Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №18/2003

переписка с читателем

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Лекция-шоу
Лекция-шоу предполагает донесение информации до учеников с помощью пиктограмм, т. е. логических картинок, в которых зашифрованы различные химические понятия.
Для расшифровки пиктограммы нужно ее внимательно рассмотреть, проанализировать. Все это помогает понять сущность химических явлений и запомнить их без больших усилий. От опорных конспектов пиктограммы отличаются юмористическим содержанием. Кроме объяснения нового материала пиктограммы можно использовать для закрепления материала (самостоятельное составление новых пиктограмм). Пиктограммы оживляют уроки, снимают напряжение, дают эмоциональную разрядку.

Подготовка к изучению нового материала начинается с выполнения заданий, предложенных в двух вариантах.

1-й вариант. Провести следующие реакции и составить молекулярные, полные ионные и сокращенные ионные уравнения:

сульфат аммония + хлорид бария;
сульфат аммония + гидроксид калия при нагревании;
карбонат аммония + соляная кислота.

2-й вариант. Получить гидроксид алюминия и провести реакции, подтверждающие его амфотерность.

Проверка выполнения задания.

Вывод. В проведенных реакциях принимают участие комплексные ионы. Это ионы сложного состава, в образовании которых принимает участие донорно-акцепторная связь.
Например, образование иона аммония.
Ион водорода из молекулы воды (или кислоты) имеет практически свободную электронную орбиталь и притягивается к неподеленной электронной паре атома азота, образуя четвертую связь, отличающуюся от остальных только механизмом образования.
Ион аммония в качестве комплексного иона проявляет себя в химических реакциях как единое целое (символ «1»), сохраняет свою целостность, не разделяется (символ «нож») (пиктограмма 1).

Пиктограмма 1

Одним из основателей химии комплексных соединений считается швейцарский химик А.Вернер, предложивший координационную теорию строения комплексных соединений. Первые вещества, отнесенные к комплексным, использовались берлинским цехом художников как краски – турнбулева синь и берлинская лазурь. Сегодня эти вещества используют в аналитической химии как реагенты на ионы Fe2+ и Fe3+. Гемоглобин и хлорофилл, без которых невозможно представить жизнь на Земле, – это тоже комплексные соединения. Многие природные минералы также имеют комплексную природу, например криолит. На процессах комплексообразования основано отделение золота от пустой породы. Фотографический процесс также немыслим без комплексных соединений (пиктограмма 2).

Пиктограмма 2

Итак, комплексные соединения имеют большое значение в природе, науке, технике, быту. Изучая химию, мы не раз убеждались, что применение и свойства веществ определяются их строением. Каково же строение комплексных соединений?

Главное действующее лицо в комплексном ионе – комплексообразователь. Это положительный ион, имеющий свободные электронные орбитали. Под маской комплексообразователя могут скрываться следующие ионы: Cu2+, Al3+, Fe2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+ (пиктограмма 3).

Пиктограмма 3

Кроме комплексообразователя в состав комплексного иона входят лиганды (от лат. ligo – привязываю). Лиганды буквально «связаны по рукам и ногам» своими неподеленными электронными парами, которые они несут как тяжкий груз. Лигандами могут быть нейтральные молекулы и отрицательные ионы. Примеры наиболее распространенных лигандов и их названия приведены на пиктограмме 4.

Пиктограмма 4

Если комплексообразователь принимает неподеленные электронные пары лигандов на свои свободные электронные орбитали, то образуется комплексный ион (и все довольны) (пиктограмма 5).

Пиктограмма 5

Число лигандов, связанных с комплексообразователем, называется координационным числом (КЧ). («Лиганды, по порядку номеров рассчитайсь!» – командует комплексообразователь.) Часто, но не всегда, координационное число в два раза превышает валентность. Например, КЧ иона алюминия равно 6, трехвалентного железа – 6, цинка – 4 (пиктограмма 6).

Пиктограмма 6

Комплексный ион, состоящий из комплексообразователя и лигандов, образует внутреннюю сферу комплексного соединения, как бы его дом. А вокруг дома – сад, т. е. внешняя сфера.
Если комплексный ион – катион, то внешнюю сферу составляют анионы – галогениды, сульфат, гидроксид, нитрат (пиктограмма 7). Если комплексный ион – анион, то внешнюю сферу составляют катионы – калий, натрий и др. Если внутренняя сфера образована донорно-акцепторным взаимодействием, то внешняя связана с внутренней электростатическим притяжением. Заряд внешней сферы по величине совпадает с зарядом внутренней сферы.

Пиктограмма 7

Домашнее задание: рассмотреть строение комплексного соединения.

Е.Г.СМИРНОВА,
учитель химии гимназии № 57
(г. Курган)

Рейтинг@Mail.ru