Корице уџбеника

6.1. Одговори На Питања...

Лекција 6.1 садржи следеће групе задатака:

Изабери решење задатка:

Задатак 4

Најважније из лекције

Комплексна једињења: Састоје се од унутрашње сфере (комплексни јон унутар \([ \dots ]\)) и спољашње сфере (јони изван заграда који компензују наелектрисање).
Дисоцијација: У води комплекси дисосују на спољашње јоне и комплексни јон (нпр. \(\text{K}_4[\text{Fe}(\text{CN})_6] \rightarrow 4\text{K}^+ + [\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}\)).
Грађа комплексног јона: Централни метални јон (акцептор) гради координативно-ковалентне везе са лигандима (донорима слободних електронских парова).
Координациони број: Број везаних лиганада за централни јон (најчешће 2, 4 или 6), што директно одређује геометријски облик (линеаран, квадратно-планаран/тетраедарски, октаедарски).
Комплексна (координациона) једињења су сложене супстанце у којима постоји координативно-ковалентна веза између јона (или атома) метала и анјона или поларних молекула.
Комплексна једињења имају изузетно важну улогу у живим организмима:
  • Хем – саставни део хемоглобина, садржи јон \(\text{Fe}^{2+}\) и преноси кисеоник кроз крвоток.
  • Хлорофил – биљни пигмент одговоран за фотосинтезу, садржи јон \(\text{Mg}^{2+}\).
  • Витамин \(\text{B}_{12}\) (кобаламин) – важан за синтезу хемоглобина, садржи јон \(\text{Co}^{2+}\).
  • Ензими – у људском организму постоји преко 1 000 ензима који садрже јон цинка (\(\text{Zn}^{2+}\)).
Примењују се у медицини (лекови, дијагностика), аналитичкој хемији (доказивање јона), индустрији као катализатори, пигменти, за омекшавање воде и галванизацију.
Унутрашња сфера (комплексни јон): Део комплекса који се пише унутар угластих заграда \([ \dots ]\). Може бити комплексни катјон, комплексни анјон или неутрални молекул.
Спољашња сфера (спољашњи јон): Јони изван угластих заграда који неутралишу наелектрисање комплексног јона:
  • Када је комплексни јон анјон, спољашњи јони су катјони алкалних или земноалкалних метала (\(\text{K}^+, \text{Na}^+, \text{Ca}^{2+}\)).
  • Када је комплексни јон катјон, спољашњи јони су киселински остаци (\(\text{SO}_4^{2-}, \text{Cl}^-, \text{NO}_3^-\)) или хидроксидни јони (\(\text{OH}^-\)).
У воденом раствору комплексне соли потпуно дисосују на спољашње јоне и комплексни јон (унутрашња сфера се не распада при дисоцијацији).
Дисоцијација са комплексним катјоном: \[ [\text{Cu}(\text{NH}_3)_4]\text{SO}_4(\text{s}) \longrightarrow \underbrace{[\text{Cu}(\text{NH}_3)_4]^{2+}(\text{aq})}_{\text{унутрашњи јон}} + \underbrace{\text{SO}_4^{2-}(\text{aq})}_{\text{спољашњи јон}} \] Дисоцијација са комплексним анјоном: \[ \text{K}_4[\text{Fe}(\text{CN})_6](\text{s}) \longrightarrow \underbrace{4\text{K}^+(\text{aq})}_{\text{спољашњи јон}} + \underbrace{[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}(\text{aq})}_{\text{унутрашњи јон}} \]
Напишите једначину електролитичке дисоцијације комплексног једињења \([\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]\text{Cl}\).
\[ [\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]\text{Cl}(\text{s}) \longrightarrow [\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq}) \]
Централни јон (градитељ комплекса): Атом или јон метала који везује лиганде. Најчешће су то d-метали (\(\text{Fe}^{2+}, \text{Fe}^{3+}, \text{Cu}^{2+}, \text{Zn}^{2+}, \text{Ag}^+\)), ређе p-метали (\(\text{Al}^{3+}, \text{Sn}^{2+}, \text{Pb}^{2+}\)) или s-метали (\(\text{Mg}^{2+}\)). Централни јон поседује празне орбитале и понаша се као акцептор електронских парова.
Лиганди: Анјони (\(\text{Cl}^-, \text{I}^-, \text{CN}^-, \text{OH}^-\)) или поларни молекули (\(\text{H}_2\text{O}, \text{NH}_3\)) који имају најмање један слободан електронски пар и понашају се као донори електронских парова.
Координативно-ковалентна веза: Хемијска веза у којој заједнички електронски пар потиче искључиво од једне честице (лиганда као донора), док друга честица (централни метални јон као акцептор) обезбеђује празну орбиталу за везивање.
При настајању комплексног катјона \([\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+\), јон сребра \(\text{Ag}^+\) као акцептор везује два молекула амонијака \(\text{NH}_3\), при чему сваки молекул амонијака донира по један слободан електронски пар са атома азота: \[ 2\text{NH}_3 + \text{Ag}^+ \longrightarrow [\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+ \]
Координациони број: Број честица лиганада (или донорских атома) који су директно везани за централни метални јон. Најчешће вредности су 4 или 6, а може бити и 2 или 5.
Распоред лиганада око централног јона одређује просторни (геометријски) облик комплексне честице:
  • Координациони број 2: линеаран облик, нпр. \([\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+\)
  • Координациони број 4: тетраедарски облик, нпр. \([\text{CuCl}_4]^{2-}\), или квадратно-планарни облик, нпр. \([\text{Pt}(\text{NH}_3)_4]^{2+}\)
  • Координациони број 6: октаедарски облик, нпр. \([\text{Ni}(\text{NH}_3)_6]^{2+}\), \([\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}\)
3D приказ различитих геометријских облика комплексних честица. Свака честица треба да прикаже централни јон (већу сферу) и лиганде (мање сфере) повезане линијама које представљају координативне везе. За 3D структуре, невидљиве везе треба да буду приказане испрекиданим линијама. За сваку структуру, јасно означити хемијску формулу целог комплекса и његов координациони број (к.б.), као и називе централног јона и лиганада.

1.  **Линеарни облик за [Ag(NH3)2]+ (к.б. 2):** Централни јон сребра (Ag) је везан за два молекула амонијака (NH3), формирајући праву линију са угловима веза од 180 степени.
2.  **Тетраедарски облик за [CuCl4]2- (к.б. 4):** Централни јон бакра (Cu) је окружен са четири хлоридна јона (Cl) који заузимају темена правилног тетраедра. Све везе Cu-Cl су исте дужине. Углови између било које две везе Cu-Cl су приближно 109.5 степени. Приказати у 3D перспективи, са једним лигандом усмереним нагоре, два у предњем плану и једним лигандом позади, са испрекиданом везом ка њему.
3.  **Квадратно-планарни облик за [Pt(NH3)4]2+ (к.б. 4):** Централни јон платине (Pt) је у центру квадрата, са четири молекула амонијака (NH3) на теменима квадрата. Свих пет атома леже у истој равни. Углови између суседних веза Pt-NH3 су 90 степени, а између супротних 180 степени.
4.  **Октаедарски облик за [Ni(NH3)6]2+ (к.б. 6):** Централни јон никла (Ni) је у центру октаедра, са шест молекула амонијака (NH3) на теменима октаедра. Четири лиганда су у екваторијалној равни (формирајући квадрат), а два лиганда су аксијална (један изнад и један испод централног јона). Углови између суседних веза Ni-NH3 су 90 степени, а између супротних 180 степени. Приказати у 3D перспективи, са испрекиданим линијама за везе ка лигандима у позадини.

Задаци за вежбање

Задатак 1 (лак): У следећим биолошки важним комплексним једињењима одредите који се централни јон метала налази у њиховој структури:
а) хемоглобин (хем)
б) хлорофил
в) витамин \(\text{B}_{12}\)
а) Хем садржи јон гвожђа(II), \(\text{Fe}^{2+}\).
б) Хлорофил садржи јон магнезијума, \(\text{Mg}^{2+}\).
в) Витамин \(\text{B}_{12}\) (кобаламин) садржи јон кобалта(II), \(\text{Co}^{2+}\).
Задатак 2 (средњи): За неутрални комплекс формуле \([\text{Co}(\text{NH}_3)_3\text{Cl}_3]\) одредите:
а) честицу која представља централни јон,
б) честице које имају улогу лиганада,
в) укупан координациони број централног јона.
а) Централни јон је јон кобалта (\(\text{Co}^{3+}\)).
б) Лиганди су молекули амонијака (\(\text{NH}_3\)) и хлоридни анјони (\(\text{Cl}^-\)).
в) Координациони број је збир свих везаних лиганада: \(3 + 3 = 6\).
Задатак 3 (средњи): Напишите хемијску формулу комплексне честице (катјона) у којој је централни јон бакар(II) (\(\text{Cu}^{2+}\)), лиганди су молекули воде (\(\text{H}_2\text{O}\)), а координациони број бакра је 6.
Централни јон је \(\text{Cu}^{2+}\), има 6 лиганада \(\text{H}_2\text{O}\), а пошто је вода неутралан молекул, наелектрисање комплексне честице потиче само од бакра (\(2+\)).
Формула: \([\text{Cu}(\text{H}_2\text{O})_6]^{2+}\)
Задатак 4 (тежак): Комплексно једињење има формулу \(\text{K}_3[\text{Fe}(\text{CN})_6]\).
а) Напишите једначину његове електролитичке дисоцијације.
б) Идентификујте унутрашњу и спољашњу сферу.
в) Одредите оксидациони број (наелектрисање) јона гвожђа у овом комплексу ако је наелектрисање цијанидног јона \(-1\).
а) Једначина дисоцијације: \[ \text{K}_3[\text{Fe}(\text{CN})_6](\text{s}) \longrightarrow 3\text{K}^+(\text{aq}) + [\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}(\text{aq}) \] б) Спољашња сфера: \(3\text{K}^+\); Унутрашња сфера: \([\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}\).
в) Наелектрисање комплексног јона је \(3-\). Како 6 цијанидних лиганада даје \(6 \cdot (-1) = -6\), следи: \[ x + 6 \cdot (-1) = -3 \implies x = +3 \] Оксидациони број гвожђа је \(+3\) (јон \(\text{Fe}^{3+}\)).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: