Chemia nieorganiczna II rok egzamin 2010/2011 semestr letni

1. Omów wiązanie atom metalu przejściowego z: CO, fosfiną i alkenem.

2. Narysuj struktury i podaj metodę otrzymywania następujących związków: rac-[Ru(acac)₃], [RhCl(PPh₃)₃], [RhH(CO)(PPh₃)₃], {[RuCl₂(COD)]_x}. Synteza może być przedstawiona w postaci niezbilansowanego równania reakcji lub opisu słownego.

3. Wymień znane Ci zastosowania platynowców - w postaci metali.

4. W jakiej postaci metale grup 8, 9 i 10 występują w przyrodzie. Jak się je otrzymuje na skalę techniczną ?

5. Wymień mające znaczenie praktyczne związki platynowców z fluorowcami. Jak się je otrzymuje - podaj dwa dowolne przykłady syntezy tego rodzaju połączeń.

6. Podaj nazwy następujących związków platynowców: [PtCl₂(PPh₃)₂], K₂[PdCl₄], K₂[OsCl₆], [Ru(NH₃)₆](BF₄)₂, [Os(bpy)]Cl₃. Narysuj ich struktury.

7. Jak otrzymuje się następujące związki palladu: [Pd(acac)₂], [Pd(PPh₃)₄], [PdCl₂(COD)₂]. Podaj ich nazwy i narysuj struktury.

8. Omów otrzymywanie następujących związków rutenu i rodu: [RuCl₂(PPh₃)₃], [RhCl(PPh₃)₃], [RhH(CO)(PPh₃)₃], [RuClH(CO)(PPh₃)₃]. Narysuj ich struktury i podaj nazwy. Jakie znasz zastosowania tych kompleksów. Omów wiązanie metal-fosfina.

9. Omów budowę, właściwości i otrzymywanie kompleksów 1,3-diketonianowych metali przejściowych na przykładach - np. [Ru(acac)₃], [Cu(acac)₂], [Pd(acac)₂]. Podaj ogólny wzór liganda 1,3-diketonianowego.

10. Przedstaw ogólną charakterystykę pierwiastków grup 8, 9 i 10: właściwości fizyczne samych metali, reaktywność chemiczną, stopnie utlenienia, chemię koordynacyjną i metaloorganiczną, itp.

11. Na jakich formalnych stopniach utlenienia platynowce występują w związkach chemicznych? Podaj po jednym przykładzie związków na dwóch stopniach utlenienia, dla każdego z platynowców.

12. Narysuj po jednym przykładzie struktur związków metaloorganicznych dla Ru, Rh i Pd; podaj nazwy tych związków.

13. Jak zmienia się skłonność pierwiastków grup 8, 9 i 10 do tworzenia związków na wyższych stopniach utlenienia. Wyjaśnij te zależności.

14. Podaj przykłady trzech typów kompleksów anionowych platynowców, dla różnych metali tej grupy.

15. Podaj przykłady kompleksów kationowych platynowców - trzech typów, dla różnych pierwiastków.

16. Podaj przykłady kompleksów fosfinowych platynowców: dwóch różnych klas związków i różnych pierwiastków. Omów budowę wiązania metal-fosfina.

17. Omów kompleksy platynowców z ligandami 1,3-diketonianowymi (ich budowę, metody otrzymywania, właściwości, zastosowania).

18. Jak zmieniają się właściwości utleniające oksoanionów chromowców (w zależności od rodzaju chromowca i liczby atomów tlenu w anionie, oraz pH wodnych roztworów).

19. Narysuj strukturę [Cr(benzen)₂], podaj nazwę tego kompleksu i liczbę elektronów w nim. Jak można go otrzymać ? Narysuj strukturę [Cr₂(OAc)₄(H₂O)₂] wiedząc, że ligandy octanowe są mostkami i występuje wiązanie Cr-Cr.

20. Jak otrzymuje się następujące związki chromu: Cr₂O₃, CrCl₃, Cr₂(SO₄)₃*xH₂O, CrO₃, K₂Cr₂O₇ ? Jakie znasz ich zastosowania.

21. Podaj wzór i pełną nazwę mononuklearnego karbonylku chromu. Jak można otrzymać ten związek? Narysuj schemat nakładania się orbitali metalu i orbitali CO.

22. Podaj po dwa przykłady reakcji, w których związki metali przejściowych MCl₃ i MCl₄ zachowują się jak kwasy Lewisa. Czy analogiczne połączenia pierwiastków grup głównych mogą się zachowywać podobnie?

23. Wodny roztwór K₂Cr₂O₇ dodano do wodnych roztworów: F^-, Cl^-, Br^-, I^-, HO^-, HCHO, NO₂^-, CO₃^2-, SO₃^2-, H₂O₂. W przypadku których roztworów obserwowano reakcje chemiczne - i jakie (wystarczy słowny opis).

24. Narysuj struktury: [Cr(acac)₃], [CrCl₃(THF)₃] i [CrO₃Py]. Jeśli możliwa jest izomeria, narysuj struktury dowolnych izomerów. Podaj nazwy narysowanych kompleksów. Jak można je otrzymać?

25. Jakie znaczenie mają w chemii koordynacyjnej następujące symbole: η¹, η³, η⁵, η⁶. Wyjaśnienia uzupełnij przykładami odpowiednich kompleksów - mogą to być wzory ogólne.

26. Jakie znasz zastosowania chromowców i ich związków (np. w metalurgii, katalizie i innych działach chemii i techniki).

27. Przedstaw ogólną charakterystykę chromowców: właściwości fizyczne samych metali, reaktywność chemiczną, stopnie utlenienia, chemię koordynacyjną i metaloorganiczną, itp.

28. Omów budowe izo- i hetropolikwasów molibdenowych i wolframowych. Jak otrzymuje się te związki. Dlaczego heteropolikwasy są bardzo mocnymi kwasami protonowymi?

29. Narysuj struktury dwóch różnych, trwałych, homoleptycznych karbonylków metali przejściowych (mono- lub wielojądrowych). Jak otrzymuje się karbonylki metali.

30. Na jakich formalnych stopniach utlenienia występują chromowce w związkach? Podaj po jednym przykładzie związku na wszystkich, możliwych stopniach utlenienia - np. dla chromu.

31. Podaj po jednym przykładzie związków metaloorganicznych (narysuj ich wzory strukturalne i podaj nazwę) dla dowolnego wanadowca, chromowca i manganowca.

32. Zdefiniuj pojęcia: aktynowce i transaktynowce, podaj nazwy i symbole dwóch aktynowców i dwóch transaktynowców. Omów ideę otrzymywania transaktynowców. Czy można otrzymać makro ilości tych pierwiastków (wyjaśnij)?

33. Jakie znasz zastosowania toru, uranu i plutonu oraz ich związków. Jak produkuje się te pierwiastki? Jaki wpływ ma tzw. kontrakcja aktynowców na właściwości tych pierwiastków?

34. Dlaczego konfiguracje elektronowe niektórych aktynowców i wszystkich transaktynowców są niepewne lub tylko postulowane?

35. Omów metody otrzymywania Th i U. Jakie znasz związki tych pierwiastków (podaj wzory, metody otrzymywania).

36. Napisz wzory sumaryczne następujących związków: wodorotlenek uranylu, octan uranylu, pięciowodny siarczan toru(IV). Jak tor i uran zachowują się wobec kwasów (np. HCl. HNO₃, H₂SO₄)?

37. Omów techniczne znaczenie U, Th i Pu (w postaci pierwiastkowej).

38. Dlaczego tytanowce tworzą łatwo kompleksy typu [Mcp₂X₂] gdzie X = Cl, H, CH₃, podczas gdy triada Fe, Ru i Os takich połączeń nie tworzy (tworzy związki typu [Mcp₂])?

39. Jak otrzymuje się alkoholany tytanu ([Ti(OR)₄]) ? Jakie znasz zastosowania tych połączeń. Napisz równanie reakcji hydrolizy (w nadmiarze wody) oraz pirolizy (w nadmiarze tlenu) [Ti(OEt)₄].

