Wykład3 3 zwiazki kompleksowe - chemia.uj.edu.pllojewski/wykladySP/P_Wyk%88ad3_3%20zwiazki... ·...

1

Copyright © 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved.

Związki kompleksoweZwiązki kompleksowepigmenty i barwnikipigmenty i barwniki

co to są związki kompleksowe?co to są związki kompleksowe?jaka jest ich budowa?jaka jest ich budowa?skądskąd się bierze kolor?się bierze kolor?

2


Pierwiastki

metale

niemetale

Układ okresowy07_117

1H3Li11Na19K37Rb55Cs87Fr

4Be12Mg20Ca38Sr56Ba88Ra

21Sc39Y57La89Ac

22Ti40Zr72Hf104Unq

23V41Nb73Ta105Unp

24Cr42Mo74W106Unh

25Mn43Tc75Re107Uns

26Fe44Ru76Os108Uno

27Co45Rh77Ir109Une

110Uun

111Uuu

28Ni46Pd78Pt

29Cu47Ag79Au

30Zn48Cd80Hg

31Ga49In81Tl

5B13Al

32Ge50Sn82Pb

6C14Si

33As51Sb83Bi

7N15P

34Se52Te84Po

8O16S

9F17Cl35Br53I85At

10Ne18Ar36Kr54Xe86Rn

2He

1

2 13 14 15 16 17

18

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

3


Metale przejścioweMetale przejścioweKonfiguracja elektronowa

21Sc

39Y

57La*

89Ac**

22T i

40Zr

72H f

104Unq

23V

41Nb

73Ta

105Unp

24Cr

42M o

74W

106Unh

25M n

43Tc

75Re

107Uns

26Fe

44Ru

76O s

108Uno

110Uun

111Uuu

27Co

45Rh

77Ir

109Une

28N i

46Pd

78Pt

29Cu

47Ag

79Au

30Zn

48Cd

80Hg

7s26d1 7s26d2 7s26d3 7s26d4 7s26d5 7s26d7

6s25d1 4f146s25d2 6s25d3 6s25d4 6s25d5 6s25d6 6s25d7 6s15d9 6s15d10 6s25d10

5s24d1 5s24d2 5s14d4 5s14d5 5s14d6 5s14d7 5s14d8 4d10 5s14d10 5s24d10

4s23d1 4s23d2 4s23d3 4s13d5 4s23d5 4s23d6 4s23d7 4s23d8 4s13d10 4s23d10

Metale przejściowe mogą przyjmować wiele stopni utlenienia (od +1 do +6)

4


Co to są związki kompleksowe?Co to są związki kompleksowe?

MeMen+n+

LI LILI

LI LILI

Jon centralny (Men+): metale, pierwiastki bloku d, a także zwykle cięższe pierwiastki powyżej 4 okresu e układzie okresowym posiadające nieobsadzone orbitale (Cu2+, Cr3+, Fe3+, Pb2+)Ligand (LI): cząsteczka obojętna lub jon posiadające wolną parę elektronową (Cl-, Br-, OH-, CN-, H2O, NH3)

5


Związki kompleksoweZwiązki kompleksowe

Jaką strukturę mają cząsteczki H2O, NH3, OH-?Dlaczego CH4 nie jest ligandem?

Ligandy

6



Jakie wiązanie tworzy jon centralny i ligand?

LI = zasada Lewisa= donor elektronów= para elektronowa

Men+ = kwas Lewisa= akceptor elektronów= nieobsadzony orbital

wiązania koordynacyjne

Wiązania

7


Fe 1s22s22p63s23p64s23d6

Fe3+ 1s22s22p63s23p64s03d54p0

NH3 NH3 NH3 NH3NH3NH3

NH3

Na czym polega wiązanie koordynacyjne jon metalu-ligand?

sd2p3 – sześć wolnych orbitali ⇒ sześć ligandów

Przykład 1 [Fe(NH3)6]3+

Związki kompleksoweZwiązki kompleksoweWiązania

8


pod wpływem pola ligandów orbitale i elektrony ulegają reorganizacji - wolne orbitale obsadzane są przez wolne pary elektronowe ligandów



9


Cu 1s22s22p63s23p64s13d10

Cu2+ 1s22s22p63s23p64s03d94p0

sp3 – cztery wolne orbitale ⇒ cztery ligandy

Przykład 2 [Cu(NH3)4]2+


10


[Fe(NH3)6]3+

Budowa


Cl-

Cl-Cl-

[Fe(NH3)6] Cl3

kation kompleksowy

anion

wewnętrzna zewnętrznasfera koordynacyjna

11


[Fe(OH)6]3-

Budowa


anion kompleksowy

kation

wewnętrzna zewnętrznasfera koordynacyjna

Na+

Na+Na+

Na3 [Fe(OH)6]

12


Jak tworzyć nazwy związków kompleksowych?

• Najpierw kation • Ligandy przed jonem centralnym metalu • Ligand = anion ⇒ dodaj „o” np. fluoro-, hydrokso-• Ligand = cz. obojetna ⇒nie zmieniaj nazwy, amina, akwa, • Ligand≥1 przedrostki mono-, di-, tri-, itd.• Stopień utlenienia jonu centralnego metalu (rzymskie cyfry)

np. jon kobaltu (III)• Jeżeli jest więcej niż jeden rodzaj ligandu to obowiazuje kolejność

alfabetyczna, np. pentaaminachloro• Jeżeli jon komplekspwy ma ładunek ujemny dodajemy końcówkę

„an”, np. heksachlorokobaltan (III)

Nazwy


13


Co to jest liczba koordynacyjna?Liczba wiązań z ligandem: głównie 2, 4, 6

Jaki kształt mają cząsteczki związków kompleksowych o tych liczbach?

2 – liniowa4 – tetraedr lub kwadrat6 – oktaedr

Coordinationnumber

2

4

6

Geometry

Linear

Tetrahedral

Square planar

Octahedral

Budowa


14


sp

180°

sp2

120°

109.5°

dsp3

90°

120°

90°

90°

d2sp3

sp3Hybrydyzacja

atomu centralnego i kształt cząsteczki

Budowa


15


Budowa przykłady


16


Jakie mogą być rodzaje ligandów?

jednopodstawne: CN->NO2->NH3>H2O>OH->F->Cl->Br->I-

wielopodstawne, chelatowe: etylenodiamina, kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA)

Budowa


17


20_13TTable 20.13 Typowe ligandytyp przykłady

jednopodstawne H20 CN− SCN − (thiocyanate) X− halogenkiNH3 NO2

− OH−

dwupodstawne Jon szczawianowy etylenodiamina(en)

wielopodstawne dietyleno triamina(dien)

jon etylenodiaminotetraoctanowy(EDTA)

O OCC

O OM

(−)(−)CH2H2C

M

NH2H2N

H2N − (CH 2)2 − NH − (CH 2)2 − NH2

3 centra koordynacji

O − C − H2C

O − C − H2C

N − (CH2)2 − N

CH2 − C − O

CH2 − C − O

(−)

(−)

O

O

(−)

(−)

6 atomów koordynujących

20_13TTable 20.13 Typowe ligandytyp przykłady

jednopodstawne H20 CN− SCN − (thiocyanate) X− halogenkiNH3 NO2

− OH−

dwupodstawne Jon szczawianowy etylenodiamina(en)

wielopodstawne dietyleno triamina(dien)

jon etylenodiaminotetraoctanowy(EDTA)

O OCC

O OM

(−)(−)CH2H2C

M

NH2H2N

H2N − (CH 2)2 − NH − (CH 2)2 − NH2

3 centra koordynacji

O − C − H2C

O − C − H2C

N − (CH2)2 − N

CH2 − C − O

CH2 − C − O

(−)

(−)

O

O

(−)

(−)

6 atomów koordynujących

Budowa


N N

18


Budowa przykłady


N N

19


Budowa przykłady


20


Izomeria


Zielony

fioletowy

czerwony

pomarańczowy

kolor

1chlorek trans-tetraaminadichlorokobaltu (III)

trans-[Co(NH3)4Cl2]Cl

1chlorek cis-tetraaminadichlorokobaltu (III)

cis-[Co(NH3)4Cl2]Cl

2chlorek pentaaminachlorokobaltu (III)

[Co(NH3)5Cl]Cl2

3chlorek heksaamina kobaltu (III)[Co(NH3)6]Cl3

wolne aniony

nazwa

21


Izomeria geometryczna


trans cis

22


Stereoizomeria


23


d-limonen

l-limonen

L-karwon D-karwon

L-limonen D-limonen

cytrynamięta

mięta kminek

24


Skąd bierze się barwa związków kompleksowych?


25


Fe 1s22s22p63s23p64s23d6

Fe3+ 1s22s22p63s23p64s03d54p0


sd2p3 – sześć wolnych orbitali ⇒ sześć ligandów

Przykład 1 [Fe(NH3)6]3+


NH3 NH3 NH3 NH3NH3NH3

NH3

26


20_453

d z2 d x2 - y2

dxy dyz dxz

Z

X Y

Barwa związków kompleksowych Barwa związków kompleksowych Pole o symetrii oktaedrycznej

ligandatom centralny

27


Pole o symetrii oktaedrycznej – rozszczepienie orbitali d

orbitale d jonu centralnego

Ener

gia

pote

ncja

lna ∆E – różnica energii,

energia stabilizacji

Barwa związków kompleksowych Barwa związków kompleksowych

28


silne pole słabe pole

CN->NO2->en>NH3>H2O>OH->F->Cl->Br->I-

duże ∆E małe ∆E

Moc ligandów


29


Przykład 3 [Fe(OH)6]3-

Pole o symetrii oktaedrycznej – obsadzenie orbitali d

Ener

gia

pote

ncja

lna

słabe pole OH-

∆E - małakompleks wysokospinowy

∆E

orbitale d jonu centralnego


30


Przykład 4 [Fe(CN)6]3-

Pole o symetrii oktaedrycznej – obsadzenie orbitali d

silne pole CN- -∆E - dużakompleks niskospinowy

Ener

gia

pote

ncja

lna

∆E

E:\PPM do strony\11_nieorganiczna\hexacyjano.avi

∆E


31


Skąd bierze się barwa związków kompleksowych?


promieniowanie widzialne

32




Ener

gia

pote

ncja

lna

∆E

∆E

Fala światłaE=hν

Jeżeli hν= ∆E to następuje wzbudzenie cząsteczki, przeniesienie elektronów na wyższy nieobsadzony poziom. Część promieniowania jest absorbowana przez cząsteczkę


33


νhE =

[ ]sT11

=νλ− długość fali [m]ν − częstość [1/s]Τ − okres [s]

νλλ⋅==

Tc

λchE =

Energia i długość faliBarwa związków kompleksowych Barwa związków kompleksowych

34


Pozostała część promieniowania daje barwę dopełniającą, którą odczuwamy jako kolor danego materiału

dłg. fali pochłanianej

dłg. fali widzianej


35


PrzykładyPrzykłady

• Błękit pruski Fe4[Fe(CN)6]3

• Błękit Turnbulla Fe3[Fe(CN)6]2

• Zieleń berlińska Fe2 [Fe(CN)6]• Błękit Monastral

Pigmenty syntetyczne

pierścień ftalocyjaninowy

36



pierścień porfinowy

Mg2+ chlorofil

Fe2+ hemoglobina

Pigmenty naturalne

37


Związki kompleksoweZwiązki kompleksowePorfiryna

pierścień porfirynowy– kompleks hemu

Liczba koordynacyjna Fe2+= 4

Wykład3 3 zwiazki kompleksowe - chemia.uj.edu.pllojewski/wykladySP/P_Wyk%88ad3_3%20zwiazki... ·...

Documents

Transcript of Wykład3 3 zwiazki kompleksowe - chemia.uj.edu.pllojewski/wykladySP/P_Wyk%88ad3_3%20zwiazki... ·...