Комплексные соединения
Автор: Пятаева Раиса Ислямовна (преподаватель, ГБПОУ ПО ПМПК отделение архитектуры)
Тип документа: Конспект. Аудитория: студенты 1-го курса. Дата публикации: 29.11.2014
Описание: Развернутый план-конспект урока в форме лекции.


                                                     Пятаева Раиса Ислямовна
                               ГБОУ СПО «Пензенский многопрофильный колледж»
                                                               Преподаватель



                    Конспект урока по дисциплине «Химия»
                       Тема: «Комплексные соединения»



                        Химия идет к своей цели, к своему совершенствованию.
                                  Мы не знаем каков будет предел ее успехов.
             Мы не можем утверждать, что то, что сегодня признается простым,
                                                     действительно простое».
                                                      Антуан Лоран Лавуазье.


      Тема занятия: Комплексные соединения.
      Цель  занятия:  познакомить  учащихся  со  строением,   свойствами   и
практическим значением комплексных соединений.
      Задачи:
      Образовательные: формирование  у  учащихся  представления  о  составе,
строении,  свойствах  и  номенклатуре   комплексных   соединений;   изучение
особенностей  определения  степени  окисления  у   комплексообразователя   и
составления уравнений диссоциации комплексных соединений.
      Развивающие: развитие терминологического мышления;  умения  ставить  и
разрешать    проблемы,     анализировать,     сравнивать,     обобщать     и
систематизировать.
      Воспитательные:  воспитание   положительного  отношения  к   получению
знаний, уверенности в своих силах; формирование  познавательной  активности,
интереса  к  предмету.  Способствовать  формированию   умения   работать   в
сотрудничестве.
      Тип занятия: изучение нового материала.
      Форма  занятия:  лекция  с  проведением  демонстративных  лабораторных
опытов.
      Методы: объяснительно-иллюстративный, проблемно-поисковый.
      Новые понятия: комплексное соединение, комплексообразователь,  лиганд,
координационное число, внешняя и внутренняя сферы комплекса.
      Оборудование  и  реактивы:  штатив  с  пробирками,   концентрированный
раствор аммиака, растворы сульфата меди (II),  нитрата  серебра,  гидроксида
натрия, образцы  комплексных  соединений  (красная  кровяная,  соль,  желтая
кровяная соль)










      |№  |Этапы урока  |Содержание этапов урока                                 |
|   |             |Деятельность преподавателя                 |Деятельность|
|   |             |                                           |студентов   |
|1. |Организационн|Цель: подготовить студентов к работе на    |Цель:       |
|   |ый момент.   |занятии, сформировать доброжелательную     |активизация |
|   |Методы:      |атмосферу, взять под контроль дисциплину.  |внимания,   |
|   |словесный    |Активизировать внимание учащихся.          |включение в |
|   |             |Взаимные приветствия преподавателя и       |работу.     |
|   |             |студентов; фиксация отсутствующих; проверка|            |
|   |             |внешнего состояния аудиторного помещения;  |            |
|   |             |проверка подготовленности студентов к      |            |
|   |             |занятию; организация внимания и внутренней |            |
|   |             |готовности.                                |            |
|2. |Актуализация |Цель: актуализировать внимание учащихся к  |Цель:       |
|   |знаний.      |новой теме в связи ее с предыдущими темами |активизация |
|   |Методы:      |курса.                                     |внимания,   |
|   |объяснительно|Мир веществ многообразен, и мы сегодня     |включение в |
|   |-иллюстративн|познакомимся с новым для вас классом       |работу.     |
|   |ый, рассказ, |неорганических веществ – класс комплексных |            |
|   |проведение   |соединений.  Эти сложные вещества          |            |
|   |лабораторных |чрезвычайно распространены в природе и     |            |
|   |опытов       |часто встречаются в химической практике. Их|            |
|   |             |значительно больше, чем всех остальных     |            |
|   |             |неорганических веществ.                    |            |
|   |             |Для того, чтобы убедиться, что эти вещества|            |
|   |             |имеют строение и свойства, отличающие их от|            |
|   |             |других классов соединений, ранее изученных |            |
|   |             |нами, проведем небольшой опыт.             |            |
|   |             |Лабораторный опыт. К раствору сульфата     |            |
|   |             |меди(II) прилить концентрированный раствор |            |
|   |             |аммиака. Жидкость окрасится в интенсивный  |            |
|   |             |синий цвет.                                |            |
|   |             |Что произошло? Химическая реакция? До сих  |            |
