ничтожно мала по сравнению с избытком аммиака. Доля комплексного иона, подвергшегося диссоциации, также ничтожно мала. Значит,

x = 1,43× 10^{— 10}

Следовательно, [Ag⁺] = 1,43× 10^— 10 моль/л.

Константа нестойкости связана с изменением энергии Гиббса процесса диссоциации [Ag(NH₃)₂]⁺ уравнением:

ΔG^о_T = — RTln К_н .

Значит, при Т = 298 К получаем:

ΔG^о₂₉₈ = — 8,314× 298× ln5,7× 10^— 8 = 41326 Дж = 413,3 кДж.

Задача 2. Произойдет ли осаждение AgCl при сливании 0,01М раствора [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащего 2 моль/л избыточного NH₃, с равным объемом 0,5М раствора KCl, если при 298 К ПР(AgCl) = 1,73× 10^— 10, К_н.[Ag(NH₃)₂]⁺ = 5,7× 10^— 8.

Решение. Осадок выпадет при условии: [Ag⁺][Сl^— ] > ПР(AgCl), т.е. если произведение концентраций ионов Ag⁺ и Сl^— в растворе будет больше ПР, то раствор окажется пересыщенным и из него будет выпадать осадок.

После смешения равных объемов растворов концентрации [Ag(NH₃)₂]NO₃, NH₃ и KCl уменьшатся в 2 раза и станут равными 5× 10^-3, 1 и 0,25 М соответственно.

Найдем концентрацию [Ag⁺] тем же способом, что и в предыдущей задаче,

откуда x = 2,85× 10^— 10.

Значит, [Ag⁺] = 2,85× 10^— 10 моль/л, а [Сl^— ] = 0,25 моль/л.

Следовательно, произведение концентраций ионов равно:

[Ag⁺][Сl^— ] = 2,85× 10^— 10× 0,25 = 7,1× 10^— 11(моль/л)².

Поскольку [Ag⁺][Сl^— ] = 7,1× 10^— 11 < 1,73× 10^— 10, то осадок не выпадет.

Задача 3. При какой концентрации ионов S^2- начнется выпадение осадка CdS из 0,6М раствора Na₂[Cd(CN)₄], содержащего 0,04 моль/л избыточного NaCN, если ПР(CdS) = 7,9× 10^— 27, К_н[Cd(CN)₄]^2- = 7,8× 10^— 18.

Решение. Осадок выпадет при условии: [Cd²⁺][S^2- ] > ПР(CdS), т.е. если произведение концентраций ионов Cd²⁺ и S^2- в растворе будет больше ПР. Следовательно, выпадение осадка начнется при [S^2-] > ПР(CdS):[Cd²⁺].

Na₂[Cd(CN)₄] = [Cd(CN)₄]^2- + 2Na⁺

Комплексный ион диссоциирует незначительно:

[Cd(CN)₄]^2- → Cd²⁺ + 4CN^—

Пусть продиссоциировало x моль/л комплексного иона, тогда образовалось x моль/л ионов Cd²⁺ и 4x моль/л ионов CN^— . Суммарная концентрация ионов CN^— равна (4x + 0,04) моль/л. Концентрация недиссоциированного комплексного иона [Cd(CN)₄]^2- составляет: (0,6 – x) моль/л.

К_н[Cd(CN)₄]^2- = [Cd²⁺ ] · [CN^—]⁴/ [[Cd(CN)₄]^2-]

x = 1,8·10^— 12 .

Следовательно, [Cd²⁺] = 1,8·10^— 12 моль/л.

Выпадение осадка начнется при [S^2- ] > 7,9·10^— 27: 1,8·10^— 12 > 4,39·10^— 15 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

1. Назовите следующие комплексные соединения:

Na₂[Pt(CN)₄Cl₂],

[Cu(NH₃)₄](NO₃)₂,

[Cu(H₂O)₄]SO₄

Na2[Pt(CN)4Cl2] – дихлоротетрацианоплатинат (IV) натрия; [Cu(NH3)4](NO3)2 – нитрат тетраамминмеди (II); [Cu(H2O)4]SO4 – сульфат тетрааквамеди (II);

2. Назовите следующие комплексные соединения

[Co(H₂O)₃Cl₃],

[Ni(NH₃)₆][PtCl₄].

[Co(H2O)3Cl3] – трихлоротриаквакобальт (III); [Ni(NH3)6][PtCl4] – тетрахлороплатинат (II) гексаамминникеля (II).

3. Составьте уравнение химической реакции:

Cr₂(SO₄)₃ + NaOH (изб.)→ 

4. Составьте уравнение химической реакции:

Cd(NO₃)₂ + Na₂SO₃ (изб.)→ 

5. Составьте уравнение химической реакции:

[Ag(NH₃)₂]NO₃ + Na₂S → 

6. Составьте уравнение химической реакции:

[Ag(NH₃)₂]NO₃ -t→

7. Составьте уравнение химической реакции:

K₄[Fe(CN)₆] + Н₂O₂ + H₂SO₄ →

8. Сколько граммов серебра содержится в виде ионов в 0,04М растворе K[Ag(CN)₂], содержащем в избытке 1,3 г KCN в 1 л раствора. Константа нестойкости иона [Ag(CN)₂] ^— равна 1,4·10^— 20.

9. Произойдет ли осаждение сульфида ртути, если к 1 л 0,3 М раствора K₂[HgI₄], содержащему избыточных 0,01 моль KI, добавить 1·10^— 4 моль K₂S? ПР(HgS) = 1,6·10^— 52, К_н [HgI₄]^2- = 1,5·10^— 31.

10. При какой концентрации ионов Cl^— начнется выпадение осадка AgCl из 0,6М раствора [Ag(NH₃)₂]NO₃, содержащего 1,2 моль/л избыточного аммиака, если ПР(AgCl) = 1,73·10^—10, К_н [Ag(NH₃)₂]⁺ = 5,7·10^— 8.