Урок по химии в 11-м классе на тему "Комплексные соединения"

Разделы: Химия

Цели урока:

  1. Формирование знаний о комплексных соединениях;
  2. Рассмотрение химических свойства комплексных соединений;
  3. Углубление знаний о номенклатуре и способах получения комплексных соединений;
  4. Проверить степень усвоения знаний учащихся о комплексных соединениях;
  5. Ознакомить учащихся с применением комплексных соединений;
  6. Продолжить формирование мировоззренческих понятий: о познаваемости природы, причинно – следственной зависимости между составом и свойствами соединений.

Тип урока: комбинированный.

Методы: словесный, проблемно-поисковый, наглядный, практический.‌

Оборудование и реактивы: стеклянная посуда. Реактивы: растворы - аммиака, соляной кислоты, соли меди (11), щелочи, соли алюминия, красной кровяной соли, желтой кровяной соли, соли железа (11) и (111).

Ход урока

1. Организзационный момент.

2. Актуализация знаний: (5-7 мин.)

  • демонстрация занимательного опыта «дым без огня» - получение хлорида аммония из двух веществ (раствором аммиака и соляной кислоты);
  • напишите на доске уравнение получения «дыма»:

NH4ОН + HCL = [NH4]CL + H 2O

полученное соединение – соль

Учащиеся называют: (хлорид аммония), записано как комплексное соединение.

Какие же соединения называются комплексными? Каков их состав? Как их можно получить? Где они находят применение? Какими химическими свойствами они обладают? Какова номенклатура данных соединений?

- Сегодня на уроке мы должны ответить на все эти вопросы.

3. Изучение новой темы.

-Немного истории.

Одним из первых о существовании таких соединений выступи в 1871 г. Д.И.Менделеев. Изложил свою точку зрения на строение комплексных соединений. Он установил черты сходства у различных соединений (аммиакатов, кристаллогидратов, двойных солей) и на этой основе разработал преставления об их строении. Д.И.Менделеев пришел к выводу, что природа данных соединений совершенно одинакова. Он прозорливо указал, что механизм присоединения солям молекул H2O, NH3 аналогичен. Итак, по Д.И.Менделееву, в центре молекулы комплексного соединения находится металлический атом, «загороженный» окружающими его атомами, группами атомов, молекулами. Но сколько их можно разместиться вокруг центрального металлического атома? На этот вопрос ответил только А.Вернер. Еще в 1891 году А. Вернер (Швейцария) выдвинул теорию главной и побочной валентности. Эта теория привела к изучению строении комплексных соединений. Он разработал координационную теорию строения комплексных соединений, которой мы пользуемся и сейчас. Эта теория была дополнена другими русскими учеными в трудах Л.А.Чугаева, И.И.Черняева и А.А.Гринберга.

-Рассмотрим состав и строение комплексных соединений:

  1. Комплексообразователь – центральный атом;
  2. Лиганды – частицы, которые располагаются вокруг центрального атома (иона) комплексообразователя;
  3. Внутренняя сфера - центральный атом (ион) и лиганды, заключенные в квадратные скобки;
  4. Координационное число – показывает число лиганд, оно может быть 2,4,6,8.
  5. Внешняя координационная сфера – это ион, расположенный за квадратными скобками.

Например: Na[AL(OH) 4] и [NH4]CL

AL и N- комплексообразователь – центральный атом;

OH- и H- лиганды – частицы, которые располагаются вокруг центрального атома (иона) комплексообразователя;

4 - координационное число – показывает число лиганд, оно может быть 2,4,6,8;

[AL(OH)4] и [NH4]- внутренняя сфера - центральный атом (ион) и лиганды, заключенные в квадратные скобки;

Na+ и CL - внешняя координационная сфера – это ион, расположенный за квадратными скобками.

В данном соединении во внутренней сфере три связи образованы силами электростатического притяжения, четвертая связь - по донорно-акцепторному механизму. Комплексообразователь имеет свободную р-орбиталь, а лиганды – неподеленную электронную пару.

Количество лиганд или координационное число зависит от радиуса (строения) – комплексообразователя и строения самих лиганд.

При увеличении радиуса центрального атома или иона увеличивается координационное число при постоянном строении лиганд.

Например: Na[ALF 6] - AL3+

Na[BF4] – B3+ . У бора радиус меньше, чем у алюминия, поэтому и координационное число меньше.

При постоянном центральном атоме или ионе может быть разное количество лиганд: N3[ALJ6], Na[ALCL4]. J- и CL- имеют разные радиусы, радиус хлора меньше.

Данные примеры показывают о верхнем пределе возможных координационных чисел. Сила притяжения между комплексообразователем и лигандами по мере возрастания радиусов уменьшаются, так как взаимодействие между ними возможно только к ближайшему слою комплексообразователя.

Лигандами могут быть полярные молекулы: H2O, NH3.

-Определение заряда комплексного иона и комплесообразователя.

Молекула комплексного соединения не имеет заряда, то есть электронейтральна.

  1. Если лигандами являются молекулы, то заряд комплексного иона равен заряду комплексообразователя.
  2. Если лигандами являются молекулы и ионы, то заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов.
  3. Зная заряд комплексного иона можно вычислить заряд комплексообразователя. Для этого нужно вычесть заряды всех лигандов:

K3[Fe3+(CN)6]3- (-3)-(-1*6)=-3+6=+3

K4[Fe2+(CN)6]4- (-4)-(-1*6)=-4+6=+2

С помощью лабораторных опытов изучим способы получения комплексных соединений и их химические свойства.

-Лабораторные опыты:

Опыт №1.

Получение кристаллогидрата сульфата меди (11):

Растворение сульфата меди (11) – вещества белого цвета и получении раствора голубого цвета. Задание - запишите уравнение химического процесса на доске и полученную соль представить как комплексное соединение:

[Cu(H2O)4]2+SO4.H2O2- - гидрат сульфата тетрааквамеди.

Опыт№2.

К раствору соли меди (11) прилить медленно раствор аммиака до выпадения осадка гидроксида меди (11). Перемешать содержимое, отлить немного в чистый стакан и добавить до растворения осадка раствор аммиака.

Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2

Признак реакции: образование синего раствора комплексного соединения [Cu(NH3)4](OH)2.

Задние – определите состав соединения и запишите в тетрадь.

Опыт №3.

Демонстрация опыта в доказательство обнаружения ионов железа (11) и (111):

Для опытов используются соли железа (11) и (111). Реактивами на обнаружение ионов железа в растворах сульфата железа (11) и хлорида железа (111) являются красная кровяная соль и желтая кровяная соль.

Признаки реакции: выпадение осадка «турбулева синь» и берлинская лазурь.

На доске необходимо написать уравнения соответствующих химических реакций.

4FeCL3 + 3K4[[Fe2+(CN)6]4 = Fe4[Fe2+(CN)6]↓+  12КCL
берлинская лазурь
FeSO4 + 3K4[[Fe2+(CN)6]4 = Fe3[Fe3+(CN)6]↓ + K2SO4
«турбулева синь»

-Какими свойствами обладают комплексные соединения?

1. Комплексные соединения в водных растворах способны диссоциировать, как электролиты, на ионы внешней и внутренней сферы.

-Запишем уравнение диссоциации полученной соли:

[Cu(NH3)4](OH)2. = [Cu(NH3)4]2++2ОН-.

Сложный комплексный ион [Cu(NH3)4]2+ диссоциируют как слабые электролиты:

[Cu(NH3)4]2+ ↔ Cu2++ 4NH3

2. Комплексные соединения взаимодействуют с кислотами:

Na[AL(OH) 4] + HCL = NaCL + AL(OH) 3 + H2O

Na[AL(OH) 4] + 4HCL = NaCL + 4H2O + ALCL3

3. Комплексные соединения взаимодействуют с оксидом углерода (1V):

Na[AL(OH) 4] + CO2 = AL(OH) 3 + NaHCO3

4. Комплексные соединения взаимодействуют с солями – реакции обмена:

Na[AL(OH) 4] + ALCL3 = 4AL(OH) 3 + 3NaCL

[Ag(NH3)2]CL + KJ = AgJ↓+ NH3 + KCL

[Ag(NH3)2]CL + 2NaCN = Na[Ag(CN)2] + NaCL + 2NH3

K4[Fe2+(CN)6]4 + 2CuCL2 = Cu2[Fe2+(CN)6]↓ + 4KCL

5. Комплексные соединения вступают в окислительно-восстановительные реакции:

K3[Fe3+(CN)6]3 + H2O2 + 2KOH = 2 K4[Fe2+(CN)6]4 + O2 + 2H2O

-Познакомимся с номенклатурой комплексных соединений.

Название комплексного соединения начинают с указания состава внутренней сферы , потом называют центральный атом и приводят значение его степени окисления.

Во внутренней сфере прежде называют анион, прибавляя к их латинскому названию окончание «о». Например: CL- хлоро, CN циано, OH- гидрооксо и т.д. Далее называют нейтральные лиганды и, в первую очередь, аммиак и его производные. При этом пользуются терминами: для координированного аммиака – амин, для воды – аква. Число лиганд указывают греческими числительными: 1-моно (обычно не называется),2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса. Затем переходят к названию центрального атома. Если центральный атом входит в состав катиона, то используют русское название элемента и в скобках указывают его степень окисления (римскими цифрами). Если центральный атом входит в состав аниона , то употребляют латинское название элемента, перед которым указывают его степень окисления, а в конце прибавляют окончание – ат.

K3[Fe3+(CN)6]3 – гексациано-(111)феррат калия;

[Ag(NH3)2]CL – хлорид диамин-серебра;

Na[AL(OH) 4] – тетрагидрооксоалюминат натрия;

[Cu(NH3)4](OH)2. – гидроксид тетраамминмеди.

- Комплексные соединения находят разнообразное применение:

  1. В аналитической химии для проведения качественных реакций (обнаружение ионов железа -11 и 111);
  2. В медицине – витамины – В12.
  3. В технологии – изготовления искусственных тканей.

Релаксия:

На доске написано несколько формул комплексных соединений. Дать им названия, определить состав, написать уравнения диссоциации этих солей.

Д/З: изучить записи в тетрадях, написать формулы таких соединений, используя материалы дополнительной литературы и сеть Интернет.