Најважније из лекције
Комплексна једињења метала d-блока одликују се карактеристичним бојама које зависе од структуре централног јона и врсте лиганада.
Кључне реакције и примене:
Кључне реакције и примене:
- Доказивање \(\mathrm{Fe^{3+}}\): са \(\mathrm{K_4[Fe(CN)_6]}\) даје берлинско плаво \(\mathrm{Fe_4[Fe(CN)_6]_3}\); са \(\mathrm{KSCN}\) даје крвавоцрвени \(\mathrm{K_3[Fe(SCN)_6]}\).
- Индикатор влаге: \(\mathrm{CoCl_2}\) мења боју из плаве у ружичасту хидратацијом у \(\mathrm{[Co(H_2O)_6]Cl_2}\).
- Доказивање \(\mathrm{Cu^{2+}}\) и \(\mathrm{Cl^-}\): \(\mathrm{Cu^{2+}}\) са \(\mathrm{NH_3}\) гради азурно-плави \(\mathrm{[Cu(NH_3)_4]^{2+}}\); талог \(\mathrm{AgCl}\) се раствара у \(\mathrm{NH_3}\) градећи \(\mathrm{[Ag(NH_3)_2]^+}\).
- Тврдоћа воде: ЕДТА везује \(\mathrm{Ca^{2+}}\) и \(\mathrm{Mg^{2+}}\) у стабилне хелате, што омогућава њихово квантитативно одређивање и омекшавање воде.
За разлику од једињења метала s- и p-блока, комплексна једињења и хидратисани јони метала d-блока (прелазних метала) у воденим растворима су углавном карактеристично обојени.
Боја комплекса зависи од електронске конфигурације централног јона метала, као и од врсте и начина везивања лиганада.
- Једињења гвожђа: зелена, смеђа или црна
- Једињења бакра: црвена, црна или плава
- Једињења мангана: ружичаста, зелена, смеђа или љубичаста
Изразита обојеност и добра растворљивост многих комплекса у води представљају основу за њихову примену у аналитичкој хемији (за квалитативно доказивање јона и волуметријска одређивања).
Гвожђе гради веома стабилна комплексна једињења са координационим бројем 6, која се користе за квалитативно доказивање јона \(\mathrm{Fe^{3+}}\).
Реакцијом соли \(\mathrm{Fe^{3+}}\) са калијум-хексацијанофератом(II) настаје комплексно једињење тамноплаве боје - гвожђе(III)-хексацијаноферат(II) (берлинско плаво):
\[ \mathrm{4FeCl_3(aq) + 3K_4[Fe(CN)_6](aq) \longrightarrow Fe_4[Fe(CN)_6]_3(aq) + 12KCl(aq)} \]
гвожђе(III)-хексацијаноферат(II) (берлинско плаво)
Реакцијом соли \(\mathrm{Fe^{3+}}\) са калијум-тиоцијанатом (\(\mathrm{KSCN}\)) настаје комплексна со тамноцрвене боје (боја крви) - калијум-хексатиоцијанатоферат(III):
\[ \mathrm{FeCl_3(aq) + 6KSCN(aq) \longrightarrow K_3[Fe(SCN)_6](aq) + 3KCl(aq)} \]
калијум-хексатиоцијанатоферат(III) (тамноцрвен раствор)
Који реагенс се може употребити за доказивање корозије гвожђа на основу плаве боје комплекса?
Користи се калијум-хексацијаноферат(III), при чему настаје комплексно једињење плаве боје у деловима захваћеним рђом.
Јони кобалта(II) у воденом раствору граде хексааква-комплекс \(\mathrm{[Co(H_2O)_6]^{2+}}\) ружичасте боје.
Загревањем или дехидратацијом ружичастог раствора (\(\text{већ на } 35\text{ }^\circ\mathrm{C}\)), координациони број кобалта се мења са 6 на 4, при чему настаје комплекс плаве боје:
\[ \mathrm{\underset{\text{плава}}{CoCl_2(s)} + 6H_2O(l) \longrightarrow \underset{\text{ружичаста}}{[Co(H_2O)_6]Cl_2(aq)} \xrightarrow{t^\circ} \underset{\text{плава}}{[Co(H_2O)_4]Cl_2(aq)} + 2H_2O(l)} \]
Због реверзибилне промене боје (плава \(\leftrightarrow\) ружичаста), безводни кобалт(II)-хлорид се користи као индикатор влаге (нпр. у силика-гелу).
Јони бакра(II) са амонијаком дају комплексни јон интензивне азурно-плаве боје, што се користи за доказивање \(\mathrm{Cu^{2+}}\) јона и за чишћење бакарних предмета:
\[ \mathrm{[Cu(H_2O)_6]^{2+}(aq) + 4NH_3(aq) \rightleftharpoons [Cu(NH_3)_4]^{2+}(aq) + 6H_2O(l)} \]
тетраамминбакар(II)-јон (азурно-плава боја)
Хлоридни јони (\(\mathrm{Cl^-}\)) се доказују додатком \(\mathrm{AgNO_3}\), при чему настаје бели талог \(\mathrm{AgCl}\), који се раствара у вишку амонијака градећи растворни комплекс:
\[ \mathrm{Cl^-(aq) + Ag^+(aq) \rightleftharpoons AgCl(s)} \quad (\text{бели талог}) \]
\[ \mathrm{AgCl(s) + 2NH_3(aq) \rightleftharpoons [Ag(NH_3)_2]^+(aq) + Cl^-(aq)} \]
диамминсребро(I)-јон (растворан комплекс)
ЕДТА (етилендиаминтетрасирћетна киселина) је хелатни реагенс који гради веома стабилне комплексе са двовалентним катјонима метала, пре свега са јонима калцијума (\(\mathrm{Ca^{2+}}\)) и магнезијума (\(\mathrm{Mg^{2+}}\)).
Примена ЕДТА:
- Одређивање тврдоће воде: концентрација јона \(\mathrm{Ca^{2+}}\) и \(\mathrm{Mg^{2+}}\) се одређује комплексометријском титрацијом помоћу ЕДТА уз одговарајући индикатор.
- Омекшавање воде: везивањем јона \(\mathrm{Ca^{2+}}\) и \(\mathrm{Mg^{2+}}\) у стабилне комплексе спречава се њихово таложење у облику каменца.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Која карактеристична промена боје настаје када се у раствор који садржи јоне \(\mathrm{Fe^{3+}}\) дода водени раствор калијум-тиоцијаната (\(\mathrm{KSCN}\))?
Раствор поприма интензивну тамноцрвену боју (боју крви) услед настанка комплексног једињења калијум-хексатиоцијанатоферата(III):
\[ \mathrm{FeCl_3 + 6KSCN \longrightarrow K_3[Fe(SCN)_6] + 3KCl} \]
Задатак 2 (средњи): Опишите како се помоћу раствора \(\mathrm{AgNO_3}\) и воденог раствора амонијака може доказати присуство хлоридних јона (\(\mathrm{Cl^-}\)) у води. Напишите одговарајуће хемијске једначине.
1. Додатком \(\mathrm{AgNO_3}\) таложе се хлоридни јони у виду белог сирастог талога сребро-хлорида:
\[ \mathrm{Cl^-(aq) + Ag^+(aq) \longrightarrow AgCl(s)} \]
2. Додатком воденог раствора амонијака, талог \(\mathrm{AgCl}\) се раствара услед грађења стабилног комплексног јона:
\[ \mathrm{AgCl(s) + 2NH_3(aq) \longrightarrow [Ag(NH_3)_2]^+(aq) + Cl^-(aq)} \]
Задатак 3 (средњи): На који начин се \(\mathrm{CoCl_2}\) користи као индикатор за присуство влаге и како се при томе мења његова боја и састав?
Безводни \(\mathrm{CoCl_2}\) је плаве боје. Када апсорбује влагу из ваздуха, гради хексахидратни комплекс \(\mathrm{[Co(H_2O)_6]Cl_2}\) који је ружичасте боје. Загревањем (сушењем) поново отпушта воду и постаје плави комплекс са координационим бројем 4 (\(\mathrm{[Co(H_2O)_4]Cl_2}\)).
Задатак 4 (тежак): Како се назива комплексни јон који настаје реакцијом воденог раствора бакар(II)-јона са вишком амонијака? Напишите јонску једначину реакције и наведите боју насталог раствора.
Настаје тетраамминбакар(II)-јон, \(\mathrm{[Cu(NH_3)_4]^{2+}}\), раствор је интензивно азурно-плаве боје.
Јонска једначина реакције: \[ \mathrm{[Cu(H_2O)_6]^{2+}(aq) + 4NH_3(aq) \rightleftharpoons [Cu(NH_3)_4]^{2+}(aq) + 6H_2O(l)} \]
Јонска једначина реакције: \[ \mathrm{[Cu(H_2O)_6]^{2+}(aq) + 4NH_3(aq) \rightleftharpoons [Cu(NH_3)_4]^{2+}(aq) + 6H_2O(l)} \]
