ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE
Dotyczy grup pobocznych w układzie okresowym.
Zapełnienie powłoki ostatniej do konfiguracji gazu szlachetnego
Wiązanie koordynacyjne (prawie atomowe spolaryzowane)
Atom centralny (jon centralny)
Ag+, Zn2+, Fe2+, Cu2+, Fe 3+
Ligandy (grupy dołączone do centrum koordynacyjnego, jony ujemne lub cząsteczki obojętne)
CN-, NH3, H2O, F-, Cl-, NO, OH-, ……
Jon centralny +ligandy =wewnętrzna strefa koordynacyjna
(istnieje też zewnętrzna, inne jony, hydratacja)
Liczba koordynacyjna
(zwykle 2,4,6)
Ag(NH3)2+, Zn(CN)42+, Fe(CN)63+
Wyznaczanie liczby kord.
Fe - 26 elektronów
Fe3+ - 23 elektrony Krypton -36 elektronów
36-23 = 13 13 : 2 = 6 (no prawie ) Fe (CN)6 3+
Cu 29 elektronów Cu2+ - 27 36-27 = 9 9:2 = 4
Inna wersja
Liczba kord. jest często podwojoną wartością ładunku kationu
Ag+ = 2, Cu2+ = 4, Fe3+ = 6 (Fe2+ też 6., 36-24 =12 12:2 = 6)
Nazwy jonów kompleksowych
[Zn(NH3)4]Cl2 dichlorek tetraaminacynku NH3 -amina
K3[Fe(CN)6] heksacyjanożelazian (III) tripotasu CN- cyjano
Fe3[Fe(CN)6]2 heksacyjanożelazian (III) żelaza (II)
Fe(CO)5 pentakarbonyl żelazo (0) CO karbonyl
Stała trwałości kompleksów ()
Cu2+ + 4 NH3 = Cu(NH3)42+
Cu(NH3)4 2+ 
Cu(NH3)3 2+ + NH3 k1
Cu(NH3)3 2+ 
Cu(NH3)2 2+ + NH3 k2
Cu(NH3)2 2+ 
Cu(NH3)2+ + NH3 k3
Cu(NH3)2+ 
Cu2+ + NH3 k4
= k1 x k2 x k2 x k3 x k4
Niektórym reakcjom towarzyszy powstawanie jonów kompleksowych
Znacie Zn(OH)42+, Fe(CN)62+, Fe(NO)x
Rozpuszczanie złota (woda królewska)
1) HNO3 utlenia złoto do Au3+
2)jony Cl- (z HCl) łączą się jonem złotowym (Au3+) dając jon chlorozłocianowy (AuCl4-)
Au + 4 HCl + 3 HNO3 → HAuCl4 + 3 NO2 + 3 H2O
Dlaczego Cu(OH)2 rozpuszcza się w nadmiarze NH4OH?
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4
niebieski osad
CuSO4 + 2NH4OH → Cu(OH)2 + (NH4)2SO4 NH4OH = NH3 X H2O
Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+
niebieski (bardzo intensywny) roztwór jon tetraaminamiedzi (II)
Jony Cu2+ wiązane są przez amoniak i przechodzą w kompleks miedziowo-amoniakalny i ich stężenie maleje i zaczyna ich być za mało do wymaganego wytracenia Cu(OH)2.
Podobnie ma się sprawa np. z Zn(OH)42+ Al.(OH)4-
---------------------------------------------------------------------------------
Barwa związku kompleksowego zależy od ilości ligandów i ich konfiguracji
[Co(NH3)6]3+ żółty
[Co(NH3)5(H2O)]3+ różowoczerwony
[Co(H2O)6]3+ purpurowy
[Cr(NH3)6] 3+ żółty
[Cr(NH3)5Cl]2+ purpurowy
[Cr(NH3)4Cl2]+ zielony
[Cr(NH3)3Cl3] fioletowy
[Cr(NH3)2Cl4]- pomarańczowoczerwony
Twardość wody
Twardość wody - jest to cecha wody, będąca funkcją stężenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.
Napięcie powierzchniowe - zdolność zwilżania-trudno w wodzie twardej prać i zmywać..
Dodatek detergentów powoduje zmniejszenie twardości wody - im woda jest twardsza, tym więcej trzeba ich dodawać, aby uzyskać skuteczny efekt mycia.
Twardość wody może być trwała i przemijająca (nietrwała)
nietrwałą, zwaną też węglanową - która jest generowana głównie przez węglany
Twardość wody tak naprawdę jest sumą obu trwałości
mydło
2 C17H35COONa +Ca2+ = (C17H35COO)Ca + 2Na+
sole wapniowe i magnezowe mydeł tworzą kłaczki (osad)
Twardość węglanowa zanika po zagotowaniu.
Ca(HCO3)2 --> CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 --> MgCO3 + H2O + CO2
Powstaje kamień kotłowy (w domu raczej czajnikowy)
Należy pamiętać, że w wodzie lekko lekkokwasnej (pH<6) tworzą się z węglanów lekkokwaśne wodorowęglany
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Twardość trwała
MgCl2, MgSO4, Ca(NO3)2, CaSiO3 itp. itp
Mg (Ca)2+ + 2 C17H35COO- + Ca(C17H35COO)2 nierozpuszczalne kłaczki
Dodanie węglanu sodu
Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3 + 2Na+
Dodanie amoniaku
Ca2+ + HCO3- + OH- = CaCO3 + H2O
Dodanie polifosforanów - jon Ca2+, Mg2+ związany przez polifosforany
3 MgCl2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 6NaCl
Wymieniacze jonowe
Twardość wody
- stopień niemiecki
-stopień milimolowy
- mMol na dcm3
oN - ilość jonów wapnia i magnezu, która powoduje twardość wody identyczna z twardością powstałą po rozpuszczeniu 10 mg CaO w 1 dcm3 wody
omM - połowa milimola jonów wapnia lub magnezu w 1 dcm3 (=20.04 mg Ca*lub
12,16 mg Mg2+)
stężenie molowe X 1000 ponieważ 1 mol = 1000 mmoli (tak jak 1g = 1000 mg)
mg/cm3/mmol
g/dcm3/mol
Stopień twardości |
Jakość |
|
[oN] |
[omMol] |
|
0-5 |
0-1,78 |
woda b. miękka |
5-10 |
1.78 - 3.57 |
woda miękka |
10-15 |
3.57-5.35 |
woda lekko twarda |
15-20 |
5.35-7.13 |
woda dosyć twarda |
20-30 |
7,13-10,70 |
woda twarda |
30 i powyżej |
10,70 |
woda b. twarda |
woda wodociągowa ok. 15 oN
1o mM to 0.5 mM/dcm3 1o mM to 2.8 oN 1o N to 0.357 omM
|
Zadanie 1
Wyraź stężenie wody w stopniach niemieckich, stopniach milimolowych oraz w milimolach na dcm3, jeżeli wiadomo, że na miareczkowanie 50 cm3 tej wody zużyto 10,2 cm3 roztworu EDTA o stężeniu 0.0190 mol/dcm3.
Ile moli wersenianu (EDTA) użyto w miareczkowaniu
0.0102 dcm3 x 00m/dcm3 = 0.0001919 moli
cmol = 0.0001919moli/ 0.050dcm3 = 0.003838 m/dcm3 = 3,84 mM/dcm3
patrz powyżej
1omM to 0.5 mM/dcm3
3,84 mM/dcm3
czyli 7,68 omM
1 oN to 0.357 omM
7,68 omM
czyli 21,5 oN twarda woda
Zadanie 2
Oblicz ile cm3 0.020 molowego roztworu EDTA należy zużyć ana kompleksometryczne miareczkowanie 100 cm3 wody o twardości 8 stopni milimolowych.
1 omM = 0.5 mM/dcm3
8 omM
to roztwór 4 mmol/dcm3 = 0.004 m/dcm3
w 100cm3 = 0.1 dcm3 jest zatem 0.0004 moli
obliczam objętość roztworu EDTA n = c x v
0,0004 mola = 0,020 m/dcm3 x V
V = 0.0004mola / 0.020 mol/dcm3 = 0.020 dcm3 = 20 cm3
Zadanie 3
Oblicz ile cm3 0.025 molowego roztworu EDTA należy zużyc na kompleksometryczne miareczkowanie 100 cm3 wody o twardości 15 oN.
1 oN to 0,357 omM
15 oN
to 15 oN x 0.357 omM = 5,35 omM
5,35 omM to 2,675 mmol/dcm3
w 1 dcm3 jest 2,675 mmola czyli 0,002675 mola
0,1 dcm3 0,0002675 mola
0.0002675 mola = 0,025 mol/dcm3 X V
V = 0,0107 dcm3 czyli 10,7 dcm3
Zadanie 4.
1, 0765 g EDTA rozp. w wodzie kolbie miarowej na 200 cm3. Na miareczkowanie 20.0 cm3 (jedna pipeta) roztworu MgCl2 zużyto 13.2 cm3 tego roztworu EDTA. Oblicz masę jonów Mg2+ w kolbie na 200 cm3.
EDTA (372.24 g/mol) Mg - (24.31 g mol)
stężenie molowe EDTA
9