Кешенді қосылыстар. Химия, 11 сынып, дидактикалық материал.

Жұмыс парағы №1.

Жұмыс парағы №2

• тапсырма.
• (а) Берілгендердің арасынан Na₄ [Fe(CN)₆] қосылысына сәйкес келетін кешен түзуші

ионды және оның зарядын анықтаңыз:

a) Fe³⁺

b)CN

c) Fe^2 +

d) Na⁺

e) Na

(b) Берілгендердің арасынан [Zn(NH₃)₄]Cl₂  қосылысына сәйкес келетін кешен түзуші

ионды және оның зарядын анықтаңыз:

a) Zn²⁺

b) NН₃

c)[Zn(NH₃)₄]²⁺

d) Сl

e) N^-3

2. (a) Берілген формулалардың қайсысы натрий гексагидроксо алюминатына сәйкес келеді:

а) [А1(Н₂О)₆] С1₃

b) Na[Al(OH)₄]

c) Na [А1(ОН)₄ (Н₂0)₂]

d) NaAlO₂

e) Na₃ [A1(OH)₆]

(b) Берілген формулалардың қайсысы тетрааммин мыс (II) сульфатына сәйкес келеді:

a) [Cu(H₂O)₄] SO₄-H₂O;

b) К [A1(SO₄)₂];

c) [Zn(NH₃)₄]Cl₂;

d) [Cu(NH₃)₄] SO₄;

e) [Zn(NH₃)₄] SO₄?

3. Кешенді қосылыстардың номенклатурасы бойынша атаңыз:

- K₄[Fe(CN)₆] –

- K₃[Fe(CN)₆] –

- Na₂[Zn(OH)₄] –

- [Ag(NH₃)₂]Cl –  

- [Cu(NH₃)₄]SO₄ –

- [Cu(H₂O)₄]SO₄ ∙ H₂O -

Қосымша 1.

Комплексті қосылыстардың шығу тарихына тоқталайық: 1871 жылы Д.И.Менделеев комплексті қосылыстар жайлы баяндама жасады. Комплексті қосылыстардың құрылысы жайлы өз көзқарасын білдірді. Әртүрлі қосылыстар (аммиакаттар, кристаллогидраттар, қос тұздар) арасында ұқсастық бар екендігін дәлелдеп, соның нәтижесінде осы заттардың құрылысы жайлы баяндады. Ол: бұл заттардың табиғаты бірдей болады деген мынадай қорытындыға келді. Комплексті қосылыстар орталығында металл атомы орналасады, ал оның айналасы атомдар, молекулалар топтарымен «қоршалады». Бірақ ол орталық металл атомының айналасына қанша атом, молекуланы орналастыруға болады? Бұл сұрақтың жауабын тек қана А.Вернер ғана берді.

Швед ғалымы А.Вернер негізгі және қосымша валенттілік теориясын ұсынды. Осы теория комплексті қосылыстардың алғы шарты болды. Бұл теорияны орыс ғалымдары Л.А.Чугаев, И.И.Черняев және А.А.Гринберг еңбектерінде толықтырды. Координациялық теорияның негізін қалаушы Швед химигі Альфред Вернер болды. 1911 ж. құрамында көміртек атомы кездеспейтін, 40 жуық оптикалық белсенді молекулаларды синтездеді. 1913 г. Вернерге ертеректе өткізген зерттеу нәтижелеріне байланысты Нобель сыйлығы берілді [2].

Комплексті қосылыстар туралы бейне фильм көрсетіледі.

Комплексті қосылыстардың қолданылуы.

1.Полимерлер синтездеуде катализатор ретінде қолданылады;

2.Атмосфералық азотты байланыстыру үшін қолданылады;

3.Синтетикалық жуғыш заттарды алу үшін;

4.Металдар коррозиясымен күресу үшін;

5.Лак пен бояғыш заттарды алу үшін;

6.Гемоглобин - қанға қызыл түс береді;

7.Хлорофилл – өсімдіктерге жасыл түс береді

Комплексті қосылыстардың құрылысы. Қазіргі кезде комплекс қосылыстарындағы химиялық байланысты мына үш түрлі теория түсіндіреді: валенттік байланыс әдісі; кристалл өрісі теориясы; молекулалық орбитальдар әдісі. Бұл теориялар комплекс қосылыстарының құрылысын, қасиетін түсіндіруде бір-бірін толықтырып тұрады.

Валенттік байланыс (ВБ) әдісі негізінде жұп ортақ электрондар көмегімен және көбінесе донорлық-акцепторлық механизм арқылы комплекс иондар түзілетіні анықталды. Осы әдіс көмегімен көптеген комплекс қосылыстарының түзілуі, олардың магниттік қасиеттері, координациялық санның мәні жақсы түсіндіріледі. Осы әдіс арқылы комплекс қосылыстарға түсінікті анықтама берілген [3].

Кристалл өрісі теориясы бойынша комплекс түзуші ион мен лигандалар арасында ионаралық не ион - дипольдік және электрстатискалық тартылыс күштері арқылы байланыс түзіледі. Бұл теория комплекс қосылыстарының оптикалық қасиеттерін жақсы түсіндіреді, ал ковалентті байланысы бар болған кезде қиыншылыққа кезігеді. Молекулалық орбитальдар әдісі комплекс түзуші мен лигандаларды біртұтас алып қарастырады. Комплекстің қасиеті ядролармен электрондардан тұратын жүйе математикалық есептеу жолымен анықталады. Ядролар сыртында электрондар байланыстырушы және босаңдатқыш орбитальдар бойымен атомдық орбитальдардың сызықтық комбинациясы негізінде орналасады. Аяқталмаған d - деңгейшесі бар қосымша топша металдарынан түзілген координациялық қосылыстарда: Валенттік байланыс әдісі (ВБ) донорлық- акцепторлық механизм арқылы комплекс иондар түзілетіні анықталды. Комплексті ионның түзілуі d - металдары үшін s-, p-, d- және f- деңгейшедегі вакантты орбитальдар арқылы түсіндіруге болады. Ішкі комплексті қосылыстарда берік байланыс түзілуі үшін электрондарды жұптастыру арқылы екі d-орбитальді босату тиімді болады. Кобальт атомының бос орбитальдары, аммиак молекуласындағы азот атомдарының бөлінбеген электрон жұптары үшін ваканция болып табылады. Комплексті қосылыстағы ішкі координациялық сфераның түзілуі осылай түзіледі.

Комплексті ион мен комплекс түзушінің зарядын анықтау

Комплексті қосылыс молекуласының заряды болмайды, яғни электробейтарап бөлшек болып табылады.

1. Егер лиганда болып молекула табылатын болса, онда комплексті ионның заряды комплекс түзушінің зарядына тең болады.

2. Егер лиганда болып молекула және ион табылатын болса, онда комплексті ионның заряды комплекс түзуші мен лигандалардың зарядтарының алгебралық қосындысына тең болады.

3. Комплексті ионның заряды арқылы комплекс түзушінің зарядын есептеуге болады.

4. Ол үшін барлық лигандалардың зарядын ескеру қажет:

K₃[Fe³⁺⁽CN)₆]^3- (-3)-(-1*6)=-3+6=+3

K₄[Fe²⁺⁽CN)₆]^4- (-4)-(-1*6)=-4+6=+2

Комплекс қосылысындағы изомерия. Заттардың сандық және сапалық құрамы бірдей, бірақ қасиеттері әртүрлі болатын құбылысын изомерия деп атайды. Изомерия құбылыс комплекс қосылыстарына тән. Мұндай изомерияны бірнеше түрі кездеседі: геометриялық, оптикалық, гидраттық, ионизациялық және басқа. Геометриялық изомерия комплекс құрамындағы лигандалардың өзара орналасуына байланысты. Егер лигандалар біріне - бірі жақын орналасса – цис, қарама-қарсы орналасса транс изомер болады.

Егер комплекс қосылыста су молекулалары болса, оның ішкі және сыртқы сферада орналасуына қарай әртүрлі гидратты изомерия болады. Комплекс қосылыстарында қышқыл қалдықтарының ішкі және сыртқы сферада орналасуына байланысты ионизациялық изомерия болады [4,5].

Қосымша 2.

 Комплексті қосылыстар – құрамында комплекс бөлшектер бар  химиялық заттар.

 Қазіргі уақытта " комплексті бөлшек" түсінігі туралы қатаң анықтама жоқ.

 Комплексті бөлшек – кристалдар немесе ерітіндіде өздігінен болуға қабілетті күрделі бөлшектер, олардан өздігінен бөлінуге қабілетті жай бөлекті көруге болады. Мысалы, мыстың гидраттанған ионы [Cu(H₂O)₄]² – комплексті бөлшек, ол ерітінділер және бірнеше кристаллогидраттарда болады, ол Cu²иондары және H₂O молекуласынан құралған, су молекулалары –нақты молекулалар, Cu² иондары көптеген мыс қосылыстары кристаллдарында кездеседі. Керісінше, SO₄² ионы комплексті бөлшек болмайды, бірақ O² ионы кристалл түрінде кезігеді, S⁶ ионы  химиялық жүйелерде болмайды. Басқа да комплексті бөлшектерге мысалы: [Zn(OH)₄]², [Al(H₂O)₆]³, [Cu(H₂O)₂Br₂], [HgI₄]²

 Бұлармен қатар NH₄ және H₃O , иондары комплексті бөлшектерге H. Кейде комплексті бөлшектерге донор-акцептор механизмімен түзілген химиялық күрделі заттарды жатқызады. Көптеген комплексті бөлшектерде, мысалы алюмокалилі квасцта [K(H₂O)₆][Al(H₂O)₆]SO₄ комплексті бөлшекте [Al(H₂O)₆]³ Al және O атомдары өзара  донор-акцептор механизммен түзілген, [K(H₂O)₆] комплексті бөлшекте электростатикалық (ион-дипольдық) әсер болады. Бұған дәлел– [NH₄(H₂O)₆], су молекулалары және  NH₄ ионы  өзара тек  ион-дипольмен әсер етеді.

 Комплексті қосылыстар-құрамында бір немесе бірнеше донорлы-акцепторлы байланыс болатын жоғары ретті қосылыстар.

 Комплексті бөлшектер зарядтары бойынша  катион, анион, және де бейтарап  молекула болады. Комплексті қосылыстар химиялық заттардың әртүрлі топтарына жатады. (қышқыл, негіз, тұз). Мысалы:  (H₃O)[AuCl₄] – қышқыл, [Ag(NH₃)₂]OH – негіз, NH₄Cl және K₃[Fe(CN)₆] – тұздар. Комплекстүзуші – комплексті бөлшектегі орталық атом.

 Комплекстүзуші – көбінесе оң зарядталған металл иондары, немесе комплекс түзуші элемент атомы, бірақ бұл и атом оттегі , азот, күкірт, йод  және де басқа элементтер атомдары болуы мүмкін. Комплекстүзуші тотығу дәрежесі  оң, теріс немесе нольге тең болады, комплекстік қосылыстан неғұрлым жай зат түзгенде ол өзгермейді.

  Лигандалар – комплекстүзуші маңайындағы атомдар немесе бейтараптанған топ атомдар.

 Лигандалар болып комплексті қосылыстар түзуші молекулалар (H₂O, CO, NH₃т.б..), аниондар (OH, Cl, PO₄³ и др.), және де сутегі катионы болуы мүмкін. Оларды  унидентатты немесе монодентатты лигандалар  (орталық атомның бір -байланыспен байланысуына сай), бидентатты (орталық атомның екі -байланыспен байланысуына сай), тридентатты т. б.

 Координациялық  саны (КС) – орталық атом мен лиганда арасындағы ð-байланыс саны.

 Егер лигандалар унидентатты болса  координациялық сан  лигандалар санына тең.

 КС  орталық атомның электрондық құрамына, тотығу дәрежесіне, орталық атом мөлшері және лигандалар, комплексті қосылыстар түзілу жағдайы, температура және басқа да факторларға  тәуелді. КС 2 ден 12 дейін мәнге ие бола алады. Көбінесе - алтыға, одан сирек –төртке тең болады.

 Бірнеше орталық атомды комплекстік бөлшектер де кездеседі. Комплексті қосылыстың ішкі сферасы–лигандамен байланысқан орталық атом ,яғни  комплексті бөлшек.

 Комплексті қосылыстың сыртқы сферасы – комплексті бөлшектермен иондық немесе молекулааралық, сутектік  байланыспен байланысқан комплексті бөлшектердің қалған бөлшектері.

 Комплексті бөлшектердің екі құрылымдық түрі қолданылады: орталық атом және лигандалардың зарядын формальды көрсету немесе комплексті бөлшектің зарядын формальды көрсету: