Способы получения комплексных соединений

1. В результате реакций соединения:

HgI2 + 2 KI (изб.) = K2[HgI4]

2. По реакции замещения лиганда во внутренней сфере:

Некоторые комплексы способны к быстрому замещению лигандов. Такие комплексы называются лабильными. У других же этот процесс происходит очень медленно – это инертные комплексы.

CuSO4 + 5 H2O = [Cu(H2O)4]SO4·H2O

[Cu(H2O)4]SO4·H2O + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]SO4·H2O + 4 H2O

3. С помощью окислительно-восстановительных реакций:

2 [Co(NH3)5(H2O)]Cl2 + 2 NH4Cl + H2O2 = 2 [Co(NH3)5Cl]Cl2 + 2 NH3 + 4 H2O

4. С помощью реакций, использующих реакции трансвлияния лигандов:

Некоторые лиганды оказывают трансвлияние, то есть способствуют замещению групп, расположенных в транс-положении. Лиганды расположены в ряд по уменьшению их трансвлияния:

CN CO ≈ C2H4 > NO2 > I > Br > Cl > NH3 > OH > H2O

При воздействии NH3 на K2[PtCl4], сначала один из четырех лигандов замещается молекулой аммиака:

K2[PtCl4] + NH3 = K[Pt(NH3)Cl3] + KCl

При дальнейшем воздействии аммиака замещается еще один лиганд. Ионы Cl, находящиеся в транс-положении не замещаются, так как их трансвлияние больше, чем молекулы NH3, и тем самым, они сильнее связаны с комплексообразователем:

K[Pt(NH3)Cl3] + NH3 = [Pt(NH3)2Cl2] + KCl

Процессы образования комплексных соединений влияют на свойства всех частиц, образующих комплекс.

5. Растворение нерастворимых в воде гидроксидов в водном аммиаке — образование комплексных оснований:
аммиачных комплексов у алюминия и железа не существует

Cu(OH)2 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
Zn(OH)2(т) + 4 NH3(р) = [Zn(NH3)4](OH)2(р)

6. Взаимодействие солей металлов, склонных к комплексообразованию (обычно это металлы побочных подгрупп) с аммиаком — образование комплексных солей:
CuSO4 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]SO4

7. Взаимодействие металлов или солей с цианидами (а) или роданидами (б) — образование прочных комплексных солей:
а) 2 Cu + 4 KCN + 2 H2O = 2 K[Cu(CN)2] + H2 + 2 KOH
FeCl3 + 6 KCN = K3[Fe(CN)6] + 3 KCl
Fe(CN)2(т) + 4 KCN(р) = K4[Fe(CN)6](р)
б) FeCl3 + 6 KCNS = K3[Fe(CNS)6] + 3 KCl

8. Растворение нерастворимых в воде амфотерных металлов (а) оксидов (б) и гидроксидов (в) или их солей (г) в растворах щелочей — образуются комплексные соли:
а) Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
2 Al + 2 NaOH + 10 H2O = 2 Na[Al(OH)4(H2O)2] + 2 H2
б) ZnO + 2 KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]
Cr2O3 + 6 NaOH + 3 H2O = 2 Na3[Cr(OH)6]
в) Cr(OH)3 + 3 NaOH = Na3[Cr(OH)6]
Zn(OH)2(т) + 2 KOH(р) = K2[Zn(OH)4](р)
Au(OH)3 + KOH = K[Au(OH)4]
г) ZnCl2 + 4 NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2 NaCl

Для железа, как простого вещества, не характерны гидроксокомплексы

Устойчивость аммиачных комплексов увеличивается в ряду Fe – Co – Ni

[Fe(NH3)6]2+ и [Co(NH3)6]2+ устойчивы только в твердой фазе и насыщенном водном растворе аммиака, аммиачный комплекс [Ni(NH3)6]2+ в водном растворе устойчив. Аммиачный комплекс железа (III) не устойчив, никеля (III) – не существует, а [Co(NH3)6]2+ – устойчив.

