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(H2O)42+, Ca(H2O)6

2+ 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 Chemii 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 S2O32-

- 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

zwenetrzna, wewnetrzna,

K3 [ Fe (CN)6 ]

potasu cyjano

heksa

jon centralnyligandy

liczba ligandów

heksacyjanozelazian(III) potasu.

zelazian(III).

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)