40. Podkreśl metale, które zaliczamy do pierwiastków rzadkich (rzadko występujących w skorupie ziemskiej): Fe, Au, Pt, Ti, Re, Mg, Cu, V, Nb, Co, Cr, Ir, Ag. W jakich granicach musi mieścić się zawartość metalu w skorupie ziemskiej (w % wagowych), by uznać go za pierwiastek rzadki?

41. Dlaczego halogenki tytanowców tworzą łatwo addukty z aminami lub eterami? Narysuj strukturę dowolnego adduktu tego typu, podaj jego nazwę.

42. Omów zastosowania praktyczne tytanowców (metali).

43. Wytłumacz dlaczego jony trójwartościowe tworzą kwaśne roztwory wodne.

44. Omów zastosowania związków tytanowców - szczególnie tytanu.

45. Podaj nazwy następujących związków tytanowców: K₂[TiF₆], Na₄[Zr(ox)₄], [Zr(acac)₄], [Hfcp₂Cl₂], [TiF₄(MeCN)₂]. Narysuj ich struktury.

46. Jak otrzymuje się MO₂ tytanowców, jakie są ich zastosowania? Czy są to substancje jonowe, czy kowalencyjne?

47. Które z niżej wymienionych pierwiastków występują w przyrodzie w postaci rodzimej (podkreśl je): Ti, Au, Mg, Hg, K, Fe, Ce, Cu, Zn, Ag, Sn.

48. Jak otrzymuje się metale przejściowe; omów to zagadnienie na przykładach.

49. Dlaczego takie jony, jak Ti⁴⁺ czy V⁵⁺ nie występują w roztworach wodnych?

50. Przedstaw ogólną charakterystykę tytanowców: właściwości fizyczne samych metali, reaktywność chemiczną, stopnie utlenienia, chemię koordynacyjną i metaloorganiczną, itp.

51. Jakie związki z fluorowcami i tlenem tworzą tytanowce? Podaj przykłady otrzymywania tych połączeń i zastosowania praktyczne.

52. Podaj po jednym przykładzie następujących związków kompleksowych tytanowców: a) anionowego; b) kationowego; c) obojętnego.

53. Dlaczego trwałe karbonylki manganowców są binuklearne? Narysuj ich strukturę.

54. Jak otrzymuje się następujące związki: MnO₂, KMnO₄, H[ReO₄].

55. Jakie znasz praktyczne zastosowania manganowców i ich związków (w metalurgii, katalizie i innych działach chemii i techniki).

56. Narysuj strukturę [Re₂Cl₈]^2- - w tym nakładanie się orbitali pokazujące powstawanie wiązania Re-Re. Jaki jest rząd tego wiązania?

57. Jak zmieniają się i dlaczego zdolności utleniające jonów MO₄^- (M = Mn, Tc, Re) ?

58. Jak otrzymuje się [ReMeO₃] ? Narysuj strukturę MTO. Dlaczego tworzy trwałe addukty z N-donorami (np. pirydyna). Jakie zastosowania ma ten kompleks.

59. Wytłumacz, dlaczego [Mcp₂] dla manganowców są nietrwałe, podczas gdy [Mcp(CO)₃] są stabilne.

60. Jak otrzymuje się M₂O₇ (M = Mn, Tc, Re). Który z nich jest najsilniejszym utleniaczem? Jak zmieniają się właściwości kwasowo-zasadowe tlenków manganowców w zależności od stopnia utlenienia metalu?

61. Przedstaw ogólną charakterystykę manganowców: właściwości fizyczne samych metali, reaktywność chemiczną, stopnie utlenienia, chemię koordynacyjną i metaloorganiczną, itp.

62. Które z niżej wymienionych metali nie tworzą trwałych wodorotlenków (podkreśl je): Cu, Ti, Mg, Fe, Re, Ru, Mn, Ag, Au, Sn, Sc.

63. Zdefiniuj pojęcie kompleksy klasterowe. Napisz wzory przynajmniej 2 tego typu połączeń.

64. Na czym polega oczyszczanie metali za pomocą elektrorafinacji.

65. Omów flotacyjne wzbogacanie rud metali (np. cynku, ołowiu, rtęci). Przedstaw istotę i cel tego etapu technologii produkcji metali. Jaką rolę pełnią w tym procesie odczynniki flotacyjne.

66. Przedstaw ogólną charakterystykę cynkowców: właściwości fizyczne samych metali, reaktywność chemiczną, stopnie utlenienia, chemię koordynacyjną i metaloorganiczną, i inne dane.

67. Dlaczego wodorotlenek, tlenek i siarczek rtęci(I) nie istnieją?

68. Jakie są różnice pomiędzy MgCl₂ a HgCl₂ w stanie stałym i w roztworze? Wyjaśnij je.

69. Wyjaśnij dlaczego związki cynkowców są bardziej kowalencyjne niż analogiczne połączenia berylowców (np. chlorki, MR₂)?

70. Jak zmienia się trwałość związków kompleksowych cynkowców (w szeregu Zn, Cd i Hg) i dlaczego?

71. Podaj dwa przykłady anionowych i dwa przykłady obojętnych związków kompleksowych dla każdego z cynkowców.

72. Które związki metaloorganiczne są bardziej jonowe - MgR₂ czy ZnR₂ (wyjaśnić)?

73. Omów znane Ci zastosowania cynkowców (metali).

74. Omów znane Ci zastosowania związków cynkowców w syntezie chemicznej i różnych działach nauki i techniki.

75. Dlaczego związki Hg są mniej rozpuszczalne w wodzie niż odpowiednie połączenia Zn i Cd?

76. Omów dwuskładnikowe połączenia cynkowców z fluorowcami, tlenem i siarką (wzory, synteza, właściwości, zastosowania).

77. Jakie są produkty spalania następujących metali w tlenie (podaj wzór tlenku): V, Sc, Ta, Ce, Cr, Fe, La, Os, Ti.

78. Narysuj strukturę NbCl₅ wiedząc, że jest dimeryczny a koordynacja atomu centralnego jest oktaedryczna. Jakie zastosowanie może mieć ten związek?

79. Narysuj strukturę i podaj nazwę [VO(acac)₂]. Określ stopień utlenienia atomu centralnego oraz liczbę elektronów w tym kompleksie. Jak otrzymuje się acetyloacetoniany następujących metali: K, Cu, Pd, Fe, Co, Ru.

80. Jakie znasz zastosowania wanadowców i ich związków.

81. Podaj nazwy następujących związków: [VO(i-PrO)₃], [V(bpy)₃]SO₄, K₂[NbF₇], [VCl₃(NMe₃)₂]. Narysuj ich struktury (w przypadku kompleksów anionowych strukturę anionu a kationowych, strukturę kationu kompleksowego).

82. W chemii V(IV) i V(V) dominują kationy VO²⁺ i VO₂⁺. Ani w roztworach wodnych, ani w kryształach nie występują kationy V⁴⁺ lub V⁵⁺ (ani też ich akwakompleksy). Wyjaśnij dlaczego?

83. Dlaczego wanadowce oprócz kompleksów typu [Mcp₂] tworzą także takie, jak [Nbcp₂Ph₂] czy [Tacp₂H₃], podczas gdy triada Fe, Ru i Os tworzy jedynie kompleksy typu [Mcp₂].

84. Przedstaw ogólną charakterystykę wanadowców (temp. topnienia, moc wiązania metalicznego, reakcje z tlenem, z kwasami, fluorowcami, stopnie utlenienia, ważne związki, itd.).

85. Podaj 2 przykłady kompleksów anionowych wanadowców - narysuj struktury tych jonów.

86. Omów połączenia wanadowców z tlenem: tlenki, oksoaniony, oksokationy. Podaj przykłady struktur, metod otrzymywania, zastosowania.

87. Jakie znasz połączenia wanadowców z fluorowcami - podaj przykłady. Dlaczego niektóre z nich tworzą trwałe addukty z eterami, aminami (podaj przykład takiego adduktu).

88. W jakiej postaci tytanowce i wanadowce występują w przyrodzie ? Jak się je otrzymuje na skalę techniczną ?

89. W jakiej postaci chromowce i manganowce występują w przyrodzie ? Jak się je otrzymuje na skalę techniczna ?

90. W jakiej postaci cynkowce i miedziowce występują w przyrodzie ? Jak się je otrzymuje na skalę techniczną ?

91. Narysuj strukturę [Cu₂(OAc)₄(H₂O)₂] wiedząc, że ligandy octanowe są mostkami i brak w tej molekule wiązania Cu-Cu. Jakie inne ligandy tworzą mostki?

