Ejemplos de resolución de problemas
En reacciones Co Clase 3 + 6 norte H 3 = Cl 3 y 2KCI + PtCI 2 = K 2 Los compuestos complejos Cl 3 y K 2 se denominan compuestos complejos.
Dichos compuestos se forman si las moléculas originales pueden exhibir valencia "adicional" debido a la formación de un enlace covalente del tipo donante-aceptor. Para hacer esto, una de las moléculas debe contener un átomo con orbitales libres y la otra molécula debe tener un átomo con un par de electrones de valencia solitarios.
Composición de compuestos complejos.. Según la teoría de la coordinación de A. Werner, se distinguen compuestos complejos. esferas internas y externas. La esfera interior (ion complejo o complejo), por regla general, está entre corchetes y consta de agente complejante(átomo o ion) y rodeándolo ligandos:
ligandos complejantes
[Co(NH 3 ) 6 ]CI 3
esfera interior esfera exterior
Los agentes complejantes son átomos o iones que tienen orbitales de valencia vacantes. Los agentes complejantes más comunes son átomos o iones de elementos d.
Los ligandos pueden ser moléculas o iones que proporcionan pares libres de electrones de valencia para la coordinación con el agente complejante.
Se determina el número de ligandos coordinados. numero de coordinacion agente complejante y dentancia de ligandos. Número de coordinación es igual al número total de enlaces σ entre el agente complejante y los ligandos, está determinado por el número de orbitales atómicos libres (vacantes) del agente complejante, que proporciona pares de ligandos donantes de electrones.
El número de coordinación de un agente complejante es igual al doble de su estado de oxidación.
Dentalidad ligando es el número de todos los enlaces σ que el ligando puede formar con el agente complejante; este valor se define como el número de pares de donantes de electrones, que el ligando puede proporcionar para la interacción con el átomo central. Según esta característica, se distinguen ligandos mono, di y polidentados. Por ejemplo, los iones etilendiamina H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2, SO 4 2-, CO 3 2- son ligandos bidentados. Debe tenerse en cuenta que los ligandos no siempre exhiben su máxima dentación.
En el caso de ligandos monodentados (que son las moléculas de amoniaco en los ejemplos considerados) : El índice NH 3 e iones cloruro CI -) que indica el número de ligandos coincide con el número de coordinación del agente complejante. En la siguiente tabla se dan ejemplos de otros ligandos y sus nombres.
Determinación de la carga de un ion complejo (esfera interior). Carga de un ion complejo igual a la suma algebraica de las cargas del agente complejante y los ligandos, o igual a la carga de la esfera exterior tomada con el signo opuesto(regla de neutralidad eléctrica). En el compuesto Cl 3, la esfera exterior está formada por tres iones de cloro (CI -) con una carga total de la esfera exterior de 3-, luego, según la regla de neutralidad eléctrica, la esfera interior tiene una carga de 3+ : 3+.
En el compuesto complejo K2, la esfera exterior está formada por dos iones de potasio (K +), cuya carga total es 2+, luego la carga de la esfera interior será 2-: 2-.
Determinación de la carga del agente complejante..
Los términos "carga del agente complejante" y "estado de oxidación del agente complejante" son aquí idénticos.
En el complejo 3+, los ligandos son moléculas eléctricamente neutras, por lo tanto, la carga del complejo (3+) está determinada por la carga del agente complejante: Co 3+.
En el complejo 2-, la carga de la esfera interior (2-) es igual a la suma algebraica de las cargas del agente complejante y de los ligandos: -2 = x + 4×(-1); carga del agente complejante (estado de oxidación) x = +2, es decir el centro de coordinación en este complejo es Pt 2+.
Los cationes o aniones fuera de la esfera interior, unidos a ella por fuerzas electrostáticas de interacción ion-ion, forman esfera exterior conexión compleja.
Nomenclatura de compuestos complejos..
El nombre de los compuestos está determinado por el tipo de compuesto complejo en función de la carga de la esfera interior: por ejemplo:
Cl 3 – se refiere a catiónico compuestos complejos porque la esfera interior (compleja) 3+ es un catión;
K 2 - aniónico compuesto complejo, esfera interior 2- es un anión;
0 y 0 se refieren a compuestos complejos eléctricamente neutros; no contienen una esfera exterior, porque la esfera interior tiene carga cero.
Reglas y características generales en la denominación de compuestos complejos..
Reglas generales:
1) en todo tipo de compuestos complejos, primero se llama la parte aniónica del compuesto, luego la parte catiónica del compuesto;
2) en la esfera interna Para todo tipo de complejos, el número de ligandos se indica mediante números griegos: di, tri, tetra, penta, hexa etc.;
2a) si hay diferentes ligandos en la esfera interna del complejo (estos son complejos mixtos o de ligandos mixtos), primero indique los números y nombres de los ligandos cargados negativamente con la adición de la terminación -O(Cl ˉ - cloro, OH - hidroxo, entonces 4 2 ˉ - sulfato etc. (ver tabla), luego indique los números y nombres de los ligandos neutros, y el agua se llama agua, y amoníaco - amina;
2b) último en la esfera interna llamado agente complejante.
Característica: El nombre del agente complejante está determinado por si es parte de un catión complejo (1), un anión complejo (2) o un complejo neutro (3).
(1). Agente complejante - en un catión complejo.
Después de los nombres de todos los ligandos en la esfera interna del complejo, el nombre ruso del elemento formador del complejo en caso genitivo. Si un elemento presenta un grado diferente de oxidación, se indica después de su nombre entre paréntesis con números. También se utiliza una nomenclatura que indica para el agente complejante no el estado de oxidación, sino su valencia (en números romanos).
Ejemplo. Nombra el compuesto complejo Cl.
A). Determinemos la carga de la esfera interior de acuerdo con la regla: la carga de la esfera interior es igual en magnitud, pero de signo opuesto a la carga de la esfera exterior; la carga de la esfera exterior (está determinada por el ion cloro Cl -) es -1, por lo tanto, la esfera interior tiene una carga de +1 (+) y esta es - catión complejo.
b). Calculemos el estado de oxidación del agente complejante (este es platino), ya que el nombre del compuesto debe indicar su estado de oxidación. Denotémoslo por x y calculémoslo a partir de la ecuación de electroneutralidad (la suma algebraica de los estados de oxidación de todos los átomos de los elementos de una molécula es igual a cero): x×1 +0×3 + (-1)×2= 0; x = +2, es decir Punto(2+).
V). Comenzamos el nombre del compuesto con el anión - cloruro .
GRAMO). A continuación llamamos al catión + - este es un catión complejo que contiene diferentes ligandos - tanto moléculas (NH 3) como iones (Cl -), por lo tanto llamamos primero a los ligandos cargados, agregando la terminación - oh-, es decir. – cloro , luego llamamos a las moléculas de ligando (esto es amoníaco NH 3), hay 3 de ellas, para esto usamos el número griego y el nombre del ligando - triamino , luego en ruso llamamos al agente complejante en el caso genitivo, indicando su estado de oxidación - platino(2+) ;
d). Combinando los nombres secuencialmente (en negrita y cursiva), obtenemos el nombre del compuesto complejo Cl - cloruro de clorotriaminaplatino (2+).
Ejemplos de compuestos con cationes complejos y sus nombres:
1) Br 2 - nitrito de bromuro ohpenta amminvanadio(3+);
2) CI - carbonato de cloruro ohtetra ammincromo(3+);
3) (ClO 4) 2 – perclorato tetra aminocobre(2+);
4) SO 4 – sulfato de bromo ohpenta amminrutenio(3+);
5) ClO 4 – perclorato di bromo ohtetra aguacobalto(3+).
Mesa. Fórmulas y nombres de ligandos cargados negativamente.
(2). Agente complejante - en el anión complejo.
Después del nombre de los ligandos se denomina agente complejante; se utiliza el nombre latino del elemento y se le añade sufijo -en ) y entre paréntesis se indica la valencia o el estado de oxidación del agente complejante. Entonces el catión de la esfera exterior se llama en caso genitivo. El índice que indica el número de cationes en el compuesto está determinado por la valencia del anión complejo y no se muestra en el nombre.
Ejemplo. Nombra el compuesto complejo (NH 4) 2.
A). Determinemos la carga de la esfera interior; es igual en magnitud, pero de signo opuesto a la carga de la esfera exterior; la carga de la esfera exterior (está determinada por los iones de amonio NH 4 +) es +2, por lo tanto, la esfera interior tiene una carga de -2 y este es un anión complejo 2-.
b). El estado de oxidación del agente complejante (este es platino) (indicado por x) se calculará a partir de la ecuación de electroneutralidad: (+1)×2 + x×1 +(-1)×2 + (-1)×4= 0; x = +4, es decir Punto(4+).
V). Comenzamos el nombre del compuesto con el anión - ( 2- (anión complejo), que contiene diferentes iones ligando: (OH -) y (Cl -), por lo que agregamos la terminación al nombre de los ligandos - oh-, y su número se indica con números: - tetraclorodihidroxo - , luego llamamos al agente complejante usando el nombre latino del elemento y le agregamos sufijo -en(una característica distintiva de un complejo de tipo aniónico) e indique entre paréntesis la valencia o el estado de oxidación del agente complejante - platinar (4+).
GRAMO). El último se llama catión en el caso genitivo. amonio
d). Combinando los nombres secuencialmente (en negrita y cursiva), obtenemos el nombre del compuesto complejo (NH 4) 2 - tetraclorodihidroxoplatinato de amonio (4+).
Ejemplos de compuestos con aniones complejos y sus nombres:
1) mg2 – tres flúor oh hidroxoaluminio en (3+) magnesio;
2) K 2 - di tiosulfato ohdi ammincupr en (2+) potasio;
3) K 2 – tetra yodo oh mercurio en (2+) potasio.
(3). Agente complejante – en un complejo neutro.
Después de los nombres de todos los ligandos, el último se denomina agente complejante en el caso nominativo, y no se indica el grado de oxidación, ya que está determinado por la neutralidad eléctrica del complejo.
Ejemplos de complejos neutros y sus nombres:
1) – di cloro oh aquaamminplatino;
2) – tres bromo ohtres amina cobalto;
3) – cobalto triclorotriamina.
Así, la parte compleja del nombre de todos los tipos de compuestos complejos siempre corresponde a la esfera interna del complejo.
Comportamiento de compuestos complejos en soluciones. Equilibrios en soluciones de compuestos complejos. Consideremos el comportamiento del compuesto complejo cloruro de diamina plata Cl en solución.