|   |             |пор мы не знали, что аммиак может          |            |
|   |             |реагировать с солью. Какое вещество        |            |
|   |             |образовалось? Каковы его формула, строение,|            |
|   |             |название? К какому классу соединений его   |            |
|   |             |можно отнести? Может ли аммиак реагировать |            |
|   |             |с другими солями? Есть ли соединения,      |            |
|   |             |аналогичные этому? Ответить на эти вопросы |            |
|   |             |нам и предстоит, изучив  новую тему.       |            |
|3. |Изучение     |Цель: формирование у учащихся представления|Цель:       |
|   |нового       |о составе, строении, свойствах и           |реализовать |
|   |материала.   |номенклатуре комплексных соединений;       |в учебной   |
|   |Методы:      |изучение особенностей определения степени  |деятельности|
|   |объяснительно|окисления у комплексообразователя и        |алгоритмы   |
|   |-иллюстративн|составления уравнений диссоциации          |устного и   |
|   |ый, рассказ, |комплексных соединений.                    |письменного |
|   |проведение   |Продолжим наш опыт: полученный раствор     |ответов по  |
|   |лабораторных |разделим на две части, налив в две         |новой теме. |
|   |опытов       |пробирки.                                  |            |
|   |             |1) В одну пробирку прильем щелочь. Осадка  |            |
|   |             |гидроксида меди (II)  Cu(OH)2 не           |            |
|   |             |наблюдается, следовательно, в растворе нет |            |
|   |             |двухзарядных ионов меди либо их слишком    |            |
|   |             |мало, чтобы выпасть в осадок.              |            |
|   |             |Отсюда можно заключить, что ионы меди      |            |
|   |             |вступают во взаимодействие с прибавленным  |            |
|   |             |аммиаком и образуют какие-то новые ионы,   |            |
|   |             |которые не дают нерастворимого соединения с|            |
|   |             |ионами ОН-.                                |            |
|   |             |2) Проверим наличие сульфат-ионов в        |            |
|   |             |растворе. Для этого прильем во вторую      |            |
|   |             |пробирку раствор хлорида бария. Тотчас же  |            |
|   |             |выпадает белый осадок ВаSO4.               |            |
|   |             |Вывод: ионы SO42- остаются неизменными.    |            |
|   |             |Исследованиями установлено, что темно-синяя|            |
|   |             |окраска аммиачного раствора обусловлена    |            |
|   |             |присутствием в нем сложных ионов           |            |
|   |             |[Cu(NH3)4]2+, образовавшихся путем         |            |
|   |             |присоединения к иону меди четырех молекул  |            |
|   |             |аммиака.                                   |            |
|   |             |Взаимодействие аммиака с сульфатом меди    |            |
|   |             |(II) можно записать с помощью следующего   |            |
|   |             |уравнения реакции:                         |            |
|   |             |CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)4] SO4              |            |
|   |             |Сульфат тетрааминмеди (II)                 |            |
|   |             |Полученная соль и есть комплексное         |            |
|   |             |соединение.                                |            |
|   |             |Комплексными называют соединения,          |            |
|   |             |содержащие сложные ионы и молекулы,        |            |
|   |             |способные к существованию как в            |            |
|   |             |кристаллическом виде, так и в растворах.   |            |
|   |             |Где же встречаются комплексные соединения? |            |
|   |             |Это многие органические вещества, имеющие  |            |
|   |             |большое значение в жизнедеятельности       |            |
|   |             |организмов. К ним относятся гемоглобин,    |            |
|   |             |хлорофилл, ферменты и др.                  |            |
|   |             |Строение комплексных соединений            |            |
|   |             |рассматривают на основе координационной    |            |
|   |             |теории, предложенной в 1893 г. швейцарским |            |
|   |             |химиком Альфредом Вернером, лауреатом      |            |
|   |             |Нобелевской премии.                        |            |
|   |             |Его научная деятельность проходила в       |            |
|   |             |Цюрихском университете. Ученый синтезировал|            |
|   |             |много новых комплексных соединений,        |            |
|   |             |систематизировал ранее известные и вновь   |            |
|   |             |полученные комплексные соединения и        |            |
|   |             |разработал экспериментальные методы        |            |
|   |             |доказательства их строения.                |            |
|   |             |В соответствии с этой теорией в комплексных|            |
|   |             |соединениях различают                      |            |
|   |             |комплексообразователь, внешнюю и внутреннюю|            |
|   |             |сферы.                                     |            |
|   |             |Комплексообразователь – частица (атом, ион |            |
|   |             |или молекула), координирующая              |            |
|   |             |(располагающая) вокруг себя другие ионы или|            |
|   |             |молекулы.                                  |            |
|   |             |Внутреннюю сферу составляет определенное   |            |
|   |             |число ионов или нейтральных молекул,       |            |
|   |             |которые прочно связаны с                   |            |
|   |             |комплексообразователем. Их называют        |            |
|   |             |лигандами. Число лигандов определяет       |            |
|   |             |координационное число (КЧ)                 |            |
|   |             |комплексообразователя.                     |            |
|   |             |Пример комплексного соединения             |            |
|   |             |[pic]                                      |            |
|   |             |Комплексные соединения, имеющие внешнюю    |            |
|   |             |сферу, являются сильными электролитами и в |            |
|   |             |водных растворах диссоциируют практически  |            |
|   |             |нацело на комплексный ион и ионы внешней   |            |
|   |             |сферы. Например:                           |            |
|   |             |[Cu(NH3)4]SO4 [pic] [Cu(NH3)4]2+ + SO42+   |            |
|   |             |При обменных реакциях комплексные ионы     |            |
|   |             |переходят из одних соединений в другие, не |            |
|   |             |изменяя своего состава.                    |            |
|   |             |Лабораторный опыт.                         |            |
|   |             |К раствору сульфата тетрааминмеди (II)     |            |
|   |             |приливаем раствор хлорида бария.           |            |
|   |             |[Cu(NH3)4]SO4 + BaCl2 = [Cu(NH3)4]Cl2 +    |            |
|   |             |BaSO4[pic].                                |            |
|   |             |Внутренняя сфера может иметь положительный,|            |
|   |             |отрицательный или нулевой заряд.           |            |
|   |             |Если заряд лигандов компенсирует заряд     |            |
|   |             |комплексообразователя, то такие комплексные|            |
|   |             |соединения называют нейтральными или       |            |
|   |             |комплексами-неэлектролитами: они состоят   |            |
|   |             |только из комплексообразователя и лигандов |            |
|   |             |внутренней сферы.                          |            |
|   |             |Таким нейтральным комплексом является,     |            |
|   |             |например, [Pt(NH3)2Cl2].                   |            |
|   |             |Наиболее типичными комплексообразователями |            |
|   |             |являются катионы d-элементов.              |            |
|   |             |Лигандами могут быть:                      |            |
|   |             |а) полярные молекулы – NH3, Н2О, CO, NO;   |            |
|   |             |б) простые ионы – F–, Cl–, Br–, I–, H–, H+;|            |
|   |             |в) сложные ионы – CN–, SCN–, NO2–, OH–.    |            |
|   |             |Номенклатура комплексных соединений.       |            |
|   |             |Если комплексный ион – анион (-)           |            |
|   |             |Название комплексного иона включает:       |            |
|   |             |число лигандов (греческое числительное)    |            |
|   |             |2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса     |            |
|   |             |название лиганда с окончанием - о          |            |
|   |             |(Cl-хлоро, NO2- нитро, CN-циано,           |            |
|   |             |OH-гидроксо, SO4- сульфо, но NH3-амин,     |            |
|   |             |H2O-аква)                                  |            |
|   |             |название иона-комплексообразователя        |            |
|   |             |по-латински с окончанием – ат              |            |
|   |             |валентность центрального иона              |            |
|   |             |название металла, образующий внешнюю сферу |            |
|   |             |в родительном падеже – русское название    |            |
|   |             |K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия |            |
|   |             |K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (II) калия  |            |
|   |             |K2[Zn(OH)4] - тетрагидроксоцинкат калия    |            |
|   |             |Na3[Cr(OH)6] – гексагидроксохромат (III)   |            |
|   |             |натрия                                     |            |
|   |             |Если комплексный ион – катион (+)          |            |
|   |             |название аниона                            |            |
|   |             |число лигандов                             |            |
|   |             |название лигандов                          |            |
|   |             |русское название центрального иона         |            |
|   |             |цифра валентности                          |            |
|   |             |[Cu(NH3)4]SO4 –  сульфат тетраамин меди(II)|            |
|   |             |[Al(H2O)6]Cl3 – трихлорид гексааква        |            |
|   |             |алюминия                                   |            |
|4. |Закрепление  |Примеры. Чтобы назвать комплекс            |Цель: устно |
|   |знаний       |[Cu(NH3)4]Сl2, определяют степень          |и письменно |
|   |             |окисления (С.О.)                           |ответить на |
|   |             |х комплексообразователя – иона Cuх+:       |вопросы,    |
|   |             |[pic]                                      |используя   |
|   |             |1•x + 2•(–1) = 0, x = +2, C.O.(Cu) = +2.   |знания,     |
|   |             |Аналогично находят степень окисления иона  |полученные  |
|   |             |кобальта:                                  |на данном   |
|   |             |[pic]                                      |занятии, на |
|   |             |y + 2•(–1) + (–1) = 0, y = +3, С.О.(Со) =  |предыдущих  |
|   |             |+3.                                        |занятиях,   |
|   |             |Чему равно координационное число кобальта в|            |
|   |             |этом соединении? Сколько молекул и ионов   |            |
|   |             |окружает центральный ион?                  |            |
|   |             |Координационное число кобальта равно шести.|            |
|   |             |Название комплексного иона пишут в одно    |            |
|   |             |слово. Степень окисления центрального атома|            |
|   |             |обозначают римской цифрой, помещенной в    |            |
|   |             |круглые скобки.                            |            |
|   |             |На примере нескольких комплексных          |            |
|   |             |соединений определим структуру молекул     |            |
|   |             |(ион-комплексообразователь, его С.О.,      |            |
|   |             |координационное число, лиганды, внутреннюю |            |
|   |             |и внешнюю сферы), дадим название комплексу,|            |
|   |             |запишем уравнения электролитической        |            |
|   |             |диссоциации.                               |            |
|   |             |[pic]                                      |            |
|   |             |K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат(II) калия,  |            |
|   |             |K4[Fe(CN)6] [pic] 4K+ + [Fe(CN)6]4–.       |            |
|   |             |[pic]                                      |            |
|   |             |H[AuCl4] – тетрахлорозолотая кислота       |            |
|   |             |(образуется при растворении золота в       |            |
|   |             |«царской водке»),                          |            |
|   |             |H[AuCl4] [pic] H+ + [AuCl4]–.              |            |
|   |             |[pic]                                      |            |
|   |             |[Ag(NH3)2]OH – гидроксид диамминсеребра(I) |            |
|   |             |(это вещество участвует в реакции          |            |
|   |             |«серебряного зеркала»),                    |            |
|   |             |[Ag(NH3)2]OH [pic] [Ag(NH3)2]+ + OH–.      |            |
|   |             |Координационные соединения имеют           |            |
|   |             |исключительно большое значение в природе.  |            |
|   |             |Достаточно сказать, что почти все ферменты,|            |
|   |             |многие гормоны, лекарства, биологически    |            |
|   |             |активные вещества представляют собой       |            |
|   |             |комплексные соединения. Например,          |            |
|   |             |гемоглобин крови, благодаря которому       |            |
|   |             |осуществляется перенос кислорода от легких |            |
|   |             |к клеткам ткани, является комплексным      |            |
|   |             |соединением, содержащим железо, а          |            |
|   |             |хлорофилл, ответственный за фотосинтез в   |            |
|   |             |растениях, – комплексным соединением       |            |
|   |             |магния.                                    |            |
|   |             |Значительную часть природных минералов, в  |            |
