Комплексные соединения и комплексометрическое титрование

1. Общая характеристика комплексных соединений

Способность образовывать комплексные соединения наиболее силь­но выражена у d-элементов больших периодов периодической си­стемы. Естественно, при анализе их смесей комплексообразование должно играть важную роль.

Молекула комплекс­ного соединения содержит центральный ион – комплексо­обра­зо­­ватель, несущий обычно по­ложительный заряд (в молекуле гексацианоферрата (III) калия К3[Fе(СN)6] комплексообразователем являет­ся ион Fе3+).

Он удерживает (координирует) в непосредственной близости некото­рое число ионов с противоположным зарядом (или полярных мо­лекул), называемых лигандами (или адден­да­ми)(ионы СN-).

Ион-комплексообразователь и лиганды составляют вместе так называемую внут­реннюю координационную сферу.

Осталь­ные, более удаленные от комплексообразователя ионы образуют внешнюю сферу (во внешней сфере находятся катионы К+). Ионы внеш­ней сферы легко отщепляются при диссо­циации комплексного соединения:

К3 [Fе (CN)6] = 3К+ + [Fе (СN)6]3-

Поэтому говорят, что с комплексообразователем они связа­ны ионогенно. Лиганды удерживаются, центральным ионом более прочно, образуя почти не диссоциирующий комплексный анион [Fе(СN)6]3-. (Многоступенчатый распад комплексных ионов в раство­ре с последовательным отщеплением лигандов происходит, хотя и в незначительной степени).

Число ионов или полярных молекул, координируемое комплексообразо­вате­лем во внутренней сфере, называют ко­орди­наци­онным числом.

У большинства комплексообразователей (Рt4+, Сг3+, Со3+, Fe3+, Fе2+, Zn2+ и др.) оно равно 6. Но в координационно-ненасыщенных соединениях комплексообразователь может не проявлять максимального координационного числа. Заряд любого комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов простых ионов. Если же лиганды — электро­нейтраль­ные молекулы (NH3, Н20, N0, Н202 и др.), то заряд комплексного иона равен заряду самого комплексообразователя.

 

Образование комплексных соединений широко используется как в качественном, так и в количественном анализах. Например, образование аммиакатов [Ag(NH3)2]+, [Cu(NH3)4]2+, [Zn(NH3)4]2+ и др. используют для разделения ионов. Аммиакат меди используют для обнаружения меди, так как он окрашен в интенсивно-синий цвет. Образование ярко-красного комплексного иона [Fe(SCN)n]3-n применяют как для обнаружения, так и для количественного определения Fe(III) фотометрическим методом. Органические лиганды дают с рядом ионов специфические реакции, позволяющие использовать их для обнаружения этих ионов в присутствии многих других. Например, ионы Ni2+ обнаруживают реакцией с диметилглиоксимом; Со2+ с α-нитрозо-β-нафтолом; Mg2+ c магнезоном и др.  

Образование хелатных соединений широко используют в количественном анализе. Существует метод титриметрического анализа – комплексометрия, основанный на реакциях образования внутрикомплексных соединений. Частным случаем является метод комплексонометрии (взаимодействие металлов с классом комплексонов.