ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE

Dotyczy grup pobocznych w układzie okresowym.

Zapełnienie powłoki ostatniej do konfiguracji gazu szlachetnego

Wiązanie koordynacyjne (prawie atomowe spolaryzowane)

Atom centralny (jon centralny)

Ag⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, Fe ³⁺

Ligandy (grupy dołączone do centrum koordynacyjnego, jony ujemne lub cząsteczki obojętne)

CN^-, NH₃, H₂O, F^-, Cl^-, NO, OH^-, ……

Jon centralny +ligandy =wewnętrzna strefa koordynacyjna

(istnieje też zewnętrzna, inne jony, hydratacja)

Liczba koordynacyjna

(zwykle 2,4,6)

Ag(NH₃)₂⁺, Zn(CN)₄²⁺, Fe(CN)₆³⁺

Wyznaczanie liczby kord.

Fe - 26 elektronów

Fe³⁺ - 23 elektrony Krypton -36 elektronów

36-23 = 13 13 : 2 = 6 (no prawie ) Fe (CN)₆ ³⁺

Cu 29 elektronów Cu²⁺ - 27 36-27 = 9 9:2 = 4

Inna wersja

Liczba kord. jest często podwojoną wartością ładunku kationu

Ag⁺ = 2, Cu²⁺ = 4, Fe³⁺ = 6 (Fe²⁺ też 6., 36-24 =12 12:2 = 6)

Nazwy jonów kompleksowych

[Zn(NH₃)₄]Cl₂ dichlorek tetraaminacynku NH₃ -amina

K₃[Fe(CN)₆] heksacyjanożelazian (III) tripotasu CN^- cyjano

Fe₃[Fe(CN)₆]₂ heksacyjanożelazian (III) żelaza (II)

Fe(CO)₅ pentakarbonyl żelazo (0) CO karbonyl

Stała trwałości kompleksów ()

Cu²⁺ + 4 NH₃ = Cu(NH₃)₄²⁺

Cu(NH₃)₄ ²⁺
Cu(NH₃)₃ ²⁺ + NH₃ k₁

Cu(NH₃)₃ ²⁺
Cu(NH₃)₂ ²⁺ + NH₃ k₂

Cu(NH₃)₂ ²⁺
Cu(NH₃)²⁺ + NH₃ k₃

Cu(NH₃)²⁺
Cu²⁺ + NH₃ k₄

 = k₁ x k₂ x k₂ x k₃ x k₄

Niektórym reakcjom towarzyszy powstawanie jonów kompleksowych

Znacie Zn(OH)₄²⁺, Fe(CN)₆²⁺, Fe(NO)_x

Rozpuszczanie złota (woda królewska)

1) HNO₃ utlenia złoto do Au³⁺

2)jony Cl^- (z HCl) łączą się jonem złotowym (Au³⁺) dając jon chlorozłocianowy (AuCl₄^-)

Au + 4 HCl + 3 HNO₃ → HAuCl₄ + 3 NO₂ + 3 H₂O

Dlaczego Cu(OH)₂ rozpuszcza się w nadmiarze NH₄OH?

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

niebieski osad

CuSO₄ + 2NH₄OH → Cu(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ NH₄OH = NH₃ X H₂O

Cu²⁺ + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺

niebieski (bardzo intensywny) roztwór jon tetraaminamiedzi (II)

Jony Cu2+ wiązane są przez amoniak i przechodzą w kompleks miedziowo-amoniakalny i ich stężenie maleje i zaczyna ich być za mało do wymaganego wytracenia Cu(OH)₂.

Podobnie ma się sprawa np. z Zn(OH)₄²⁺ Al.(OH)₄^-

---------------------------------------------------------------------------------

Barwa związku kompleksowego zależy od ilości ligandów i ich konfiguracji

[Co(NH₃)₆]³⁺ żółty

[Co(NH₃)₅(H₂O)]³⁺ różowoczerwony

[Co(H₂O)₆]³⁺ purpurowy

[Cr(NH₃)₆] ³⁺ żółty

[Cr(NH₃)₅Cl]²⁺ purpurowy

[Cr(NH₃)₄Cl₂]⁺ zielony

[Cr(NH₃)₃Cl₃] fioletowy

[Cr(NH₃)₂Cl₄]^- pomarańczowoczerwony

Twardość wody

Twardość wody - jest to cecha wody, będąca funkcją stężenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.

Napięcie powierzchniowe - zdolność zwilżania-trudno w wodzie twardej prać i zmywać..

Dodatek detergentów powoduje zmniejszenie twardości wody - im woda jest twardsza, tym więcej trzeba ich dodawać, aby uzyskać skuteczny efekt mycia.

Twardość wody może być trwała i przemijająca (nietrwała)

• nietrwałą, zwaną też węglanową - która jest generowana głównie przez węglany

• trwałą - która jest generowana przez sole innych kwasów, głównie chlorki, ale też siarczany, azotany i inne sole

Twardość wody tak naprawdę jest sumą obu trwałości

mydło

2 C₁₇H₃₅COONa +Ca²⁺ = (C₁₇H₃₅COO)Ca + 2Na⁺

sole wapniowe i magnezowe mydeł tworzą kłaczki (osad)

Twardość węglanowa zanika po zagotowaniu.

Ca(HCO₃)₂ --> CaCO₃ + H₂O + CO₂
Mg(HCO₃)₂ --> MgCO₃ + H₂O + CO₂

Powstaje kamień kotłowy (w domu raczej czajnikowy)

Należy pamiętać, że w wodzie lekko lekkokwasnej (pH<6) tworzą się z węglanów lekkokwaśne wodorowęglany

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂

Twardość trwała

MgCl₂, MgSO₄, Ca(NO₃)₂, CaSiO₃ itp. itp

Mg (Ca)²⁺ + 2 C₁₇H₃₅COO- + Ca(C₁₇H₃₅COO)₂ nierozpuszczalne kłaczki

Dodanie węglanu sodu

Na₂CO₃ + Ca²⁺ = CaCO₃ + 2Na⁺

Dodanie amoniaku

Ca²⁺ + HCO₃^- + OH^- = CaCO₃ + H₂O

Dodanie polifosforanów - jon Ca^2+, Mg²⁺ związany przez polifosforany

3 MgCl₂ + 2Na₃PO₄ = Mg₃(PO₄)₂ + 6NaCl

Wymieniacze jonowe

Twardość wody

- stopień niemiecki

-stopień milimolowy

- mMol na dcm³

^oN - ilość jonów wapnia i magnezu, która powoduje twardość wody identyczna z twardością powstałą po rozpuszczeniu 10 mg CaO w 1 dcm³ wody

^omM - połowa milimola jonów wapnia lub magnezu w 1 dcm³ (=20.04 mg Ca*lub

12,16 mg Mg²⁺)

stężenie molowe X 1000 ponieważ 1 mol = 1000 mmoli (tak jak 1g = 1000 mg)

mg/cm³/mmol

g/dcm³/mol

Stopień twardości		Jakość
[^oN]	[^omMol]
0-5	0-1,78	woda b. miękka
5-10	1.78 - 3.57	woda miękka
10-15	3.57-5.35	woda lekko twarda
15-20	5.35-7.13	woda dosyć twarda
20-30	7,13-10,70	woda twarda
30 i powyżej	10,70	woda b. twarda

woda wodociągowa ok. 15 ^oN

1^o mM to 0.5 mM/dcm^3 1^o mM to 2.8 ^oN 1^o N to 0.357 ^omM

Zadanie 1

Wyraź stężenie wody w stopniach niemieckich, stopniach milimolowych oraz w milimolach na dcm³, jeżeli wiadomo, że na miareczkowanie 50 cm³ tej wody zużyto 10,2 cm³ roztworu EDTA o stężeniu 0.0190 mol/dcm³.

Ile moli wersenianu (EDTA) użyto w miareczkowaniu

0.0102 dcm³ x 00m/dcm³ = 0.0001919 moli

c_mol = 0.0001919moli/ 0.050dcm³ = 0.003838 m/dcm³ = 3,84 mM/dcm³

patrz powyżej

1^omM to 0.5 mM/dcm³

3,84 mM/dcm³

czyli 7,68 ^omM

1 ^oN to 0.357 ^omM

7,68 ^omM

czyli 21,5 ^oN twarda woda

Zadanie 2

Oblicz ile cm3 0.020 molowego roztworu EDTA należy zużyć ana kompleksometryczne miareczkowanie 100 cm3 wody o twardości 8 stopni milimolowych.

1 ^omM = 0.5 mM/dcm³

8 ^omM

to roztwór 4 mmol/dcm³ = 0.004 m/dcm³

w 100cm³ = 0.1 dcm³ jest zatem 0.0004 moli

obliczam objętość roztworu EDTA n = c x v

0,0004 mola = 0,020 m/dcm³ x V

V = 0.0004mola / 0.020 mol/dcm³ = 0.020 dcm³ = 20 cm³

Zadanie 3

Oblicz ile cm³ 0.025 molowego roztworu EDTA należy zużyc na kompleksometryczne miareczkowanie 100 cm³ wody o twardości 15 ^oN.

1 ^oN to 0,357 ^omM

15 ^oN

to 15 ^oN x 0.357 ^omM = 5,35 ^omM

5,35 ^omM to 2,675 mmol/dcm³

w 1 dcm³ jest 2,675 mmola czyli 0,002675 mola

0,1 dcm³ 0,0002675 mola

0.0002675 mola = 0,025 mol/dcm³ X V

V = 0,0107 dcm³ czyli 10,7 dcm³

Zadanie 4.

1, 0765 g EDTA rozp. w wodzie kolbie miarowej na 200 cm3. Na miareczkowanie 20.0 cm³ (jedna pipeta) roztworu MgCl₂ zużyto 13.2 cm3 tego roztworu EDTA. Oblicz masę jonów Mg₂₊ w kolbie na 200 cm³.

EDTA (372.24 g/mol) Mg - (24.31 g mol)

1. stężenie molowe EDTA

9

---