Киа в химии это

Реакции ионного обмена

В детстве многие из нас обменивались фантиками, наклейками, фигурками и другими приятными мелочами. Оказывается, в химии вещества тоже любят чем-то обмениваться. Давайте разберемся, как и с чем это происходит.

На этой странице вы узнаете

• РИО – это попугай из мультфильма, герой из “Бумажного дома” или что-то другое?
• Как тигрица помогает запоминать правила химической реакции?
• Насколько вещества избирательны в своих симпатиях?

Участники ионного обмена

Чтобы лучше разобраться с этой темой, нужно понимать, что такое раствор, что такое электролитическая диссоциация, что такое электролиты, и кто к ним относится. Подробнее со всем этим можно ознакомиться в статье “Электролитическая диссоциация”.

Важно понимать, что РИО протекают без изменения степеней окисления и что при электролитической диссоциации на ионы расписываются только сильные электролиты. Следовательно, слабые электролиты и неэлектролиты на ионы никогда не расписываются!

Аналогично и в жизни. Например, после спортивных соревнований именно у победителя “самого сильного участника”, многим хочется получить автограф (подпись). Проигравшие в этом процессе не играют роли.

Тогда возникает вопрос, какие электролиты являются слабыми?

Запоминаем по двум словам: слабое и нерастворимое. То есть все слабые кислоты и все нерастворимые соли и гидроксиды – слабые электролиты.

Протекание реакции обмена

Не все вещества способны реагировать друг с другом и вступать в РИО. Для протекания реакции должны выполняться определенные условия. Рассмотрим все случаи, когда реакция протекает.

Условия для реагентов

1. Запомнить первое условие протекания нам поможет рычание львицы. Это длинный угрожающий звук “ррр”. Первое условие для протекания РИО тоже зашифровывается буквой Р: реагенты в большинстве случаев должны быть растворимы (р+р).

Традиционно правило не обошлось без исключений. Кислоты способны вступать в реакцию с растворимыми, малорастворимыми и с некоторыми нерастворимыми солями, кроме AgS, PbS, CuS, CdS, HgS.

Например, BaS+ 2HCl → BaCl₂+ H₂S

Чтобы было легче запоминать эту пятерку исключений, существует стишок:

“Серебро, свинец и медь – все мечтают почернеть,
Тут и кадмий, тут и ртуть, H₂S готов пригнуть.”

В человеческом мире есть люди, которые любят нарушать правила, и всё делать наоборот. Вот и в химии есть ещё одна бунтарская компания, которая не хочет следовать этим правилам.

Запоминаем: соли меди, серебра, ртути и свинца способны реагировать со слабой сероводородной кислотой.

Почему? В результате таких реакций образуется нерастворимая соль, которая не реагирует с образовавшейся кислотой.

1. Как отдельный случай можно рассмотреть реакцию между растворимыми кислотами и любыми основаниями.

Например, KOH + HCl = KCl + H2O (реакции между щелочами и кислотами называют нейтрализацией)

1. Последнее условие для реагентов. Если кислота нерастворима, то она может реагировать только с щелочами.

Например, H₂SiO₃ + 2KOH = K₂SiO₃ + 2H₂O

Мы рассмотрели условия для реагентов, теперь рассмотрим условия для продуктов.

Условия для продуктов

Здесь надо запомнить три правила, сухие и простые, как в математике. Выделяется газ

1. Выделяется осадок
2. AgNО₃ + КВr = АgВr↓ + КNО₃
3. Выделяется другой слабый электролит (чаще всего вода)

Чтобы лучше запомнить все условия для протекания РИО, посмотрите внимательно эту схему. А ещё лучше – распечатайте и повесьте над столом.

Фактчек

• РИО протекают без изменения степеней окисления.
• При электролитической диссоциации на ионы расписываются только сильные электролиты.
• Для протекания РИО реагенты должны быть растворимы (кроме нескольких исключений), а впродуктах должен быть газ, осадок или любой другой слабый электролит.

