Форум химиков на сайте ХимЛаб

СhemistLab.ru

Главная | Строение комплексных ионов. - Форум | Регистрация | Вход
Четверг
23.11.2017
08:14
Гостевая книга
Информация о сайте
Приветствую Вас Гость |
[ Новые сообщения · Участники · Администрация · Правила форума · Поиск · Таблица Менделеева ]

Страница 1 из 11
Форум » Химическое образование » Типовые задачи и решения по комплексным соединениям » Строение комплексных ионов. (образование комплексных ионов с точки зрения МВС.)
Строение комплексных ионов.
plickДата: Среда, 30.07.2014, 11:18 | Сообщение # 1
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 876
Статус: Offline
В данной теме будет рассмотрен метод образования комплексных ионов с точки зрения метода валентных связей, а также типы изомерии в комплексных ионах.
При рассмотрении кратких теоретических основ автор не объясняет такие понятия как гибридизация, типы гибридизации, изомерия. Подразумевается, что данные понятия, а также основы строения атома и теории МВС уже изучены.

Итак, краткие основы теории.

Все комплексные ионы образуются за счет ковалентных и ДА связей иона (атома) комплексообразователя.
Орбитали иона (атома) комплексообразователя всегда находятся в гибридном состоянии. Тип гибридизации и геометрическая форма комплексного иона зависят, в первую очередь, от типа лигандов, их дентатности и количества лигандов. Второстепенно, тип гибридизации зависит от самого комплексообразователя.

Зависимость типа гибридизации от типа лигандов определяется так называемым энергетическим полем лиганда. Все лиганды располагаются в так называемый спектрохимический ряд "ряд активности и силы поля" лигандов:
I- < Br- < Cl- < NCS- < NO3- < F- < OH- < H2O < H- < NH3 < NO2- < CN- < NO < CO.

Лиганды, начиная с молекулы воды и заканчивая аммиаком - лиганды среднего поля (иногда их объединяют с лигандами слабого поля).
Лиганды, начиная с нитрогруппы (нитрит-иона) и заканчивая молекулой СО - лиганды сильного поля.

Практически все органические лиганды, образующие хелаты, являются лигандами сильного поля.

Все лиганды сильного поля вступают во взаимодействие с внутренними орбиталями комплексообразорвателя, "заставляют" спариваться неспаренные электроны и образуют низкоспиновые, внутриорбитальные комплексы.
Лиганды слабого поля (и частично среднего) не взаимодействуют с внутренними орбиталями комплексообразорвателя, и образуют высокоспиновые, внешнеорбитальные комплексы.


Также, тип гибридизации зависит от самого вида комплексообразователя. Так, катион кобальта Со3+ даже при взаимодействии с лигандами среднего поля (например с молекулами воды и аммиака) образует низкоспиновые комплексы, в отличие от катиона железа, который образует с водой высокоспиновый комплекс. Катион хрома(III) также образует низкоспиновые комплексы с лигандами среднего поля.

Видам гибридизации отвечают следующие геометрические формы ионов:
sp - линейная
sp2 или d2s - плоская треугольная
sp3 или d3s - тетраэдр
dsp2 или sp2d - плоская квадратная
sp3d или dsp3 - тригональная бипирамида или квадратная пирамида соответственно
sp3d2 или d2sp3 - октаэдр (в случае хелатов или разнолигандных комплексов - искаженный октаэдр).
sp3d3 - пентагональная бипирамида.

Рассмотрим образование некоторых комплексных ионов.


Сообщение отредактировал plick - Пятница, 01.08.2014, 13:40
 
plickДата: Среда, 30.07.2014, 16:58 | Сообщение # 2
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 876
Статус: Offline
Задача 1.1.
Рассмотреть строение комплексного гексафтороферрат(II)-иона [FeF6]4-, определить тип гибридизации, геометрическую форму и магнитные свойства.


Для начала, записываем электронно-графическую формулу валентных электронных орбиталей атома железа:


Затем, определяемся с электронно-графической формулой катиона железа(II). Катион Fe2+ образуется за счет "отрыва" 2-х электронов с 4s-орбитали:


Теперь определяемся с лигандами.
Каждый фторид-ион является лигандом слабого поля, то есть не вступает во взаимодействие с внутренними орбиталями катиона железа (с 3d-орбиталями).

Каждый фторид-ион предоставляет одну неподеленную электронную пару (НЭП) на свободные орбитали катиона железа:


В результате этого образуются 6 донорно-акцепторных связей (ДА-связей).

4s-орбиталь; три 4р-орбитали и две 4d-орбитали гибридизуются. Таким образом, тип гибридизации - sp3d2. Геометрическая форма - правильный октаэдр.

Так как у катиона железа имеются неспаренные электроны, следовательно, данный комплексный ион - парамагнитен.
Прикрепления: 9194180.jpg(14Kb) · 7460005.jpg(13Kb) · 5502089.jpg(25Kb)


Сообщение отредактировал plick - Пятница, 01.08.2014, 12:40
 
plickДата: Среда, 30.07.2014, 17:40 | Сообщение # 3
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 876
Статус: Offline
Задача 1.2.
Рассмотреть строение комплексного гексацианоферрат(II)-иона [Fe(CN)6]4-, определить тип гибридизации, геометрическую форму и магнитные свойства.


Аналогично, как и в задаче 1.1, записываем электронно-графическую формулу валентных электронных орбиталей атома железа и катиона железа(II):




Теперь определяемся с лигандами.
Каждый цианид-ион является лигандом сильного поля, то есть вступает во взаимодействие с внутренними орбиталями катиона железа (с 3d-орбиталями), в результате чего происходит спаривание электронов:



Каждый цианид-ион предоставляет одну неподеленную электронную пару атома азота (НЭП) на свободные орбитали:


В результате этого образуются 6 донорно-акцепторных связей (ДА-связей).

4s-орбиталь; две 3d-орбитали и три 4р-орбитали гибридизуются. Таким образом, тип гибридизации - d2sp3. Геометрическая форма - правильный октаэдр.

Так как у катиона железа не имеется неспаренных электронов, следовательно, данный комплексный ион - диамагнитен.
Прикрепления: 5933577.jpg(13Kb) · 3973190.jpg(28Kb)


Сообщение отредактировал plick - Пятница, 01.08.2014, 12:41
 
plickДата: Среда, 30.07.2014, 19:33 | Сообщение # 4
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 876
Статус: Offline
Задача 1.3.
Рассмотреть строение комплексных акваионов железа(III) и кобальта (III, определить тип гибридизации, геометрическую форму и магнитные свойства
.

Аналогично задачам 1.2. и 1.3. записываем электронно-графические формулы атомов:




Составляем формулы соответствующих ионов:





Каждая молекула воды предоставляет одну НЭП атома кислорода на свободные орбитали. Но, в случае комплекса с железом, молекулы воды выступают в роли лигандов слабого поля, образуя внешнеорбитальный высокоспиновый комплекс:


В случае с катионом кобальта, молекулы воды проявляют свойства лиганда сильного поля, что связано с более стабильным состоянием Со3+ со спаренными электронами. В данном случае образуется низкоспиновый, внутриорбитальный комплекс:


Таким образом, в комплексном ионе [Fe(H2O)6]3+ наблюдается sp3d2 гибридизация, октаэдрическое строение и парамагнитные свойства.

В комплексном ионе гексааквакобальта(III) наблюдается d2sp3 гибридизация, октаэдрическое строение и диамагнитные свойства.
Прикрепления: 8066664.jpg(15Kb) · 3122367.jpg(15Kb) · 3382466.jpg(16Kb) · 0261722.jpg(31Kb) · 0705802.jpg(33Kb)
 
plickДата: Пятница, 01.08.2014, 12:39 | Сообщение # 5
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 876
Статус: Offline
Задача 1.4.
Рассмотреть строение комплексного диоксалатоникелат(II)-иона, определить тип гибридизации, геометрическую форму и магнитные свойства.


Формула комплексного иона запишется: [Ni(C2O4)2]2-
Электронно-графическая формула атома никеля записывается:


Электронно-графическая формула катиона никеля(II) записывается:


Оксалат-ион -ООС-СОО-2О42-) является бидентатным лигандом сильного поля, то есть вступает во взаимодействие с 3d-орбиталями, и образует 2 координационные хелатные связи: (Для наглядности образования хелата, оксалат-ион показан полностью)


Или схематически:


В итоге, катион никеля находится в состоянии dsp2 - гибридном состоянии, геометрическая фигура иона - плоский квадрат, ион диамагнитен.
Прикрепления: 8358004.jpg(17Kb) · 2027365.jpg(17Kb) · 6211003.jpg(31Kb) · 6815325.jpg(13Kb) · 7683585.jpg(31Kb)


Сообщение отредактировал plick - Пятница, 01.08.2014, 13:39
 
Форум » Химическое образование » Типовые задачи и решения по комплексным соединениям » Строение комплексных ионов. (образование комплексных ионов с точки зрения МВС.)
Страница 1 из 11
Поиск:

lascheggia © 2012-2017
Бесплатный хостинг uCoz