«d-Элементтердің координациялық қосылыстары. Кристалдық өріс теориясы. Лигандтар өрісі теориясы. Кристалдық өрістің тұрақтану энергиясы»

Жоспар
Кіріспе

1. d.Элементтердің координациялық қосылыстарына жалпы сипаттама.
2. Кристалдық өріс теориясы.
3. Лигандтар өрісі теориясы.
4. Кристалдық өрістің тұрақтану энергиясы.

Ауыспалы элементтер химиясында комплексті қосылыстар маңызды орын алады: металл атомы (комплекс түзуші) бір немесе бірнеше лигандпен (өздігінен өмір сүретін молекула немесе ион) координацияланған. Төменде кеңінен тараған лигандтар келтіріледі.
Лигандтар донорлық атомдардың (оттегі, азот, хлор, фосфор атомдары т.б.) табиғатына және олардың санына қарай ерекшеленеді. Лигандтың металмен химиялық байланысқан донорлық атомының саны дентанттылық деп аталады. Мысалы, аммиак – монодентантты, этилендиамин – бидентантты, этилендиаминтетраацетат – гексадентантты. Бірден жоғары донорлық атомдардан тұратын көптеген лигандтар металдың бір атомына ғана координацияланып, онымен хелатты цикл түзеді. Мұндай лигандтар хелаттаушы, олармен комплекс – хелаттар деп аталады. Хелаттар монодентантты лигандтармен комплекстерге қарағанда термодинамикалық және кинетикалық тұрақты. Бұл құбылысты хелатты эффект дейді.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

d-Элементтердің координациялық қосылыстары. Кристалдық өріс теориясы. Лигандтар өрісі теориясы. Кристалдық өрістің тұрақтану энергиясы

жоспар:

1. d-Элементтердің координациялық қосылыстарына жалпы сипаттама.
2. Кристалдық өріс теориясы.
3. Лигандтар өрісі теориясы.
4. Кристалдық өрістің тұрақтану энергиясы.
Ауыспалы элементтер химиясында комплексті қосылыстар маңызды орын алады: металл атомы (комплекс түзуші) бір немесе бірнеше лигандпен (өздігінен өмір сүретін молекула немесе ион) координацияланған. Төменде кеңінен тараған лигандтар келтіріледі:

Лигандтар донорлық атомдардың (оттегі, азот, хлор, фосфор атомдары т.б.) табиғатына және олардың санына қарай ерекшеленеді. Лигандтың металмен химиялық байланысқан донорлық атомының саны дентанттылық деп аталады. Мысалы, аммиак - монодентантты, этилендиамин - бидентантты, этилендиаминтетраацетат - гексадентантты. Бірден жоғары донорлық атомдардан тұратын көптеген лигандтар металдың бір атомына ғана координацияланып, онымен хелатты цикл түзеді. Мұндай лигандтар хелаттаушы, олармен комплекс - хелаттар деп аталады. Хелаттар монодентантты лигандтармен комплекстерге қарағанда термодинамикалық және кинетикалық тұрақты. Бұл құбылысты хелатты эффект дейді. Мысалы: аммиак және этилендиаминмен екі комплекстің Ктұр қарастырамыз:

Этилендиаминмен комплекстің тұрақтылық константасының өсуінің себебі: келесі орын басу реакциясының нәтижесінде ерітіндіде бөлшектердің санының өсуіне байланысты энтропия жоғарылайды.

Аммиакат түзілгенде ерітіндідегі бөлшектер саны өзгермейді.

Хелатты эффекттің басқа себебі: хелатты циклдің ашылуының жылдамдығы төмен. Хелаттаушы лигандтың диссоциациясы бірнеше стадияда жүреді, бірінші стадиясында металл лигандтың донорлық атомына координацияланған. Бұл басқа донорлық атомның металдан алшақ орналасуына жол бермейді, хелатты циклдің қайта құрылуына мүмкіндік береді.

Тіке және кері реакциялардың жылдамдық константалары: k1=014c-1, k1=1,2.105c-1, k2=15c-1, k2=900c-1.
Кейбір жай лигандтар, мысалы, ОН-, F-, Cl-, O2-, CO бір донорлық атомның көмегімен бірнеше металдарды байланыстырады. Арнайы әдебиеттерде мұндай комплекстерді лигандтың алдына u грек әрпін және байланысқан метал санын көрсететін индекс қойып жазады. Бірнеше донорлық орталығы бар лигандтар басқа да мостиктер түзе алады, оларды әрпімен белгілейді.

2. Кристалдық өріс теориясы. Комплексті қосылыстардың құрылысын сипаттау үшін кристалдық өріс теориясы қолданылады.

Кристалдық өріс теориясының негізгі түсініктері
1. d-элемент катионы мен лигантар байланысы электростатикалық тартылу ретінде қарастырылады, лигандтар - нүктелік теріс зарядтар - аниондар немесе полярлы молекуланың теріс жағы. Лигандтардың электрондық құрылымы қарастырылмайды. Байланыс коваленттік табиғат көрсетеді.

2. Лигандтардың электростатикалық өрісінің әсерінен d-деңгейше бөлінеді (жарылады). Сыртқы өріс болмағанда бес d-орбиталь бірдей энергияда болады, ал лигандтар өрісінде олардағы энергия бірдей болмайды. Кейбір орбитальда энергия төмендеп, кейбірінде энергия жоғарылайды, бірақ олардың ауырлық орталығы энергия шкаласында сақталады, яғни орбитальдардың орташа энергиясы бұрынғы деңгейде болады. Бөліну схемасы (қай орбитальдар энергиясын төмендетті, қайсысы жоғарылатты) орбитальдардың қоршалу формасына және симметриясына тәуелді.
3. Бөлінген деңгейшеге электрондардың орналасуы үш жалпы принципке бағынады - Паули тыйымына, орбиталь энергиясының минимумге ұмтылуына және Хунд ережесіне-электрондардың максимальді толық спинге ұмтылуына. Бірақ көп жағдайда кейінгі екі принципке бағынбайды, бөліну параметрінің қатынасы мен жұптасу энергиясына Р тәуелді болады. Жұптасу энергиясы - жұптаспаған электронның электроны бар орбитальға орналасқанда электронаралық тебісу күшіне қарсы тұруға жұмсалатын энергия.

Егер P болса, онда Хунд ережесі бойынша орналасу энергетикалық тиімді. Егер Р болса, онда төменгі деңгейшеге орналасу, электрондарды жұптастырған жағдайда да тиімді. Сонымен катиондар электрондарының екі түрлі спиндік жағдайлары (күйлері) болады: Жоғары спинді (ЖС) (әлсіз өрістегі күй P) және төменгі спинді (ТС) (күшті өрістегі күй Р). Олар иондық радиустармен, байланыс беріктігімен және магниттік қасиеттермен ерекшеленеді. ЖС күйге үлкен магниттік момент сәйкес келеді, бұл күйдегі иондар парамагнитті (зат магнит өрісіне тартылады). ТС күйде магниттік момент азаяды, ал егер барлық электрондар жұптасқан болса, онда магниттік момент нольге тең және зат диамагнитті (магнит өрісінен тебіледі).

Әр түрлі қоршаудағы d-деңгейшенің бөлінуі

d-Деңгейшенің бөліну себебін түсіну үшін электронды бұлттардың кеңістіктегі пішінін қарастырған жөн.

Алты теріс зарядталған октаэдрлік өрістегі орталық ионның бес d-орбитальдарындағы электрон тығыздығының таралу схемасы

dz2-x2 және dz2-y2 орбитальдарының қосылып, dz2 орбитальінің түзілу схемасы

dx² - y² және dz² орбитальдары координат осьтерімен сәйкес келіп, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.