Основы современной номенклатуры комплексных соединений заложены А. Вернером. До его работ в этой области химии не существовало никакой системы. Комплексные соединения называли, руководствуясь их внешним видом, например, лутеосоль (желтая соль) [Co(NH3)6]Cl3, либо их происхождением, например, красная кровяная соль K3[Fe(CN)6], желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6]. Многие комплексные соединения назывались именами химиков, которые их синтезировали: соль Фишера K3[Co(NO)2]6, соль Рейнеке NH4[Cr(NH3)2(NCS)4], соль Дрекселя [Pt(NH3)6]Cl4, соль Чугаева [Pt(NH3)5Cl]Cl3 и т.д.
Современная номенклатура комплексных соединений основана на рекомендациях ИЮПАК и адаптирована к традициям русского химического языка.
Названия лигандов. Названия анионных лигандов получают концевую гласную – о, которой сопровождается название соответствующего аниона (или корня аниона):
CH3COO- – aцетато; NO- – нитрозо;
CN - – циано; NO2- – нитро;
CO3 2- – карбонато; O22- – пероксо;
C2O42– – оксалато; OH- – гидроксо;
Cl- – хлоро; SO32- – сульфито;
H- – гидридо; SO3S2- – тиосульфато.
Иногда анионные лиганды имеют специальные названия:
О2- – оксо;
S2- – тио;
HS- – меркапто.
Анионы углеводородов в качестве лигандов называют также как и радикалы:
CH3- – метил;
C5H5- – циклопентадиенил.
Для нейтральных лигандов используют номенклатурные названия веществ без изменений (N2 – диазот, N2H4 – гидразин, C2H4 – этилен и т.д.), кроме веществ, которые выступая в роли лигандов, получают следующие специальные названия:
H2O – aква; NH3 – аммин;
NO – нитрозил; СO – карбонил;
SO2 – диоксосера; PF3 – трифторофосфор.
Для катионных лигандов применяют следующие названия:
N2H5+ – гидразиний; NO2+– нитроилий;
NO+ – нитрозилий; H+ – гидро.
Порядок перечисления лигандов. Правила изображения формул комплексных соединений следующий: при составлении формулы одноядерного комплекса (ионного или нейтрального) слева ставят символ центрального атома (комплексообразователя), а затем перечисляют лиганды в порядке уменьшения их зарядов от положительных к отрицательным. При равенстве зарядов пользуются практическим рядом элементов. Например, C5H5N записывают левее СО. Более простые лиганды в формулах указывают левее более сложных. В формулах многоядерных комплексов указывают число центральных атомов.
Названия веществ строят из названий лигандов с предшествующейчисловой приставкой (греческое числительное), указывающей число лигандов каждого типа в формуле, и названия комплексообразователя. При этом перечисление лигандов ведут от отрицательного заряда лиганда к нейтральному и затем положительному, начиная справа по формуле соединения.
Названия нейтральных комплексов. Названия комплексов без внешней сферы состоят из одного слова. Вначале указывается число и названия лигандов (каждого вида отдельно), затем название центрального атома в именительном падеже (в многоядерных комплексах – с указанием числа центральных атомов). Например,
[Al2Cl6] – гексахлородиалюминий;
[Co2(CO)8] – октакарбонилдикобальт;
[Ni(CO)4] – тетракарбонилникель.
Названия соединений с комплексным катионом строятся также, как и названия простых соединений, состоящих из катиона и аниона. Однако в данном случае катион непростой, а комплексный. Названия комплексных катионов состоят из числа и названия лигандов и названия комплексообразователя (для многоядерных комплексов – с указанием их числа). Обозначение степени окисления комплексообразователя по системе Штока осуществляется римскими цифрами в скобках после названия:
[Ag(NH3)2+ – катион диаммин серебра (I);
[Cr2(NH3)9(OH)2]4+ – катион дигидроксононаамминдихрома (III);
[Mn(H2O)6]2+ – катион гексааквамарганца (II).
В случае неизвестной степени окисления комплексообразователя указывают заряд всего катиона в скобках арабскими цифрами (по способу Эвенса-Бассета). Например, [Hg2(H2O)2]2+ – катион диаквадиртути (2+).
Названия соединений, включающих комплексный катион строятся следующим образом:
[Mn(H2O)6]SO4 – сульфат гексааквамарганца (II);
[Ag(NH3)2]OH – гидроксид диамминсеребра (I);
[Cr2(NH3)9(OH)2]Cl4 – хлорид дигидроксононаамминдихрома (III).
Названия соединений с комплексными анионами строятся так же, как и названия более простых соединений, состоящих из катиона и аниона. Однако в рассматриваемом случае анион непростой, а комплексный.
Название комплексного аниона строится из числа и названия лигандов, корня названия элемента-комплексообразователя, суффикса -ат и указания степени окисления комплексообразователя:
[BF4]- – тетрафтороборат (III)-ион;
[ Al(H2O)2(OH)4]- – тетрагидроксодиакваалюминат (III)-ион.
Для ряда элементов-комплексообразователей в русских названиях используют корни латинских названий: Ag – аргент-, Cu – купр-, Hg – меркур-, Ni – никкол-, Au – аур-, Mn – манган-, Pb – плюмб-, Fe – ферр-.
Названия соединений, включающих комплексный анион строятся следующим образом:
K2[HgI4] – тетрайодомеркурат (II) калия;
H[Sb(OH)6] – гексагидроксостибат (V) водорода;
Na[Ag(CN)2] – дицианоаргентат (I) натрия;
K3[AlF6] – гексафтороалюминат калия.
Химические свойства.
Химические свойства комплексных солей очень разнообразны и зависят от химического состава внешней и внутренней сферы. Например, гидроксокомплексы взаимодействуют с кислотами:
Na2[Zn(OH)4] + 2HCl = 2NaCl + Zn(OH)2+ 2H 2O;
Na2[Zn(OH)4] + 4HCl(изб) = 2NaCl + ZnCl 2 + 4H 2O.
Получение солей:
1. Взаимодействие оснований с кислотами.
2. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами.
3. Взаимодействие основных оксидов с кислотами.
4. Взаимодействие основных оксидов с кислотными оксидами.
5. Взаимодействие щелочей с солями.
6. Взаимодействие солей с кислотами.
7. Взаимодействие 2-х солей между собой.
8. Взаимодействие металлов с кислотами.
9. Взаимодействие солей с металлами.
10. Взаимодействие металлов с неметаллами.
11. Взаимодействие металлов, оксиды и гидроксидов, которые амфотерны, с растворами и расплавами щелочей.
12. Сплавление солей с кислотными оксидами. если выделяется газообразный оксид.
Уравнения химических реакций, перечисленных способов получения солей приведены ранее в разделах «Оксиды», «Кислоты», «Основания» и «Соли».
УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «СОЛИ»
1. Даны следующие вещества: К2O, НСl, FeBr3, Cu(OH)2, (CaOH)3PO4, НNO3, MnSO4, NaHS. Выпишите формулы солей, укажите, к какому типу относится каждая соль.
2. Классифицируйте и назовите следующие соли: Cu(NO3)2, (ZnOH)2S, Рb(HSO4)2, BaI2, (Al(OH)2)2SO3, Fe(H2PO4)2, Na2SiO3, KHS.
3. Из приведенного перечня выпишите отдельно формулы средних, кислых и основных солей, назовите их.
KHCO3, ZnSO4, MgOHCl, BeOHNO3, NaHSO4, Ba(NO3)2, Ca(H2PO4)2, (CuOH)2CO3.
4. Напишите молекулярные формулы следующих солей:
1) дигидрофосфат натрия,
2) сульфат алюминия,
3)гидроксосульфат цинка,
4) дигидроксонитрат алюминия,
5) бромид железа (Ш),
6) гидрокарбонат бария,
7) гидроксосиликат кальция,
8) перманганат калия,
9) дихромат натрия,
10) гидросульфид железа (II).
5. Напишите молекулярные формулы нормальных и кислых солей, которые могут быть получены в результате замещения:
1) атомов водорода в молекуле фосфорной кислоты атомами бария,
2) атомов водорода в молекуле сероводороднойкислоты атомами алюминия,
3) атомов водорода в молекуле серной кислоты атомами железа (III). Назовите эти соли.
6. Напишите молекулярные формулы нормальных и основных солей, которые могут быть получены в результате замещения:
1) гидроксидных групп в молекуле Аl(ОН)3 кислотными остатками серной кислоты,
2) гидроксидных групп в молекуле Са(ОН)2 кислотными остатками фосфорной кислоты.
Назовите эти соли.
7. Напишите молекулярные формулы нормальных солей, которые могут быть получены в результате замещения в молекуле амфотерного гидроксида Zn(OH)2:
а) гидроксидных групп кислотными остатками азотной кислоты;
б) атомов водорода атомами натрия.
Назовите эти соли
8. Составьте уравнения реакций между соответствующими кислотами и основаниями, приводящих к образованию следующих солей: Ni(NО3)2, K2S, NaHCO3, Na2HPO4.
9. Составьте формулы основных хлоридов железа (III) и уравнения реакций (в молекулярном и ионном виде) превращения этих солей в нормальную соль – хлорид железа (III).
10. Составьте уравнения реакций получения кислых солей в результате взаимодействия сернистой кислоты с гидроксидами натрия и бария.
11. Составьте уравнения реакций получения из соответствующих оснований и кислот следующих солей:
1) гидроксохлорида бария;
2) гидроксосульфата железа (III).
12. Как из сульфата натрия получить гидросульфат, а из гидросульфата – сульфат? Напишите уравнения соответствующих реакций.
13. С какими из веществ взаимодействует карбонат натрия: оксид калия, гидроксид кальция, хлорид бария, цинк, серная кислота, оксид фосфора (V)? Напишите уравнения соответствующих реакций.
14. Напишите уравнения реакций, характеризующих генетическую связь между соединениями различных классов, исходя из:
1) кальция и серы;
2) лития и углерода.
15. Как из алюминия, хлорида бария, сульфата меди, серной кислоты получить: 1) сульфат алюминия; 2) хлорид алюминия?
16. Какие из перечисленных веществ могут взаимодействовать между собой: серная кислота, оксид магния, гидроксид калия, оксид фосфора (V),карбонат калия, оксид серы (IV), оксид калия, гидроксид цинка, хлорид бария? Напишите соответствующие уравнения реакций.
17. С веществами каких классов соединений могут взаимодействовать:
1) оксид натрия;
2) гидроксид натрия?
Приведите примеры и напишите уравнения соответствующих химических реакций.
18. Даны известняк и соляная кислота. Не расходуя никаких других веществ, получите не менее 11 новых веществ, в том числе 4 простых. Напишите уравнения соответствующих реакций и укажите условия их протекания.
19. Закончите уравнения следующих реакций получения солей:
Ca + H3PO4 →
Mg + H2SO4 →
Fe + HCl →
K2O + H2SO4 →
CaO + HNO3 →
Fe2O3 + H2SO4 →
Аl(ОН)3 + НСlO4 →
Ва(ОН)2 + H3AsO4 →
LiOН + Н2СrO4 →
Fe(OH)2 + H2SeO4 →
20. Напишите уравнения реакций образования средних солей между следующими веществами:
1) силикатом натрия и азотной кислотой;
2) гидрокарбонат калия и бромоводородной кислотой;
3) гидросульфатом калия и гидроксидом калия;
4) гидроксосульфатом алюминия и серной кислотой;
5) гидроксоацетатом алюминия и уксусной кислотой;
6) гидросульфидом кальция и гидроксидом кальция.
21. Какие из перечисленных солей: нитрат серебра, сульфат магния, гидросульфит кальция, хлорид натрия, бромид аммония могут реагировать с разбавленным раствором какой-либо кислоты? Напишите уравнения реакций.
22. Какие из перечисленных солей: нитрат аммония, сульфит калия, силикат натрия, хлорид меди (II), бромид бария могут реагировать с разбавленным раствором какой-либо щелочи? Напишите уравнения реакций.
23. Какие из перечисленных солей, находящихся в водных растворах, могут вступать в реакцию с водным раствором какой-либо другой соли: хлорид натрия, нитрат калия, нитрат меди (II), сульфат аммония? Напишите уравнения реакций.
24. Какие из перечисленных солей, находящихся в водных растворах, могут вступать в реакцию между собой: нитрат бария, сульфат железа (II), хлорид магния, йодид аммония, сульфид натрия, сульфат калия. Напишите уравнения реакций.
25. Какие три соли из перечисленных пяти могут одновременно находиться в водном растворе: сульфат магния, карбонат натрия, хлорид меди (II), хлорид бария, нитрат натрия? Приведите два варианта ответа и поясните, сопроводив их уравнениями реакций.
26. Какое максимальное число солей из перечисленных ниже могут одновременно находиться в водном растворе: нитрат меди (II), бромид аммония, ацетат свинца, йодид кальция, нитрат серебра? Поясните и приведите уравнения реакций.
27. К водному раствору, содержащему дигидрофосфат калия, постепенно добавляют гидроксид калия. Какие вещества могут одновременно находиться в растворе? Приведите несколько возможных комбинаций.
28. К водному раствору, содержащему гидрофосфат натрия, постепенно добавляют серную кислоту. Какие вещества могут одновременно находиться в растворе? Приведите несколько возможных комбинаций.
29. Укажите, какие из приведенных ниже пар веществ могут вступать в реакцию в водном растворе. Напишите уравнения протекающих реакций и объясните, почему они протекают:
1) карбонат калия + соляная кислота;
2) гидроксид магния + серная кислота;
3) хлорид бария + нитрат натрия;
4) хлорид кальция + сульфат калия;
5) нитрат серебра + соляная кислота;
6) азотная кислота + гидроксид натрия;
7) карбонат кальция + азотная кислота;
8) сульфат алюминия + хлорид бария;
9) сульфат железа (II) + гидроксид натрия;
10) нитрат калия + сульфат алюминия;
11) бромоводородная кислота + сульфат калия;
12) нитрат меди + сульфат железа (III);
13) нитрат бария + серная кислота;
14) сульфит кальция + соляная кислота;
15) метасиликат натрия + нитрат калия;
16) фосфорная кислота + гидроксид кальция;
17) метасиликат калия + серная кислота;
18) гидроксид железа (II) + карбонат натрия;
19) кремниевая кислота + нитрат магния;
20) фосфорная кислота + нитрат калия;
30. Осуществите превращения по схемам:
1) ВаСО3 → Ва(НСО3)2 → ВаСО3 → ВаО → Ва(ОН)2
2) Р → Р2O5 → СаНРO4 → Са(Н2РO4)2 → Са3(РO4)2 → Р → Н3РO4
3) Аl → Al2O3 → Al(SO4)3 → Al(OH)3 → AlOHCl2 → AlCl3 → Al → Na[Al(OH)4] → Аl(NO3)3 → КАlO2 → Аl(ОН)3
4) КОН → КНСО3 → К2СO3 → КНСО3 → СO2 → Са(НСО3)2 → К2СО3
5) Na → NaOH → NaHCO3 → Na2SO4 → NaCl → NaNO3 → NaNO2
6) Br2 → KBr → K2SO4 → KNO3 → K2SO4 → KCl → Cl2
7) H2S → KHS → K2S →KHS → H2S → K2S → H2S → SO2