Проверь себя

Задание 1.
Возможна ли следующая реакция: 2HCl + Ba(OH)₂ → BaCl₂ + 2H₂O

Задание 2.
Возможна ли следующая реакция: H₂S + BaSO₄ → BaS + H₂SO₄

Относится ли реакция нейтрализации к РИО?

Ответы: 1. — 1; 2. — 3; 3. — 1.

Источник

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (син. координационные соединения) — сложные химические вещества, в составе которых имеются комплексные ионы, образованные центральным атомом в определенной степени окисления и связанными с ним лигандами, т. е. простыми и сложными ионами или молекулами. О большом мед.-биол, значении К. с. свидетельствует то, что жизненно необходимые человеку и всем живым организмам d-элементы (железо, кобальт, марганец, медь, молибден, цинк) находятся в них исключительно в виде К. с., гл. обр. со сложными органическими молекулами — белками, азотсодержащими основаниями и др. s-Элементы (калий, кальций, магний, натрий) в живых организмах также частично находятся в составе К. с. Перспективы использования К. с. в медицине весьма велики. Лишь сравнительно немногие из известных К. с. исследованы на биол, активность. Обнаружено, что ряд К. с. платины проявляет противоопухолевую активность. Некоторые К. с. в мед. практике применяются в качестве лекарственных средств (напр., витамин В₁₂ представляет собой К. с. кобальта). К. с. широко используются в анализе лекарственных веществ. Относительно простые К. с. могут служить моделями сложных ферментов или других биологически активных высокомолекулярных соединений: известны К. с. кобальта, способные обратимо связывать кислород, подобно гемоглобину.

Для выяснения биохим, роли d-элементов необходимо изучение К. с., в виде которых эти элементы присутствуют в живых организмах. Природные К. с. железа, меди, кобальта, марганца, цинка получены в так наз. индивидуальном состоянии; это гемоглобин (см.), различные металлопротеиды (см.) и др. Особенности участия атомов d-элементов в биохим, процессах объясняются их способностью изменять в своих К. с. степени окисления и координационные числа. Атомы этих элементов входят в активные центры многих ферментов и биологически активных соединений. Наиболее хорошо изучен механизм действия железа в гемоглобине и ферментах цепи окисления — в цитохромах (см.). В этих веществах железо, связанное с протопорфирином, образует макроциклическое К. с. (гем). В гемоглобине железо способно повышать свое координационное число, т. е. число связанных с ним атомов или групп атомов, и за счет этого обратимо присоединять молекулу кислорода. В цитохромах железо служит переносчиком электронов, последовательно меняя степени окисления с +2 на +3 и наоборот.

Лиганды (см. Комплексоны) образуют так наз. внутреннюю сферу К. с. Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме степени окисления центрального атома и зарядов лигандов. В состав К. с., помимо комплексных ионов, входят также противоположно заряженные ионы, не связанные с центральным атомом непосредственной хим. связью. Эти ионы образуют внешнюю сферу К. с. В формулах К. с. центральный атом и лиганды заключаются в квадратные скобки, ионы внешней сферы записываются вне этих скобок (K3[FeF₆]). Суммарный заряд комплексной частицы иногда оказывается равным нулю, тогда К. с. не имеет ионов внешней сферы ([Co(NH₃)₃(NO₂)₃]).

В названиях К. с. перечисляются лиганды с указанием их количества, называется центральный атом и обозначается степень его окисления (в скобках, римской цифрой). Если комплексная частица является анионом, к названию К. с. присоединяется окончание «-ат». Отдельно указываются ионы внешней сферы. Напр., К. с. K₂[PtCl₄], [Pt(NH₃)₂Cl₂] и [Pt(NH₃)₄]Cl₂ называются так: тетрахлороплатинат (II) калия, дихлородиаминплатина (II), тетраминплатина (II) хлорид.

К К. с. относится большинство неорганических соединений. Количество потенциально возможных К. с. чрезвычайно велико, т. к. число комбинаций различных центральных атомов и лигандов огромно. В тех случаях, когда в качестве лигандов выступают органические молекулы, соответствующие К. с. занимают промежуточное положение между неорганическими и органическими веществами.

В р-рах К. с. диссоциируют как сильные электролиты на комплексный ион и ионы внешней сферы. К. с., не имеющие ионов внешней сферы, в р-рах ведут себя как неэлектролиты. Однако комплексные ионы в р-рах К. с., в свою очередь, обратимо и ступенчато диссоциируют, отщепляя лиганды:

и т. д. Чем менее устойчиво К. с. в р-ре, тем больше относительное содержание продуктов диссоциации комплексных ионов.

К. с. образуют много изомерных форм (см. Изомерия). Особенно специфичны для К. с. два вида изомерии: структурная (ионизационная) — различное распределение анионов между внутренней и внешней сферой К. с., напр. [Co(NH₃)₅Br]SO₄ и [Co(NH₃)₅SO₄]Br; геометрическая (стереоизомерия) — различный порядок расположения лигандов вокруг центрального атома, напр.

Способность атомов различных хим. элементов образовывать К. с., т. е. играть роль центральных атомов, неодинакова. Наиболее типичными комплексообразователями являются атомы и ионы d-элементов. Практически все соединения d-эле-ментов являются К. с. или по своему строению близки к ним. Так, кристаллогидраты солей d-элементов являются К. с. с молекулами воды в качестве лигандов, а безводные соли имеют кристаллические структуры, в которых катионы d-элементов окружены анионами так же, как и в комплексных ионах. Хорошими комплексообразователями являются также f-элементы (лантаноиды и актиноиды). Меньшее количество К. с. известно для p-элементов. Углерод принадлежит к числу немногих элементов, не образующих К. с., но он входит в состав множества лигандов. s-Элементы редко образуют устойчивые К. с. Наибольшее значение имеют их К. с. с комплексонами — так наз. коронными эфирами (циклическими соединениями, в молекуле которых чередуются атомы кислорода и группы — C₂H₄—).

Лигандами могут быть разнообразные ионы и молекулы, имеющие неподеленные валентные электронные пары. Устойчивые К. с. образуются с анионами F — , Cl — , Br — , I — , CN — , NO₂ — , РO₄ 3- , S₂O₃ 2- и др. Из молекул особенно хорошими лигандами являются те, в которых имеются атомы азота, кислорода, серы, фосфора [NH₃, Н₂O, NH₂CH₃, NH₂CH₂COOH, (NH₂)₂CS, P(C₂H₅)₃ и др.].

К. с. классифицируют в зависимости от вида лигандов и особенностей строения: К. с. с анионными лигандами — ацидокомплексы —

К. с. с водой — аквакомплексы, гидраты —

К. с. с органическими аминами — аминокомплексы —

смешанные К. с., содержащие различные лиганды,—

многоядерные К. с., содержащие несколько координационных центров, соединенных мостиковыми лигандами — [(NH₃)₅Co—N=С—CO(CN)₅]; хелатные К. с.— содержащие циклически присоединенные лиганды:

Для образования хелатных К. с. необходимо, чтобы молекулы, присоединяющиеся к центральному атому в качестве лигандов, содержали два или несколько атомов, способных образовывать донорно-акцепторные связи с центральным атомом. Хелатные К. с. обладают особенно большой устойчивостью. Весьма интересны лиганды, сами являющиеся сложными циклическими молекулами. Центральный атом, образуя К. с., помещается внутри такой молекулы. Образующиеся К. с. называют макроциклическими. Именно такими К. с. являются природные соединения железа, меди, кобальта и магния с производными порфирина.

Библиография: Гринберг А. А. Введение в химию комплексных соединений, Л., 1971; Методы и достижения бионеорганической химии, под ред. К. Мак Олиффа, пер. с англ., М., 1978; СкорикН. А. и Кумок В. Н. Химия координационных соединений, М., 1975, библиогр.; Яци-мирский К. Б. Введение в бионеорга-ническую химию, Киев, 1976, библиогр.

Источник