Los iones de la esfera exterior (CI -) están asociados con el ion complejo principalmente mediante fuerzas de interacción electrostática ( enlace iónico), por lo tanto, en solución, como iones de electrolitos fuertes, casi completos La descomposición de un compuesto complejo en una esfera compleja y una exterior es una esfera exterior o disociación primaria. sales complejas:
Cl ® + + Cl - - disociación primaria.
Los ligandos en la esfera interna del complejo se unen al agente complejante mediante el donante-aceptor. enlaces covalentes; su eliminación (separación) del agente complejante se produce en la mayoría de los casos en una medida insignificante, como en el caso de los electrolitos débiles, y por tanto es reversible. La desintegración reversible de la esfera interior es una disociación secundaria del compuesto complejo.:
+ « Ag + + 2NH 3 - disociación secundaria.
Como resultado de este proceso, se establece un equilibrio entre la partícula compleja, el ion central y los ligandos. Procede paso a paso con eliminación secuencial de ligandos.
La constante de equilibrio del proceso de disociación secundaria se denomina constante de inestabilidad del ion complejo:
Nido K. = × 2 / = 6,8 × 10 - 8.
Sirve como medida de la estabilidad de la esfera interna: cuanto más estable es el ion complejo, menor es su constante de inestabilidad y menor es la concentración de iones formados durante la disociación del complejo.
Los valores de las constantes de inestabilidad de los complejos son valores tabulados. Las constantes de inestabilidad expresadas en términos de concentraciones de iones y moléculas se denominan constantes de concentración. Las constantes de inestabilidad, expresadas a través de las actividades de iones y moléculas, no dependen de la composición y fuerza iónica de la solución. Por ejemplo, para un complejo en vista general
МеХ n (ecuación de disociación МеХ n « Ме + nХ) la constante de inestabilidad tiene la forma:
Nido K. = a Ме ×a n Х /a МеХ n .
Al resolver problemas en el caso de soluciones suficientemente diluidas, se permite el uso de constantes de concentración, suponiendo que los coeficientes de actividad de los componentes del sistema son prácticamente iguales a la unidad.
La ecuación de disociación secundaria dada es la reacción total del proceso gradual de disociación del complejo con la eliminación secuencial de ligandos:
+ « + + NH 3, K nido.1 = ×/
+ « Ag + + NH 3 , K nido.2 = ×/
+ « Ag + + 2NH 3 , K nido. = × 2 / = K nido.1 × K nido.2,
donde K nest.1 y K nest.2 son constantes de inestabilidad escalonada del complejo.
La constante de inestabilidad general del complejo es igual al producto de las constantes de inestabilidad escalonadas. con concentración excesiva de ligando, debido a la reversibilidad de estos procesos, el equilibrio de las reacciones se desplaza hacia las sustancias de partida y la solución contiene principalmente un complejo no disociado.
Para caracterizar la fuerza del complejo, además de la constante de inestabilidad del complejo, se utiliza su valor inverso: la constante de estabilidad del complejo b st. = 1/ K nido. . b boca También es un valor de referencia.
181. Para el compuesto complejo dado, indique el nombre, el estado de oxidación (carga) del ion complejante y el número de coordinación. Escriba las ecuaciones para la disociación electrolítica de este compuesto y la expresión para la constante de inestabilidad del complejo Cl 2, Cl.
182*. SO4, (NO3)2.
183*. K 2 (NO 3) 2, SO4.
184*. Na, Cl3.
185*. Ba, Cl.
186*. (NH4), Br2.
187*. Na3, NO3.
188*. SO 4, KCl 2, K3.
190*. , cl.
Problema 723.
Nombra las sales complejas: Cl, (NO 3) 2, CNBr, NO 3, Cl, K 4, (NH 4) 3, Na 2, K 2, K 2. K2.
Solución:
C - cloruro de clorotriamminaquapaladio (II);
(NO 3 ) 2 - nitrato de cobre (I) tetraamina;
CNB - cianobromuro de tetraaminodiacuacobalto (II);
NO 3 - nitrato de sulfatopentaamina cobalto (III);
Cl - cloruro de clorotetraamina paladio (II);
K 4 - hexacianoferrato de potasio (II);
(NH 4 ) 3 - hexaclorodinato de amonio (II);
Na 2 - tetrayodopaladinato de sodio (II);
K 2 - cobaltato de tetranitratodiamina de potasio (II);
K 2 - cloropentahidroxoplatinato de potasio (IV);
K 2 - tetracianocupriato de potasio (II).
Problema 724.
Escriba fórmulas de coordinación para los siguientes compuestos complejos: a) dicianoargentato de potasio; b) hexanitrocobaltato de potasio (III); c) cloruro de hexaaminníquel (II); d) hexacianocromato de sodio (III); e) bromuro de hexaamina cobalto (III); f) carbonatosulfato de tetraamina (III); g) nitrato de níquel y diacuatetraamina (II); h) trifluorohidroxoberilato de magnesio.
Solución:
a) K - dicianoargentato de potasio;
b) K 3 - hexanitrocobaltato de potasio (III);
c) Cl - cloruro de hexaaminníquel (II);
d) Na 3 - hexacianocromato de sodio (III);
e) Cl 3 - bromuro de hexaamina cobalto (III);
f) SO 4 2- - carbonatosulfato de tetraamina (III);
g) (NO 3) 2 - nitrato de diaquatetraaminníquel (II);
h) Trifluorohidroxoberilato de magnesio y magnesio.
Problema 725.
Nombra los siguientes compuestos complejos eléctricamente neutros: , , , , .
