ООределение состава комплексов методом молярных отношений

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Харківський Національний університет  
імені В. Н. Каразіна

Кафедра фізичної хімії

 

 

 

 

 

Вплив розчинника на стійкість комплексних з’єднань у розчинах

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота  
студентки III-го курсу 
хімічного факультету

групи Х-133

Соловйової Олени Володимирівни

 

 

 

Науковий керівник

к.х.н., доцент                                                                                        Єльцов С. В.

 

ХАРКІВ 2014

Реферат

Тема данной курсовой работы – определение состава комплексов методом молярных отношений.

В данном проекте изложено: сущность метода молярных отношений, практическое применение метода для определения состава комплексов, методика определение состава комплекса железа (III) с сульфосалициловой кислотой.

Курсовая работа содержит 29 страницы, 2 раздела, 15 рисунков. Использовано 6  литературных источников.

Ключевые слова: МОЛЯРНЫЕ ОТНОШЕНИЯ, КОМПЛЕКСНОЕ СОЕДИНЕНИЕ, ЖЕЛЕЗО (III), СУЛЬФОСАЛИЦИЛОВАЯ КИСЛОТА

 

 

 

 

Реферат

Тема даної курсової роботи - визначення складу комплексів методом молярних відношень.

Цей проект містить: суть методу молярних відношень, практичне застосування методу для визначення складу комплексів, методика визначення складу комплексу заліза (III) з сульфосаліциловою кислотою.

Курсова робота містить 29 сторінок, 2 розділи, 15 малюнків. Використані 6  літературних джерел.

Ключові слова: МОЛЯРНІ ВІДНОШЕННЯ, КОМПЛЕКСНЕ З'ЄДНАННЯ, ЗАЛІЗО (III), СУЛЬФОСАЛІЦИЛОВА КИСЛОТА

 

Summary

Subject of this  Course project – definition of structure of complexes by a method of molar ratios.

In this project it is explained: substance of a method of molar ratios, practical application of a method for definition of structure of complexes, a technique definition of structure of a complex of iron (III) with salicyl-sulphonic acid.

The term paper contains 29 pages, 2 sections, 15 figures.  It is used 6 references.

Keywords: MOLAR RATIOS, COMPLEX COMPOUND, IRON (III), SALICYL-SULPHONIC ACID 
СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………… 6

1. Литературный обзор…………………………………….………..... 7
1. Теоретические сведения ………………...……….……….... 7
1. Сущность метода…………………………….…….… 7
2. Практическое применение метода………………… .. 10
2. Экспериментальная часть………………..………………………… 20
1. Определение влияния различных растворителей на устойчивость комплексов Неодима (III) и европия (III) с 2,2′-дипиридилом ……………………. 20
2. Техника безопасности……………………………………..… 26

Выводы…………………………………………………………………….. 28

Список использованной литературы…………………………………….. 29

 

ВВЕДЕНИЕ

Цель данной работы состоит в изучении метода молярных отношений для определения состава комплексных соединений.

В ходе выполнения работы были поставлены следующие задачи:

а) ознакомиться с  литературными данными о методе молярных отношений;

б) изучить примеры практического применения данного метода;

в) изучить методику определения состава комплекса железа (III) с сульфосалициловой кислотой.

 

 

 

 

1 Литературный обзор

1.1 Теоретические сведения

1.1.1 Определение комплексных соединений

 

Комплексные (координационные) соединения – это сложные частицы, которые могут самостоятельно существовать как в кристаллическом состоянии, так и в растворе.

Особенностью комплексных соединений является наличие центрального атома и связанных с ним ковалентной связью лигандов. Центральный атом (комплексообразователь) – положительно заряженный ион металла (Мz+), имеющий свободные s-, p-, d- или f-орбитали. Лиганд (L) – нейтральная молекула или отрицательно заряженный анион (ацидолиганд), имеющие неподеленную электронную пару.

При взаимодействии иона-комплексообразователя с лигандом возникает химическая связь, для образования которой лиганд отдает свою неподеленную электронную пару (донор электронов), а металл принимает электроны, предоставляя пустую орбиталь (акцептор электронов):

 

M      + :L ↔ M  : L

 

Такой механизм образования химической связи называют донорно-акцепторным, а химическую связь – донорно-акцепторной или координационной.

Константа устойчивости служит количественной характеристикой прочности комплексного соединения в растворе – чем больше константа устойчивости, тем прочнее комплекс и тем полнее связаны (закомплексованы) ионы металла.

Прочность комплексных соединений можно характеризовать также с помощью констант нестойкости, которые соответствуют процессу диссоциации комплексной частицы в растворе.

Константа нестойкости, как и константа устойчивости, служит количественной характеристикой устойчивости комплексного соединения в растворе – чем меньше константа устойчивости, тем прочнее комплекс и тем полнее связаны (закомплексованы) ионы металла. [1]

 

1.1.2 Факторы, влияющие на  устойчивость комплексных соединений

 

Устойчивость комплекса определяется как фундаментальными факторами — природой комплексообразователя и лигандов, так и внешними условиями — температурой, природой растворителя, ионной силой, составом раствора. [1]

 

 

1.1.3 Классификация растворителей

 

Свойства, на которых основывается классификация растворителей, можно разбить на две основные группы: физические и химические.

1. Системы классификации, основанные на физических свойствах растворителей

К важнейшим физическим свойствам, в значительной степени обуславливающим особенности неводного раствора, относятся диэлектрическая проницаемость и вязкость.

По диэлектрической проницаемости (*) растворители подразделяются на растворители с низкой (1,9—12), средней (12—50) и высокой (>50) величиной *.

Классификацию растворителей, основанную на дипольных моментах (μ), вряд ли можно считать рациональной. Связано это с тем, что из-за очень распространенного в растворителях явления ассоциации истинный дипольный момент молекулы ассоциата может значительно отличаться (чаще всего, в меньшую сторону) от μ одиночной молекулы. Так, значение μ = 1,7 присуще одиночным молекулам целого ряда растворителей в широком диапазоне диэлектрических проницаемостей — от этанола (* = 24,3) до тетрагидрофурана    (* = 7,35). Вода — растворитель с весьма высоким значением * (80) — имеет сравнительно низкую величину μ (1,8), а характеризующийся заметно более низкой величиной * пропиленкарбонат (65,1) имеет μ = 5,0.

Вязкость (η) растворителей может изменяться в весьма широких пределах — от нескольких десятых долей до тысяч сантипуаз. Впрочем, вязкость наиболее распространенных неводных растворителей при 25 °С редко превышает 30 спз (очевидным исключением является глицерин). В соответствии с этим принято различать низковязкие растворители (<2 спз), растворители, характеризующиеся средней величиной вязкости (2—10 спз), и высоковязкие (> 10 спз).

По температуре кипения (при 760 мм рт. ст.) растворители подразделяются на низкокипящие (<100°С), среднекипящие (100— 150 °С) и высококипящие         (> 150 °С).

Для классификации растворителей по их способности к испарению предложена относительная шкала, в основе которой лежат теплоты испарения жидкостей. По этой шкале летучесть этилового эфира при 20°С и относительной влажности, равной 65±5%, принята за 1. В соответствии с этим различают легколетучие (относительная летучесть <10), среднелетучие (10—35) и труднолетучие (>35) растворители.

2. Системы классификации, основанные на химических свойствах растворителей

В практической деятельности растворители чаще всего классифицируют в соответствии с рациональной системой классификаций химических соединений (углеводороды, галогеналкилы, спирты, кислоты и т. д.).

Для специальных целей вводят классификацию, основанную на определенных химических свойствах. При этом качественные признаки выбирают чаще, чем количественные. Так, часто подразделяют растворители на донорные (реагирующие с акцепторами электронной пары) и акцепторные (реагирующие с донорами электронной пары).

Нередко классифицируют растворители, исходя из их способности принимать участие в кислотно-основных равновесиях, т. е. вводят классификацию, основанную на кислотно-основных свойствах растворителей.

Если рассматривать кислотно-основное взаимодействие в рамках представлений Бренстеда, то в зависимости от участия в протолитическом кислотно-основном равновесии растворители подразделяют на протолитические и апротонные.

К протолитическим относятся растворители, проявляющие протонодонорную или протоноакцепторную функцию по отношению к растворенному веществу. В зависимости от последней протолитические растворители бывают: протогенными (кислыми), прото-фильными (основными) и амфипротонными, т. е. такими, которые приблизительно в одинаковой степени проявляют и кислотную и основную функции. Примерами амфипротонных протолитических растворителей могут служить спирты и фенолы (первые из них чаще проявляют основные свойства, а вторые — кислотные) .

Апротонные растворители не способны вступать в кислотноОс-новное взаимодействие, связанное с переносом протона. К этому классу растворителей относятся углеводороды, галогеналкилы и галогенарилы, четыреххлористый углерод и т. д.

Очень многие растворители способны к взаимодействию посредством образования водородной связи (Н-связь). В соответствии с этим разработана классификация растворителей по их способности к образованию Н-связей. В этой системе классификации растворители делятся на пять классов.

К первому классу относятся жидкости, способные к образованию объемной трехмерной сетки Н-связей. Растворители этого класса (вода, муравьиная кислота, гликоли и т. п.) имеют, как правило, весьма высокую диэлектрическую проницаемость и хорошо растворяются друг в друге.

Второй класс — растворители, в которых возникает двухмерная сетка Н-связей. Это определяется менее сильным стремлением к образованию подобных связей по сравнению с растворителями первого класса. Как правило, растворители этого класса содержат одну ОН-группу. К этому классу по классификации Н, А. Измайлова относятся фенолы, одноосновные низшие карбоновые кислоты (за исключением муравьиной), одноатомные спирты.

Третий класс объединяет жидкости, молекулы которых имеют в своем составе атомы азота, кислорода, серы, фтора и некоторые другие, способные к образованию Н-связи с протоном партнера (эфиры, амины, кетоны, альдегиды и вещества других классов органических соединений).

В четвертый класс входят жидкости, молекулы которых имеют атом водорода, способный к участию в Н-связи, но не имеют атомов, которые могли бы быть акцептором протона. К этой группе жидкостей относятся хлороформ, дихлорэтан и т. и.

К пятой группе относятся растворители, молекулы которых при обычных условиях не способны к образованию Н-связей — ни в качестве доноров, ни в качестве акцепторов протонов. В эту группу входят углеводороды, четыреххлористый углерод, пергалогенуглеводороды и т. п.

К предыдущей системе классификации близко примыкает классификация Паркера (1962 г.), в основу которой положена способность растворителя сольватировать ионы. Согласно Паркеру, растворители делятся на следующие группы:

аполярные апротонные растворители — жидкости с низкой диэлектрической проницаемостью (<15) и небольшим дипольным моментом (0—2D). В эту группу входят углеводороды и их галогензамещенные производные, сероуглерод, третичные амины и т. п.;

диполярные апротонные растворители — жидкости со сравнительно высокими диэлектрическими проницаемостями (>15) и дипольными моментами (>2,5). Если молекулы этих растворителей и содержат водород, он все равно не способен образовывать Н-связь; в эту группу входят такие растворители как сернистый ангидрид, нитробензол, нитрометан, ацетонитрил, пропиленкарбо-нат, диметилформамид и др.;

протонные растворители содержат группы, в которых атом водорода соединен с электроотрицательным атомом, что обуславливает его способность вступать в Н-связь. Диэлектрическая проницаемость этой группы растворителей, как правило, высока.

Бренстед предложил систему классификации, сочетающую диэлектрическую проницаемость растворителя и его протогенность или протофильность. В соответствии с этими признаками Бренстед разделил растворители на 8 групп, отличительные признаки которых приведены в табл. 1.1.

 

Таблица   1.1 Классификация растворителей по Бренстеду

Свойство	Тип растворителя
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Диэлектрическая проницаемость	+	+	+	+	—	—	—	—
Протогенность	+	+	—	—	+	+	—	—
Протофильность	+	—	+	—	+	—	+	—