92. Opisz przemysłowe otrzymywanie Cu, Ag i Au - np. z polskich złóż miedzi.

93. Wyjaśnij dlaczego Cu tworzy w roztworach wodnych jony Cu²⁺ a nie Cu⁺ ?

94. Omów zastosowania miedzi, srebra i złota (metali).

95. Dlaczego pierwsza energia jonizacji miedziowców jest znacznie wyższa niż u litowców?

96. Przedstaw ogólną charakterystykę miedziowców (reaktywność, stopnie utlenienia, ważne związki, chemia koordynacyjna tych pierwiastków, itd.).

97. Porównaj halogenki i pseudohalogenki Cu(I) i Ag(I) z odpowiednimi związkami litowców. Wyjaśnij różnice pomiędzy nimi.

98. Jak otrzymuje się następujące związki: CuO, Cu₂O, CuSO₄, H[AuCl₄].

99. Dlaczego karbonylki Cu, Ag, Pd i Pt są mało trwałe?

100. Podaj nazwy następujących związków kompleksowych miedziowców: K₃[Cu(CN)₄], [Cu(NH₃)₆]SO_4, H[AgX₂]. Jak można je otrzymać - np. w postaci wodnych roztworów.

101. Dlaczego CuI₂ nie jest znany? Jak otrzymuje się CuI ?

102. Jakie znasz praktyczne zastosowania związków miedziowców.

103. Z którym anionem - CN^- czy SO₄^2- kation Cu⁺ tworzy trwalsze połączenie (dlaczego)?

104. Podaj nazwy oraz metodę otrzymywania następujących związków: K₃[Cu(CN)₄], [Cu(NH₃)₆]SO₄, K[Ag(SCN)₂], [Cu(acac)₂].

105. Kompleksy oktaedryczne Cu(II) są zdeformowane - ze względu na tzw. efekt Jahna Tellera. Wyjaśnij rolę tego efektu dla struktury i trwałości związków koordynacyjnych.

106. Au(I) tworzy trwałe kompleksy z fosfinami typu [AuCl(PR₃)] podczas gdy analogiczne połączenia z aminami nie są znane. Wyjaśnij dlaczego?

107. Omów reaktywność miedziowców (metali) względem: tlenu, fluorowców, kwasów utleniających i nieutleniających, siarki, KCN oraz NaOH.

108. Omów podobieństwa i różnice pomiędzy litowcami a miedziowcami.

109. Jak otrzymuje się następujące związki: CuCl₂, CuI, Cu₂O, AgBr, AuCl₃, H[AuCl₄], CuO. Które z nich maja znaczenie praktyczne (jakie)?

110. Jak otrzymuje się następujące związki: CuSO₄*5H₂O, AgNO₃, K[AuCl₄], CuS, CuCl, CuO.

111. Dlaczego kompleksy typu [AuXL] gdzie X = Cl, cp są trwałe gdy L = CO, PPh₃, a nie są trwałe gdy L = NH₃ ?

112. Na wybranych przykładach omów tlenki metali przejściowych (wzory, syntezę, właściwości, zastosowania).

113. Wyjaśnij dlaczego kompleksy [Mcp₂] pierwiastków 8 grupy są wyjątkowo trwałe, podczas gdy „metaloceny” grupy 9 są wyjątkowo niestabilne. Wyjaśnij także, dlaczego dla triady Co, Rh i Ir wyjątkowo trwałe są kationy metaloceniowe - [Mcp₂]⁺.

114. Jak otrzymuje się następujące związki: bezwodny FeCl₃, Fe₂O₃, Fe(NO₃)₃*9H₂O, FeSO₄*7H₂O, NiCl₂, CoF₃.

115. Podaj nazwy następujących jonów kompleksowych: [Co(NH₃)₆]²⁺, [Fe(bpy)₃]³⁺, [Co(CN)₆]^3-, [Ni(SCN)₄]^2-. Narysuj ich struktury.

116. Omów znane Ci zastosowania praktyczne Fe, Co i Ni (metali).

117. Wymień związki Fe, Co i Ni, które mają znaczenie praktyczne. Jak się je otrzymuje i jakie są ich zastosowania.

118. Dlaczego Fe, Co i Ni tworzą karbonylki o różnych strukturach?

119. Omów właściwości fizyczne i chemiczne żelaza. Porównaj je z właściwościami niklu i kobaltu.

120. Wyjaśnij, dlaczego kompleksy z ligandami chelatującymi są trwalsze od kompleksów z ligandami monodentatnymi? Narysuj wzory 4 ligandów chelatujących.

121. Na jakich, formalnych stopniach utlenienia występują Fe, Co i Ni w związkach chemicznych? Podaj po jednym przykładzie związku każdego z tych pierwiastków, na wszystkich możliwych stopniach utlenienia.

122. Omów dwuskładnikowe połączenia Fe, Co i Ni z fluorowcami i tlenem (wzory sumaryczne, właściwości, jak się je otrzymuje i jakie maja zastosowania praktyczne).

123. Podaj przykłady kompleksów anionowych i kationowych Fe, Co i Ni. Mogą to być wzory ogólne lub wzory konkretnych związków (co najmniej 2 kationowe i 2 anionowe).

124. Jak otrzymuje się następujące związki: [Fe(acac)₂], [Co(acac)₃], [Ni(acac)₂]. Narysuj oba izomery konfiguracyjne [Co(acac)₃]. Narysuj struktury graniczne liganda acac.

125. Narysuj struktury: [Fe(CO)₅], [Co₂(CO)₈], [Ru₃(CO)₁₂]. Jak otrzymuje się [Fe(CO)₅]? Jak powstaje wiązanie M-CO?

126. Narysuj struktury przynajmniej 2 kompleksów alkenowych metali grup 8, 9 i 10. Jak otrzymuje się kompleksy alkenowe - podaj 2 przykłady syntez.

127. Jak otrzymuje się kompleksy metali ze skoordynowanym cp. Narysuj struktury 3 tego typu związków.

128. Wyjaśnij, jaki wpływ na kwasowość wody ma koordynacja z jonami lantanowców (utworzenie akwa-kompleksów)?

129. Przedstaw ogólną charakterystykę Fe, Co i Ni: reaktywność, stopnie utlenienia, najważniejsze związki, chemia koordynacyjna i metaloorganiczna tych pierwiastków, itd.

130. Przedstaw ogólną charakterystykę platynowców: reaktywność, stopnie utlenienia, najważniejsze związki, chemia koordynacyjna i metaloorganiczna tych pierwiastków, itd.

131. Wyjaśnij dlaczego triflat skandu jest kwasem Lewisa tolerującym wodę, podczas gdy takie kwasy jak AlCl₃, SnCl₄ czy FeCl₃ mogą być katalizatorami jedynie w warunkach bezwodnych?

132. Które z niżej wymienionych jonów lantanowców (Ln³⁺) są barwne a które nie i dlaczego? Yb, Nd, Gd, Sm, Tm, Lu. Objaśnij termin „kontrakcja lantanowców”.

133. Wyjaśnij, dlaczego terb i cer tworzą związki także na IV stopniu utlenienia (oraz na III - jak wszystkie lantanowce).

134. Wszystkie lantanowce tworzą związki na III stopniu utlenienia, jednak europ i iterb także na II. Wyjaśnij dlaczego.

135. Który jon - Al³⁺ czy Nd³⁺ tworzy akwa-kompleksy o wyższej liczbie koordynacyjnej i dlaczego?

136. Omów znane Ci zastosowania lantanowców (w formie metali lub stopów) i ich związków w syntezie chemicznej i różnych dziedzinach nauki i techniki.

137. Jak otrzymuje się skandowce i lantanowce w formie metalicznej?

138. Przedstaw ogólną charakterystykę skandowców i lantanowców (reaktywność względem tlenu, powietrza, wody, kwasów, zasad, siarki, fluorowców; stopnie utlenienia, tlenki i wodorotlenki, itd.).

139. Narysuj wzory 3 różnych kompleksów fosfinowych metali przejściowych. Narysuj wzory strukturalne PPh₃ oraz dppe.

1

---