9. Получение комплексных кислот — например, взаимодействие золота с «царской водкой» (а) или его амфотерного гидроксида — с соляной кислотой (б):
а) Au + HNO3 + 4 HCl = Н[AuCl4] + NO↑ + 2 H2O
б) Au(OH)3 + 4 HCl = H[AuCl4] + 3 H2O

Свойства амфотерных оксидов и гидроксидов

Амфотерные свойства имеют оксиды и гидроксиды многих металлов. Они нерастворимы в воде, но взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами.

1. Основные свойства при взаимодействии с сильными кислотами.

Например:

ZnO + 2 HCl = ZnCl2 + H2O

Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl2 + 2 H2O

Al2O3 + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2O

Al(OH)3 + 3 HCl = AlCl3 + 3 H2O

2. Кислотные свойства при взаимодействии со щелочами

1) Реакции при сплавлении:

H2ZnO2 + 2 NaOH = Na2ZnO2 + 2 H2O

                                      цинкат натрия

Формулу гидроксида цинка записывают в кислотной форме – H2ZnO2 (цинковая кислота).

Кислотная форма гидроксида алюминия – H3AlO3 (ортоалюминиевая кислота), но она неустойчива, и при нагревании отщепляется вода: H3AlO3 = H2O + HAlO2получается метаалюминиевая кислота. По этой причине при сплавлении соединений алюминия со щелочами получаются соли – метаалюминаты:

Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2 H2O

Al2O3 + 2 NaOH = 2 NaAlO2 + H2O

2) Реакции в растворе происходят с образованием комплексных солей:

Zn(OH)2 + 2 NaOH = Na2[Zn(OH)4] тетрагидроксоцинкат натрия

ZnO + 2 NaOH+ 2H2O= Na2[Zn(OH)4]

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] тетрагидроксоалюминат натрия

Al2O3 + 2 NaOH + 3H2O = 2 Na[Al(OH)4]

Следует отметить, что при взаимодействии соединений алюминия со щелочами в растворе получаются разные формы комплексных солей:

Na3[Al(OH)6] – гексагидроксоалюминат натрия

Na[Al(H2O)2(OH)4] – тетрагидроксодиакваалюминат натрия.

Форма соли зависит от концентрации щелочи и количества воды в растворе.

Экспериментально доказано существование гидроксокомплексных анионов [Аl(ОН)42О)2], [Аl(ОН)6]3-, [Аl(ОН)52O)]2-; из них первый — наиболее прочный.

Соединения бериллия (ВеО и Ве(ОН)2) взаимодействуют со щелочами аналогично соединениям цинка, соединения хрома(III) и железа(III) (Cr2O3, Cr(OH)3, Fe2O3, Fe(OH)3) – аналогично соединениям алюминия, но оксиды этих металлов взаимодействуют со щелочами только при сплавлении.

Cr2O3 + 2 NaOH = 2 NaCrO2 + H2O

                           метахромит натрия (хромат(III) натрия)

Fe2O3 + 2 NaOH = 2 NaFeO2 + H2O

                       феррит натрия (феррат(III) натрия)

При взаимодействии гидроксидов этих металлов со щелочами в растворе получаются комплексные соли с координационным числом 6.

Гидроксид хрома(III) легко растворяется в щелочах:

Cr(OH)3 + NaOH = Na[Cr(OH)4гексагидроксохромат(III) натрия

Гидроксид железа(III) имеет очень слабые амфотерные свойства, взаимодействует только с горячими концентрированными растворами щелочей при длительном кипячении:

Fe(OH)3 + NaOH = Na[Fe(OH)4гексагидроксоферрат(III) натрия

3) Металлические бериллий, цинк и алюминий взаимодействуют с растворами щелочей, вытесняя из них водород:

Be + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Be(OH)4] + H2

                                   гексагидроксоберрилат натрия

Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + H2

Железо и хром, как простые вещества, с растворами щелочей не реагируют, образование солей возможно только при сплавлении с твердыми щелочами.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *