Wstęp teoretyczny do ćwiczenia 9
CHARAKTERYSTYCZNE REAKCJE ZWIĄZKÓW KOMPLEKSOWYCH
Tworzenie kompleksu polega na zastępowaniu jednego ligandu przez drugi ligand, o większej zdolności kompleksotwórczej w stosunku do danego atomu centralnego.
Metale takie jak miedź czy wapń w roztworze wodnym znajdują się w postaci akwakompleksów czyli hydratów: Cu(H
2+
2+
2O)4
, Ca(H2O)6 a nie w postaci wolnych jonów.
Cząsteczki wody w sferze koordynacyjnej metalu są zastępowane odpowiednimi ligandami.
Przykład – tworzenie się kompleksu aminaniklu(II) przez stopniową eliminację cząsteczek wody z akwakompleksu
1. [Cu(H2O)4]2+ + NH3 [Cu(H2O)3NH3 ]2+ + H2O
2. [Cu(H2O)3NH3 ]2+ + NH3 [Cu(H2O)2(NH3)2]2+ + H2O
3. [Cu(H2O)2(NH3)2 ]2+ + NH3 [Cu(H2O)(NH3)3]2+ + H2
4. [Cu(H2O)(NH3)3 ]2+ + NH3 [Cu(NH3)4]2+ + H2O
Związki kompleksowe ulegają:
a) reakcji podstawienia, w której nie zmienia się liczba koordynacyjna metalu.
[Co(NH3)5CO3]+ + 2HF [Co(NH3)5F]2+ + F- + CO2 + H2O
b) reakcji związanej ze zmianą stopnia utlenienia, np. substytucji utleniającej 2[Co(H2O)6]Cl2 + 2NH4Cl + 10NH3 + H2O2 2[Co(NH3)6]Cl3 + 14 H2O
c) reakcji przyłączania, w której wzrasta liczba koordynacyjna metalu.
Zn(CN)2 + 2CN- [Zn(CN)4]2-
Przy tworzeniu nazwy związku kompleksowego należy kierować się regułami ustalonymi przez IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemi Czystej i Stosowanej):
- nazwę kompleksu tworzy się dodając do nazwy jonu centralnego przedrostki określające ilość i rodzaj ligandu
-w nazwie jonu kompleksowego wymienia się najpierw ligandy, a na końcu atom centralny
- stopień utlenienia atomu centralnego zaznacza się cyfrą rzymską w nawiasie na końcu nazwy,
np. siarczan tetraaminamiedzi(II) [Cu(NH3)4]SO4
- kompleksy o ładunku ujemnym (aniony kompleksowe) mają do nazwy anionu centralnego dodaną końcówkę –an
np. tetrachloromiedzian(II) potasu K2[CuCl4]
- w kompleksach kationowych i zawierających obojętne cząstki podajemy nie zmienioną nazwę pierwiastka
np. chlorek tetraakwadichlorochromu(III) [Cr(H2O)4Cl2]Cl
- do najczęściej stosowanych ligandów należą:
- amina -NH3,
- hydrokso OH-
- akwa H2O
- karbonyl CO
- bromo Br-
- okso O2-
- chloro Cl-
- tio S2-
- cyjaniano CNO-
- tiocyjaniano CNS-
- cyjano CN-
- tiosiarczano S
2-
2O3
- fluoro F-
- liczbę ligandów przedstawia się za pomocą przedrostków:
- dla ligandów prostych: mono, di, tri, tetra, penta, heksa np. chlorek tetraaminakadmu(II) [Cd(NH3)4]Cl2
- dla ligandów złożonych: bis, tris, tetrakis, pentakis np. tris(tetraoksosiarczan) bis(heksaaminakobaltu) [Co(NH3)6]2(SO4)3
- nazwy ligandów anionowych mają końcówkę -o, np. cyjano - heksacyjanożelazian(III) potasu K3[Fe(CN)6]
- rodniki węglowodorowe mają ogólnie przyjęte skróty Me- metyl, Et – etyl, Ph – fenyl, En- etylenodiamina
np. tetrafenyloboran(III) potasu K[B(Ph)4]
- przedrostki w nawiasie są stosowane, jeśli nazwa ligandu zawiera już jeden z przedrostków np. bromek tri(etylenodiamino)platyny(IV) [Pt(En)3]Br4
- kolejność ligandów jest zgodna z kolejnością alfabetyczną bez uwzględnienia przedrostków określających liczbę ligandów każdego typu występujących w sferze koordynacyjnej.
- w nawiasie, na końcu nazwy zamiast stopnia utlenienia (podawanego cyframi rzymskimi) można umieścić znak ładunku całego jonu oraz ładunek (podawany cyframi arabskimi) np.: K3[Co(CN)6]
heksacyjanokobaltan(III)potasu,
heksacyjanokobaltan(3+) potasu,
heksacyjanokobaltan tripotasu,
Sfera
zwene,trzna
wewne,trzna
K3 [ Fe (CN)6 ]
heksa
.
liczba ligandów
potasu
cyjano
zelazian(III) ligandy
jon centralny
.
heksacyjanozelazian(III) potasu
Przykładowe wzory i nazwy związków i jonów kompleksowych:
[Co(H2O)6](NO3)2
azotan(V) heksaakwakobaltu(II)
[Co(CO3)(NH3)4]NO3
azotan(V) tetraakwawęglanokobaltu(III)
[CoCl(NH3)4(H2O)]2+
kation akwatetraaminachlorokobaltu(III)
[CoCl(NH3)5]Cl2
chlorek pentaaminachlorokobaltu(III)
K3[Fe(SCN)6]
heksatiocyjanianożelazian(III)potasu
[Fe(edta)]–
anion etylenodiaminatetraoctanożelazianowy(III)
[Cr(OH)(H2O)5]2+
kation pentaakwahydroksochromu(III)
[CrCl2(H2O)4]Cl
chlorek tetraakwadichlorochromu(III)
[Cu(NH3)4]SO4
siarczan(VI) tetraaminamiedzi(II)
[Cd(en)2]Cl2
chlorek bis1,2-diaminoetanokadmu(II)
Na3[Cu(CN)4]
tetracyjanomiedzian(I)sodu,
Na3[Ag(S2O3)2]
tiosiarczanosrebrzan(I)sodu,
[Cu(H2O)6]SO3
siarczan(IV)heksaakwamiedzi(II),
K4[NiF6]
heksafluoroniklan(II)sodu,
[Cu(NH3)4]SO4
siarczan(VI) tetraaminamiedzi(II)