Координационные соединения

[Co(NH3)6]3+ – комплекс;
[Co(NH3)6]Cl3 – комплексное соединение (соль);
[Fe(CO)5] – комплекс и комплексное

K3 [Fe(CN)6]

Ион-комплексообразователь
(центральный атом)

Лиганды

Координационное
число

Внутренняя сфера

Внешняя
сфера

Строение комплексного соединения

Строение комплексного соединения

Внутренняя сфера [комплекс] Внешняя сфера (противоион)

[Ni(NH3)6]Cl2
K4[Fe(CN)6]

[Cr(CO)6]
[Ni(NH3)6]2[Fe(CN)6]

Примеры

Внеш.сферы нет

Лиганд – ион или нейтральная молекула, которые связаны с центральным атомом

Донорно-акцепторный механизм: лиганд предоставляет электронную пару, а центральный атом вакантную орбиталь.
Координационные

Анионы бескислородных кислот:
F–; Cl–; Br–; I– (фторо-лиганд и т.д.)…
Пример: K2[HgI4] –

Полидентатные лиганды (dentis – лат. «зуб»)– содержат несколько донорных атомов и

Этилендиаминтетрауксусная кислота.
Этилендиаминтераацетато (edta)-лиганд.
6 донорных атомов!

ИЗОМЕРИЯ
(от др.-греч. ἴσος – «равный», μέρος – «доля, часть») Явление,

Цис- и транс- изомеры, для квадратных частиц.

[Pt(Gly)2] – диглицинатоплатина (II)
Транс- менее

ЦИСПЛАТИН
Обладает выраженными цитотоксическими, бактерицидными и мутагенными свойствами. В основе биологических свойств,

ос- (mer-) реберный

гран- (fac-) граневой

Для октаэдрических частиц

[Pt(NH3)2Cl4]

[Co(NH3)3Cl3]

транс- (trans-)

цис- (cis-)

Геометрическая изомерия

Лиганды во внутренней и внешней координационной сфере меняются местами.
[Co(NH3)5Cl]CN – пентаамминхлорокобальт

Характерна для комплексов с амбидентными лигандами.

Амбидентный лиганд – лиганд, который

для комплексных солей, в которых и катион и анион являются комплексными

Cd2+ + CN– = [Cd(CN)]+ K1 = [Cd(CN)+]/[Cd2+][CN–];
[Cd(CN)]+ + CN– =

Константа образования характеризует устойчивость комплексов (в водных растворах).
Константа образования характеризует прочность

Побочная подгруппа
I группы периодической системы

Cu Ag Au

В ЭХРН: …H ... Cu …Ag …Au

Сu2+/Cu Ag+/Ag [AuСl4]–/Au
ϕ°,

Cu – 25 место; CuFeS2 (халькорипит), Cu2S (халькозин), 2CuCO3.Cu(OH)2 (азурин), CuCO3.Cu(OH)2

Известны с древнейших времен
Сu – гр. «кипрос» - остров Кипр.
Ag –

2Сu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2↑ (обжиг)
Cu2S + 2Cu2O =

Цианидный способ для извлечения Ag и Au
Разработан в 1843 г. в

Свойства простых веществ

Cu + X2 = CuX2 (X = Cl, Br)
Cu

Реакции с кислотами-окислителями
Cu + 2H2SO4 конц. = CuSO4 + SO2↑ +

Ox-red свойства

В кислой среде устойчивы Cu2+ и Ag+;
В кислой

Соединения Cu+

Эл. конфигурация: d10 ,
Почти все соединения бесцветны.
НО! Cu2O

Н/р соли: CuX (X = Cl, Br, I, CN, SCN).
CuF –

Получение нерастворимых солей:
Cu2+ + 3I– = CuI↓ + I2
2Cu2+ + 4CN–

Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2↓ голубой
Растворяется в кислотах и щелочах.
Сu(OH)2

Нерастворимы в воде: CuS, CuCO3
Растворимы в воде:
CuX2 (X = Cl,

2Cu(OH)2↓ + K2S2O8 + 2KOH = 2K2SO4 + 3H2O + Cu2O3↓
KClтв

Ag+ – окислительные свойства.
Ag+ + 1e = Ag0, E0 =

2Ag+ +2OH– = Ag2O↓ + H2O бурый, основ.
Ag2O + 2HF =

Комплексы Ag+

Ag2O↓+ 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH–
AgCl↓ + 2NH3

Ag2+ и Ag3+

Ag + F2 = AgF2 очень сильный окислитель
4AgF2 +

Au+

Н/р соли: AuX ( X = Cl, Br, I, CN).
Диспропорционируют даже

Au3+

Сильные окислители,
в основном, комплексы.
[AuCl4]– + 3OH– = Au(OH)3↓+ 4Cl–
Красно-коричневый, амфотерный.

Au3+ и Au5+

Au + KrF2 = Kr + AuF5
(устойчив до

Побочная подгруппа
II группы периодической системы

Валентные электроны:
Zn: [Ar]3d104s2
Cd:[Kr]4d105s2
Hg: [Xe]4f145d106s2

Zn Cd Hg

Zn – 24 место; ZnS (сфалерит), ZnO (цинкит).
Cd – 48 место;

Открытие элементов

Zn – производство в Индии с XII века; сплав с

Получение

Zn и Cd
В природе: ZnS – сфалерит (цинковая обманка), Cd

Hg
В природе: HgS (киноварь), самородная ртуть
HgS + O2 =

Свойства простых веществ

Zn, Cd – активные металлы, мягкие, легкоплавкие, покрыты оксидной

Свойства простых в-в

M + H2SO4 разб = MSO4 + H2↑ (M

Сравнение соединений Zn и Cd

Сходство:
Растворимые соли: MX2 (X = Cl, Br,

Оксиды/гидрокcиды

ZnO/Zn(OH)2 – амфотерные свойства:
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O
Zn(OH)2 +

Амальгамы

MxHgy
в зависимости от соотношения x и y могут быть жидкими

Hg2+

Hg + 1/2O2 = HgO красный оксид (300 оС)
Hg2+ + 2OH-

Соли Hg2+

Гидролиз сильных электролитов:
Hg2+ + NO3– +H2O = (HgOH)NO3↓ + H+
белый

Соли Hg22+ (ст.ок. 1+)

Hg (изб.) + HNO3 разб = Hg2(NO3)2 +

[H2O–Hg–Hg–OH2]2+, [X–Hg–Hg–X]
Растворимые соли: Hg2(NO3)2, Hg2F2
Нерастворимые соли: Hg2X2 (X = Cl, Br,

Ox-red реакции

1) Hg + HNO3 разб = Hg(NO3)2 + NO↑ +

Сравнение Hg(NO3)2 и Hg2(NO3)2

Побочная подгруппа
III группы периодической системы
(f-элементы)

14 лантаноидов (4f элементы) относятся к РЗЭ

Ac и 14 актиноидов (5f

Распространенность РЗЭ

Pm – радиоактивен 145Pm61 t1/2 = 26 лет
Cамый редкий

Sc и РЗЭ

Активные металлы 2Э + 6H2О = 2Э(ОН)3 + 3H2
Плавное

Лантаноидное сжатие

У лантаноидов (как и у актиноидов) увеличение атомного номера приводит

Основные соединения

Оксиды M2O3 – тугоплавкие, плохо растворимы в воде, растворимы в

Разделение РЗЭ

Проблема разделения: близкие ионные радиусы
Ионобменная хроматография хлоридов:
LnCl3 + 3RH =

Ce 4f26s2 4f06s0 (Ce4+)
Eu 4f76s2 4f76s0 (Eu2+)
Gd 4f75d16s2 4f76s0 (Gd3+)
Tb 4f96s2

Степень окисления +4

Ce4+: [Xe] CeO2, CeF4
Pr4+: [Xe]4f1 PrO2 (pO2 280 атм,

Степени окисления +2

Sm2+: [Xe]4f6 SmI2
Eu2+: [Xe]4f7 EuO, EuX2, EuSO4 (н/р), EuCO3

Комплексы лантаноидов

Аквакомплексы [M(H2O)9]3+ лабильны (замещение лигандов за 10–7 – 10–9 с);
Предпочитают

Актиноиды

Актиноиды

Актиноидное сжатие – уменьшение R(M3+) от 1,26 Å для Ac до

Актиноиды

Все радиоактивны
232Th t1/2 = 3,28.1010 лет; 238U t1/2= 4,47.109 лет;
251Cf t1/2= 900

Ac (актиний), Th (торий), Pa (протактиний)

Ac3+ - похож на La 227Ac t1/2=

Атомная станция Фукусима-1
235UO2 – топливо

U

238U – 99% t1/2= 4.5 млрд. лет
235U – 0,75% - наиболее

U

Урановая кислота-H2UO4 ≡ UO2(OH)2-основание уранила
2H2UO4 + 2NaOH → Na2U2O7 +

Доля электроэнергии АЭС в разных странах

Применение

Ядерное горючее – 235U, 238U, 239Pu
В перспективе – 233U (из 232Th);
2.

Ядерные реакции

Образование трансурановых элементов в ядерном реакторе происходит по следующим схемам:
235U

Цепная ядерная реакция

1 гр урана выделяет
энергию эквивален- тную 18 т взрывчатки

Современный ТВЭЛ:
65

Схематическое устройство ядерного реактора 1 — управляющий стержень; 2 — биологическая защита; 3 —