|   |             |том числе полиметаллических руд и          |            |
|   |             |силикатов, также составляют координационные|            |
|   |             |соединения. Более того, химические методы  |            |
|   |             |извлечения металлов из руд, в частности    |            |
|   |             |меди, вольфрама, серебра, алюминия,        |            |
|   |             |платины, железа, золота и других, также    |            |
|   |             |связаны с образованием легкорастворимых,   |            |
|   |             |легкоплавких или летучих комплексов.       |            |
|   |             |Например: Na3[AlF6] – криолит,             |            |
|   |             |KNa3[AlSiO4]4 – нефелин (минералы,         |            |
|   |             |комплексные соединения, содержащие         |            |
|   |             |алюминий).                                 |            |
|   |             |Современная химическая отрасль             |            |
|   |             |промышленности широко использует           |            |
|   |             |координационные соединения как катализаторы|            |
|   |             |при синтезе высокомолекулярных соединений, |            |
|   |             |при химической переработке нефти, в        |            |
|   |             |производстве кислот.                       |            |
|   |             |Так как большинство комплексных соединений |            |
|   |             |окрашены, их применяют при изготовлении    |            |
|   |             |красителей. Например:                      |            |
|   |             |Лабораторный опыт.                         |            |
|   |             |В 2 пробирки наливаем раствор хлорида      |            |
|   |             |железа (III), к ним приливаем растворы     |            |
|   |             |красной и желтой кровяной соли, при этом   |            |
|   |             |наблюдается выпадение осадка.              |            |
|   |             |2K3[Fe(CN)6] + 3FeSO4 → Fe3[Fe(CN)6]↓  +   |            |
|   |             |3K2SO4                                     |            |
|   |             |(кр. кр. соль)                             |            |
|   |             |(турнбулева синь)                          |            |
|   |             |3K4[Fe(CN)6] + 3FeSO4 → Fe3[Fe(CN)6]3↓  +  |            |
|   |             |6K2SO4                                     |            |
|   |             |(жел. кр. соль)                            |            |
|   |             |(берлинская лазурь)                        |            |
|   |             |Полученные в ходе реакции комплексные      |            |
|   |             |соединения используются в качестве         |            |
|   |             |красителей.                                |            |
|   |             |Из красной и желтой кровяной соли можно    |            |
|   |             |получить разные пигменты: коричневый       |            |
|   |             |-(СоСl2+жел. кр. соль), зеленый-           |            |
|   |             |(NiCl2+жел. кр. соль), красный- (СоСl2+кр. |            |
|   |             |кр. соль), желтый- (NiCl2+кр. кр. соль)    |            |
|   |             |Комплексные соединения также используются: |            |
|   |             |в качестве катализаторов важных            |            |
|   |             |биохимических процессов;                   |            |
|   |             |для связывания атмосферного азота;         |            |
|   |             |при производстве синтетических моющих      |            |
|   |             |средств;                                   |            |
|   |             |для борьбы с коррозией металлов;           |            |
|   |             |для получения лаков, красок.               |            |
|   |             |в аналитической химии для определения      |            |
|   |             |многих ионов;                              |            |
|   |             |для разделения некоторых металлов и        |            |
|   |             |получения металлов высокой степени чистоты |            |
|   |             |для устранения жесткости воды;             |            |
|5. |Домашнее     |Выучить основные положения координационной |Цель:       |
|   |задание.     |теории А.Вернера.                          |осмыслить,  |
|   |             |Дать названия следующим комплексным        |записать и  |
|   |             |соединениям:                               |выполнить   |
|   |             |[Cu(NH3)4]Cl2, [Co(NH3)3H2OCl2]NO3,        |домашнее    |
|   |             |K3[Fe(CN)6], K2[PtCl4], [Zn(NH3)4Cl2],     |задание.    |
|   |             |H2[SnCl6].                                 |            |
|   |             |Подготовить сообщение и презентацию на тему|            |
|   |             |«Комплексные соединения в природе и        |            |
|   |             |практической деятельности человека».       |            |