Solución:
, - tetraacuafosfato de cromo;
- cobre dirodanodiamina;
- diclorodihidroxilamina paladio;
- trinitrotriaminorodio;
- tetraclorodiaminaplatino.
Problema 726.
Escriba las fórmulas de los no electrolitos complejos enumerados: a) fosfatocromo de tetraamina; b) diamindicloroplatino; c) triaminotriclorocobalto; d) diamintetracloroplatino. En cada uno de los complejos, indicar el grado de oxidación del agente complejante.
Solución:
a) - fosfatocromo de tetraamina. La carga de Cr es (x), NH 3 - (0), PO 4 - (-3). De aquí, teniendo en cuenta que la suma de las cargas de las partículas es igual a (o), encontramos la carga del cromo: x + 4(0) + (-3) = 0; x = +3. Grado de oxidación el cromo es +3.
b) - diammindicloroplatino. La carga de Pt es (x), NH 3 - (0), Cl - (-1). De aquí, teniendo en cuenta que la suma de las cargas de las partículas es igual a (0), encontramos la carga del platino: x +4(0) + 2(-1) = 0; x = +2. Grado de oxidación el platino es +2.
c) - triaminotriclorocobalto. La carga de Co es (x), NH 3 - (0), Cl - (-1). De aquí, teniendo en cuenta que la suma de las cargas de las partículas es igual a (o), encontramos la carga de cobalto: x + 3(0) + 3(-1) = 0; x = +3. Grado de oxidación el cobalto es +3.
d) - diamintetracloroplatino. La carga de Pt es (x), NH 3 - (0), Cl - (-1). De aquí, teniendo en cuenta que la suma de las cargas de las partículas es igual a (0), encontramos la carga del platino: x +4(0) + 4(-1) = 0; x = +4. Grado de oxidación el platino es +2.
Problema 727.
Los nombres químicos de la sal de sangre amarilla y roja son hexacianoferrato (II) de potasio y hexacianoferrato (III) de potasio. Escribe las fórmulas de estas sales.
Solución:
K 4 - hexacianoferrato de potasio (II) (sal de sangre amarilla);
K 3 - hexacianoferrato de potasio (III) (sal roja de sangre).
Problema 728.
Cristales de color rojo ladrillo sales de rosa tener una composición expresada por la fórmula Cl 3, sal morada- cristales de color rojo carmesí de composición Cl 2. Da los nombres químicos de estas sales.
Solución:
A) rosasol El Cl 3 se llama cloruro de acuapentaamina cobalto (III).
b) Purpureosol El Cl 2 se llama cloruro de cobalto (II) de acuapentaamina.
Los compuestos complejos se clasifican según la carga de los complejos: catiónico - 2+, aniónico - 3-, neutro - 0;
en composición y propiedades quimicas: ácidos - H, bases - OH, sales - SO4;
por tipo de ligandos: complejos hidroxo - K2, complejos acuáticos - Cl3, complejos ácidos (ligandos - aniones ácidos) - K4, complejos de tipo mixto - K, Cl4.
Los nombres de los complejos se construyen de acuerdo con las reglas generales de la IUPAC: leídos y escritos de derecha a izquierda, ligandos - con la terminación - o, aniones - con la terminación - at. Algunos ligandos pueden tener nombres especiales. Por ejemplo, las moléculas de ligando H2O y NH3 se denominan acuoso y amina, respectivamente.
Cationes complejos. En primer lugar, los ligandos cargados negativamente de la esfera interior con la terminación “o” se denominan (cloro-, bromo-, nitro-, rodano-, etc.). Si su número es más de uno, entonces se añaden los números di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, etc. antes de los nombres de los ligandos. Luego se nombran los ligandos neutros, con la molécula de agua llamada "aquo" y la molécula de amoníaco "amina". Si el número de ligandos neutros es más de uno, se añaden los números di-, tri-, tetra-, etc.
Nomenclatura de compuestos complejos.
Al nombrar un compuesto complejo, su fórmula se lee de derecha a izquierda. Veamos ejemplos específicos:
Complejos aniónicos
Complejos catiónicos
K3 hexacianoferrato(III) de potasio
Tetrahidroxialuminato de sodio y sodio
Hexanitrocobaltato(III) de sodio Na3
SO4 sulfato de cobre(II) de tetraamina
Cloruro de hexaacuacromo (III) Cl3
OH hidróxido de diaminaplata(I)
En los nombres de compuestos complejos, el número de ligandos idénticos se indica mediante prefijos numéricos, que se escriben junto con los nombres de los ligandos: 2 - di, 3 - tres, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa, 7 - hepta, 8 - octa.
Los nombres de los ligandos cargados negativamente, aniones de varios ácidos, constan del nombre completo (o raíz del nombre) del anión y la terminación en vocal -o. Por ejemplo:
Yo-yodo-
H-hidrido-
CO32-carbonato-
Algunos aniones que actúan como ligandos tienen nombres especiales:
OH-hidroxi-
S2-tio-
CN-ciano-
NO-nitroso-
NO2-nitro-
Por lo general, no se utilizan prefijos especiales en los nombres de ligandos neutros, por ejemplo: N2H4 - hidrazina, C2H4 - etileno, C5H5N - piridina.
Por tradición, se dejan nombres especiales para un pequeño número de ligandos: H2O - agua, NH3 - amina, CO - carbonilo, NO - nitrosilo.
Los nombres de los ligandos cargados positivamente terminan en -i: NO+ - nitrosylium, NO2+ - nitroylium, etc.
Si un elemento que es un agente complejante es parte de un anión complejo, entonces se agrega el sufijo -at a la raíz del nombre del elemento (ruso o latín) y el estado de oxidación del elemento complejante se indica entre paréntesis. (Se dan ejemplos en la tabla anterior). Si un elemento que es un agente complejante es parte de un complejo Katin o un complejo neutro sin una esfera exterior, entonces el nombre ruso del elemento permanece en el nombre, indicando su estado de oxidación. Por ejemplo: - tetracarbonilníquel(0).
Muchos ligandos orgánicos tienen una composición compleja, por lo que al compilar fórmulas para complejos con su participación, sus designaciones de letras se utilizan por conveniencia:
C2O42-oxalato-ox
C5H5N piridina py
(NH2)2CO urea ur
NH2CH2CH2NH2 etilendiamina es
C5H5-ciclopentadienil-cp
II.1. Concepto y definición.
Los compuestos complejos son la clase más numerosa de compuestos inorgánicos. Es difícil dar una definición breve y completa de estos compuestos. Los compuestos complejos también se denominan compuestos de coordinación. La química de los compuestos de coordinación entrelaza la química orgánica e inorgánica.
Hasta finales del siglo XIX, el estudio de compuestos complejos era puramente descriptivo. 1893 El químico suizo Alfred Werner creó la teoría de la coordinación. Su esencia es la siguiente: en los compuestos complejos existe una disposición geométrica regular de átomos o grupos de átomos, llamados ligandos o sumandos, alrededor de un átomo central: el agente complejante.
Así, la química compleja estudia iones y moléculas que constan de una partícula central y ligandos coordinados a su alrededor. La partícula central, un agente complejante y los ligandos directamente asociados con ella forman la esfera interna del complejo. Para los ligandos inorgánicos, la mayoría de las veces su número coincide con el número de coordinación de la partícula central. Por tanto, el número de coordinación es el número total de moléculas o iones neutros (ligandos) asociados con el átomo central en el complejo.
Los iones ubicados fuera de la esfera interior forman la esfera exterior del compuesto complejo. En las fórmulas, la esfera interior está entre corchetes.
K 4 4- - esfera interna o ion complejo
coordinación de iones complejantes
Los agentes complejantes son:
1) iones metálicos positivos (generalmente elementos d): Ag +, Fe 2+, Fe 3+, Cu 2+, Al 3+, Co 3+; etc. (iones formadores de complejos).
2) con menos frecuencia: átomos metálicos neutros relacionados con elementos d: (Co, Fe, Mn, etc.)
3) algunos átomos no metálicos con diferentes estados de oxidación positivos: B +3, Si +4, P +5, etc.
Los ligandos pueden ser:
1) iones cargados negativamente (OH -, Hal -, CN - grupo ciano, SCN - grupo tiociano, NH 2 - grupo amino, etc.)
2) moléculas polares: H 2 O (el nombre del ligando es "aqua"), NH 3 ("ammin"),
CO (“carbonilo”).
Así, los compuestos complejos (compuestos de coordinación) son compuestos químicos complejos que contienen iones complejos formados por un átomo central en un determinado estado de oxidación (o con una determinada valencia) y ligandos asociados a él.
II.2. Clasificación
I. Por la naturaleza de los ligandos:
1. Complejos acuáticos (H 2 O)
2. Complejos hidroxo (OH)
3. Complejos de amina (NH 3) - amoníaco
4. Complejos ácidos (con residuos ácidos - Cl -, SCN -, S 2 O 3 2- y otros)
5. Complejos carbonílicos (CO)
6. Complejos con ligandos orgánicos (NH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2, etc.)
7. Halogenuros de aniones (Na)
8. Complejos amino (NH 2)
II. Según la carga del ion complejo:
1. Tipo catiónico: la carga del ion complejo es positiva.
2. Tipo de anión: la carga del ion complejo es negativa.
Para escribir correctamente un compuesto complejo es necesario conocer el estado de oxidación del átomo central, su número de coordinación, la naturaleza de los ligandos y la carga del ion complejo.
II.3. El número de coordinación se puede definir como el número de enlaces σ entre moléculas o iones neutros (ligandos) y el átomo central del complejo.
El valor del número de coordinación está determinado principalmente por el tamaño, la carga y la estructura de la capa electrónica del agente complejante. El número de coordinación más común es 6. Es típico de los siguientes iones: Fe 2+, Fe 3+, Co 3+, Ni 3+, Pt 4+, Al 3+, Cr 3+, Mn 2+, Sn 4. +.
K3, Na3, Cl3
hexacianoferrato (III) hexanitrocobaltato (III) cloruro de hexaacuacromo (III)
potasio sodio
La coordinación número 4 se encuentra en iones de 2 cargas y en aluminio u oro: Hg 2+, Cu 2+, Pb 2+, Pt 2+, Au 3+, Al 3+.
(OH) 2 - hidróxido de cobre (II) de tetraamina;
Na 2 – tetrahidroxocuprato de sodio (II)
K 2 – tetrayodomercurato de potasio (II);
H – tetracloroaurato de hidrógeno (III).
A menudo, el número de coordinación se define como el doble del estado de oxidación del ion complejante: para Hg 2+, Cu 2+, Pb 2+, el número de coordinación es 4; Ag + , Cu + - tienen un número de coordinación de 2.
Para determinar si los objetos se encuentran en la esfera interna o externa, es necesario realizar reacciones cualitativas. Por ejemplo, hexacianoferrato(III) K 3 de potasio. Se sabe que el ion hierro (+3) forma tiocianato de hierro rojo oscuro (+3) con el anión tiocianato.
Fe 3+ +3 NH 4 SCN a Fe (SCN) 3 + 3NH 4 +
Cuando se añade una solución de tiocianato de amonio o potasio a una solución de hexacianoferrato (III) de potasio, no se observa color. Esto indica la ausencia de iones de hierro Fe 3+ en la solución en cantidades suficientes. El átomo central está conectado a los ligandos mediante un enlace polar covalente (mecanismo de formación de enlaces donante-aceptor), por lo que no se produce la reacción de intercambio iónico. Por el contrario, las esferas exterior e interior están conectadas por un enlace iónico.
II.4. La estructura de un ion complejo desde el punto de vista de la estructura electrónica del agente complejante.
Veamos la estructura del catión tetraamina cobre (II):
a) fórmula electrónica del átomo de cobre:
2 8 18 1 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
b) fórmula electrónica del catión Cu 2+:
Cu 2+)))) ↓ ↓ ↓ ↓ 4p 0
4s o:NH 3:NH 3: NH 3: NH 3
CuSO 4 + 4: NH 3 -à SO 4
Así 4 a 2+ + Así 4 2-
enlace iónico
cov. conexión
según el mecanismo donante-aceptor.
Ejercicio para solución independiente:
Dibuja la estructura del ion complejo 3- usando el algoritmo:
a) escribe la fórmula electrónica del átomo de hierro;
b) escribir la fórmula electrónica del ion hierro Fe 3+, quitando electrones del subnivel 4s y 1 electrón del subnivel 3d;
c) reescribir la fórmula electrónica del ion nuevamente, transfiriendo los electrones del subnivel 3d a un estado excitado emparejándolos en las celdas de este subnivel
d) cuente el número de todas las celdas libres en 3d, 4s, 4p - subniveles
e) coloque los aniones de cianuro CN - debajo de ellos y dibuje flechas desde los iones hacia las celdas vacías.
II.5. Determinación de la carga del agente complejante y del ion complejo:
1. La carga del ion complejo es igual a la carga de la esfera exterior de signo opuesto; también es igual a la suma de la carga del agente complejante y de todos los ligandos.
K 2 +2+ (- 1) 4 =x x = -2
2. La carga del agente complejante es igual a la suma algebraica de las cargas de los ligandos y la esfera exterior (con signo opuesto).
Clx +0·2 +(–1)·2 = 0; x=2-1= +1
Entonces 4x+ 4 0 -2 = 0x = +2
3. Cuanto mayor sea la carga del átomo central y menor la carga del ligando, mayor será el número de coordinación.
II.6. Nomenclatura.
Hay varias formas de nombrar compuestos complejos. Elijamos uno más simple usando la valencia (o estado de oxidación) del átomo central.
II.6.1. Nombre de compuestos complejos de tipo catiónico:
Los compuestos complejos son de tipo catiónico si la carga del ion complejo es positiva.
Al nombrar compuestos complejos:
1) primero se llama el número de coordinación utilizando prefijos griegos (hexa, penta, tres);
2) luego, ligandos cargados con la adición de la terminación “o”;
3) luego, ligandos neutros (sin la terminación “o”);
4) un agente complejante en ruso en el caso genitivo, se indica su valencia o estado de oxidación y luego se llama anión. Amoníaco: el ligando se llama "amina" sin la "o", agua - "aqua"
sulfato de cobre (II) de tetraamina SO 4;
Cloruro de Cl diamina plata (I);
Cl 3 – cloruro de hexayodocobalto (III);
Cl - cloruro de oxalatopentaacua-aluminio (III)
(El ocalato es un anión doblemente cargado del ácido oxálico);
Cl 3 – cloruro de hierro (III) hexacuático.
II.6.2. Nomenclatura de compuestos complejos de tipo aniónico.
Se nombran el catión, el número de coordinación, los ligandos y luego el agente complejante, el átomo central. El agente complejante se llama en latín en el caso nominativo con la terminación "en".
K 3 – hexafluoroferrato(III) de potasio;
Na 3 – hexanitrocobaltato de sodio (III);
NH 4 - mercuriato de ditiocianodicarbonilo de amonio (I)
Complejo neutro: – pentacarbonilo de hierro.
EJEMPLOS Y TAREAS PARA SOLUCIÓN INDEPENDIENTE
Ejemplo 1. Clasificar, caracterizar completamente y nombrar los siguientes compuestos complejos: a) K 3 –; b)Cl; V).
Solución y respuesta:
1) K 3 - 3 iones K + - esfera exterior, su carga total es +3, 3- - esfera interior, su carga total es igual a la carga de la esfera exterior, tomada con el signo opuesto - (3-)
2) Un compuesto complejo de tipo aniónico, ya que la carga de la esfera interior es negativa;
3) El átomo central es un agente complejante: ion plata Ag +
4) Ligandos: dos residuos de ácido tiosulfúrico doblemente cargados H 2 S 2 O 3, pertenecen a complejos ácidos
5) El número de coordinación del agente complejante en este caso, como excepción, es 4 (dos residuos ácidos tienen 4 enlaces σ de valencia sin 4 cationes de hidrógeno);
6) La carga del agente complejante es +1:
K 3 : +1 3 + X + (-2) 2 = 0 a X= +1
7) Nombre: – ditiosulfato argentato de potasio (I).
1) Cl - 1 ion - Cl - - esfera exterior, su carga total es -1, - - esfera interior, su carga total es igual a la carga de la esfera exterior, tomada con el signo opuesto - (3+)
2) Un compuesto complejo de tipo catiónico, ya que la carga de la esfera interior es positiva.
3) El átomo central es un agente complejante: el ion cobalto Co, calcule su carga:
: X + 0 4 + (-1) 2 = +1 à X = 0 +2 +1 = +3
4) Un compuesto complejo de tipo mixto, ya que contiene diferentes ligandos; complejo ácido (Cl - residuo de ácido clorhídrico) y complejo amínico - amoníaco (NH 3 - compuesto neutro de amoníaco)
6) Nombre: cloruro de diclorotetraamina cobalto (III).
1) - no hay esfera externa
2) Un compuesto complejo de tipo neutro, ya que la carga de la esfera interior = 0.
3) El átomo central es un agente complejante: un átomo de tungsteno,
su carga =0
4) Complejo carbonilo, ya que el ligando es una partícula neutra - carbonilo - CO;
5) El número de coordinación del agente complejante es 6;
6) Nombre: – tungsteno hexacarbonilo
Tarea 1. Caracterizar compuestos complejos:
a) Li 3 Cr (OH) 6 ]
b) yo 2
c) [Pt Cl 2 (NH 3) 2 ] y darles nombres.
Tarea 2. Nombra los compuestos complejos: NO 3,
K 3, Na 3, H, Fe 3 [Cr (CN) 6] 2
La nomenclatura de compuestos complejos es parte integral de la nomenclatura de sustancias inorgánicas. Las reglas para componer los nombres de compuestos complejos son sistemáticas (inequívocas). De acuerdo con las recomendaciones de la IUPAC, estas reglas son universales, ya que, si es necesario, se pueden aplicar a compuestos inorgánicos simples, si no existen nombres tradicionales y especiales para estos últimos. Los nombres construidos según reglas sistemáticas son adecuados fórmulas químicas. La fórmula de un compuesto complejo se compila de acuerdo con reglas generales: primero se escribe el catión (complejo u ordinario), luego el anión (complejo u ordinario). En la esfera interna de un compuesto complejo, primero se escribe el átomo complejante central, luego los ligandos (moléculas) sin carga y luego los ligandos aniónicos cargados negativamente.
Complejos mononucleares
En los nombres de los complejos catiónicos, neutros y la mayoría de los aniónicos, los átomos centrales tienen los nombres rusos de los elementos correspondientes. En algunos casos, para los complejos aniónicos, se utilizan las raíces de los nombres latinos de los elementos del átomo central que forma el complejo. Por ejemplo, – diclorodiaminoplatino, 2- - ion tetracloroplatinato(II), + - catión diaminoplatino(I), - - ion dicianoargenato(I).
El nombre de un ion complejo comienza con la composición de la esfera interna. En primer lugar, en orden alfabético enumera los aniones ubicados en la esfera interna, agregando la terminación “o” a su nombre en latín. Por ejemplo, OH - - hidroxo, Cl - - cloro, CN - - ciano, CH 3 COO - - acetato, CO 3 2- - carbonato, C 2 O 4 2- - oxalato, NCS - - tiocianato, NO 2 - - nitro, O 2 2- - oxo, S 2- - tio, SO 3 2- - sulfito, SO 3 S 2- - tiosulfato, C 5 H 5 - ciclopentadienilo, etc. Las moléculas neutras de la esfera interna se enumeran en orden alfabético. Para los ligandos neutros, se utilizan nombres de sustancias de una sola palabra sin cambios, por ejemplo N 2 -dianitrógeno, N 2 H 4 -hidrazina, C 2 H 4 - etileno. El NH 3 intraesférico se llama amino-, H 2 O - agua, CO - carbonilo, NO - nitrosilo. El número de ligandos se indica con números griegos: di, tri, tetra, penta, hexa, etc. Si los nombres de los ligandos son más complejos, por ejemplo, etilendiamina, van precedidos por los prefijos “bis”, “tris”, “tetrakis”, etc.
Los nombres de compuestos complejos con una esfera exterior constan de dos palabras (en general, “anión catión”). El nombre del anión complejo termina con el sufijo –at. El estado de oxidación del agente complejante se indica en números romanos entre paréntesis después del nombre del anión. Por ejemplo:
K 2 – tetracloroplatinato de potasio (II),
Na 3 [Fe(NH 3)(CN) 5] – ferrato (II) de pentacianomonoamina de sodio,
H 3 O – tetracloroaurato de oxonio (III),
K - diyodoyodato de potasio (I),
Na 2 – hexahidroxostannato(IV) de sodio.
En compuestos con un catión complejo, el estado de oxidación del agente complejante se indica después de su nombre en números romanos entre paréntesis. Por ejemplo:
Cl - cloruro de diamina plata (I),
Br – bromuro de triclorotriaminaplatino (IV),
N° 3 -
Nitrato de cloronitrotetraamina de cobalto (III).
Los nombres de los compuestos complejos (no electrolitos sin una esfera exterior) constan de una palabra; no se indica el estado de oxidación del agente complejante. Por ejemplo:
– trifluorotriaquocobalto,
- tetraclorodiamina platino,
– bis(ciclopentadienil)hierro.
El nombre de los compuestos con catión y anión complejos consta de los nombres del catión y del anión, por ejemplo:
hexanitrocobaltato(III) hexaaminocobalto(III),
platinato de tricloroamina (II) platino (II) clorotriamina.
Para complejos con ligandos ambidentados, el nombre indica el símbolo del átomo con el que este ligando está asociado con el átomo central formador del complejo:
2- - ion tetrakis(ticyanato-N) cobaltato(II),
2- - tetrakis(tiocianato-S) mercurato(II) – ion.
Por tradición, el ligando ambidentado NO 2 - se denomina ligando nitro si el átomo donador es nitrógeno, y ligando nitrito si el átomo donante es oxígeno (–ONO -):
3- - ion hexanitrocobaltato (III),
3- - ion hexanitritocobaltato(III).
Clasificación de compuestos complejos.
Los iones complejos pueden formar parte de moléculas de diversas clases. compuestos químicos: ácidos, bases, sales, etc. Dependiendo de la carga del ion complejo, existen complejos catiónicos, aniónicos y neutros.
Complejos catiónicos
En los complejos catiónicos, el átomo complejante central son cationes o átomos complejantes polarizados positivamente, y los ligandos son moléculas neutras, con mayor frecuencia agua y amoníaco. Los compuestos complejos en los que el agua es el ligando se denominan complejos acuáticos. Estos compuestos incluyen hidratos cristalinos. Por ejemplo: MgCl2 × 6H2O
o Cl2,
CuSO 4 ×5H 2 O o ∙SO 4 ∙ H 2 O, FeSO 4 ×7H 2 O o SO 4 ×H 2 O
En estado cristalino, algunos complejos acuáticos (por ejemplo, sulfato de cobre) también retienen agua de cristalización, que no forma parte de la esfera interior, que está menos unida y se separa fácilmente cuando se calienta.
Una de las clases más numerosas de compuestos complejos son los complejos amínicos (amónicos) y los aminados. Los ligandos de estos complejos son moléculas de amoníaco o amina. Por ejemplo: SO4, Cl4,
Cl2.
Complejos aniónicos
Los ligandos en tales compuestos son aniones o átomos polarizados negativamente y sus grupos.
Los complejos aniónicos incluyen:
a) ácidos complejos H, H2, H.
b) sales dobles y complejas PtCl 4 × 2KCl o K 2,
HgI 2 × 2KI o K 2.
c) ácidos que contienen oxígeno y sus sales H 2 SO 4, K 2 SO 4, H 5 IO 6, K 2 CrO 4.
d) hidroxosales K, Na 2.
e) polihaluros: K, Cs.
Complejos neutros
Dichos compuestos incluyen compuestos complejos que no tienen una esfera exterior y no producen iones complejos en soluciones acuosas: , , complejos carbonilo , .
Complejos catión-aniónicos
Los compuestos contienen simultáneamente un catión complejo y un anión complejo:
, .
Complejos cíclicos (quelatos)
Los compuestos de coordinación en los que el átomo (o ion) central está unido simultáneamente con dos o más átomos donantes del ligando, lo que da como resultado el cierre de uno o más heterociclos, se denominan quelatos . Los ligandos que forman anillos quelatos se denominan reactivos quelantes. El cierre del ciclo del quelato por tales ligandos se llama quelación(por quelación). El más extenso y clase importante quelatos: complejos quelatos de metales. La capacidad de coordinar ligandos es inherente a los metales de todos los estados de oxidación. Para los elementos de los subgrupos principales, el átomo complejante central suele estar en el estado de oxidación más alto.
Los reactivos quelantes contienen dos tipos principales de centros donadores de electrones: a) grupos que contienen un protón móvil, por ejemplo, -COOH, -OH, -SO 3 H; cuando están coordinados con el ion central, es posible reemplazar un protón y b) grupos donantes de electrones neutros, por ejemplo R 2 CO, R 3 N. Los ligandos bidentados ocupan dos lugares en la esfera de coordinación interna del quelato, como como etilendiamina (Fig. 3).
Según la regla de los ciclos de Chugaev, los complejos de quelatos más estables se forman cuando el ciclo contiene cinco o seis átomos. Por ejemplo, entre las diaminas de composición H 2 N-(CH 2) n-NH 2, los complejos más estables se forman para n=2 (anillo de cinco miembros) y n=3 (anillo de seis miembros).
Fig.3. Catión bitilendiamina de cobre (II).
Los quelatos en los que, al cerrar el anillo quelato, el ligando utiliza grupos donadores de electrones neutros y que contienen protones y está unido formalmente al átomo central mediante un enlace covalente y donante-aceptor, se denominan hay compuestos intracomplejos. Por tanto, los ligandos polidentados con grupos funcionales ácidos pueden formar compuestos intracomplejos. Los compuestos intracomplejos son un quelato en el que el cierre del ciclo va acompañado del desplazamiento de uno o más protones de grupos funcionales ácidos por un ion metálico, en particular, el compuesto intracomplejo es glicinato de cobre (II):
Fig.4. Compuesto intracomplejo de 8-hidroxiquinolina con zinc.
La hemoglobina y la clorofila también son compuestos intracomplejos.
Característica clave quelatos: su mayor estabilidad en comparación con complejos no cíclicos construidos de manera similar.