REACTII CU FORMARE DE COMBINATII COMPLEXE

REACŢII CU FORMARE DE COMPLECŞI

 

Combinaţiile complexe sunt specii neutre, ȋn care un ion metallic (numit ion central) este legat prin legãturi covalente coordinative de molecule neutre sau ioni (numiţi liganzi).
Pentru ca un ion metalic sã formeze combinaţii complexe, trebuie sã ȋndeplineascã urmãtoarele condiţii: sã aibã un volum ionic mic şi sã posede orbitali liberi ȋn care sã poatã accepta electronii neparticipanţi ai ligandului, stabilindu-se astfel legãturi covalente coordinative ȋntre ionul central şi atomul de nemetal din ligand.

 Exemple de combinaţii complexe

1.     Reactivul Tollens- hidroxid de diaminoargint (I)

-formula chimicã : [Ag(NH3)2] OH
-utilizare: este un agent de oxidare slab folosit la oxidarea aldehidelor şi a glucozei; permite identificarea aldehidelor, care se oxideazã la acizi carboxilici când  se formeazã oglinda de argint (ionul de argint se reduce la argint metalic.
-preparare din soluţii de azotat de argint, hidroxid de sodiu  şi amoniac:
AgNO3 + NaOH = AgOH + NaNO3
AgOH + NH3 = [ Ag (NH3)2] OH
-reacţia aldehidei acetice cu reactivul Tollens:
CH3CHO +[ Ag (NH3)2] OH = CH3COOH +2 Ag + 4 NH3 + H2O
-oxidarea glucozei la acid gluconic cu reactiv Tollens:
C6H12O6 + 2 [ Ag (NH3)2] OH =C6 H12 O7 +2Ag + 4NH3 + H2O

2.     Reactivul Schweitzer-hidroxid de tetraminocupru (II)

-formula chimicã: [Cu (NH3)4 ] (OH)2
-utilizare: dizolvarea celulozei; la identificarea ionului de cupru, ȋn analiza chimicã calitativã.
-preparare: soluţia cu ioni de cupru(II) se trateazã cu soluţie de hidroxid de sodium. Precipitatul albastru obţinut se trateazã cu soluţie de hidroxid de amoniu. Se dizolvã precipitatul şi se obţine o soluţie de culoare albastru intens, care indicã formarea complexului hidroxid tetraminocupru(II).
CuSO4 +2 NaOH = Cu(OH)2    + Na2SO4

Cu(OH)2     +  4NH4 OH  =   [Cu(NH3 )4 ](OH)2   +   4H2 O3.     Albastrul de Berlin- hexacianoferat (II) de fier (III)

-formula chimicã: Fe4 [Fe (CN)6 ]3
-utilizare: este produsul reacţiei specifice (caracteristice) de identificare a ionului ferric (III) cu hexacianoferatul de potasiu (ferocianura de K):
4FeCl3 + 3 K4 [Fe (CN)6 ]3  =  Fe3+4  [Fe2+ (CN)-6 ]4-3  + 12 KCl
“ Albastru de BERLIN” amorf sau “albastru de Prusia”
Reacţia se executã pe lama de microscop sau hârtie de filtru.

4.     Albastru de Turnbull –hexacianoferat(III) de fier (II)

-formula chimicã: Fe 2+3 [ Fe 3+ (CN)- 6]3-2
-utilizare: este produsul reacţiei specifice de identificare a ionului feros Fe (II) cu fericianura de potasiu :
3 Fe2+ SO4  +  2  K+3 [ Fe 3+ (CN)-6 ]3-   =   Fe2+3 [ Fe 3+ (CN)- 6]3-2  +  3 K2 SO4
“albastru TURNBULL”

5.     Hexacianoferatul feropotasic –  K +2 Fe 2+[ Fe 2+ (CN)-6 ]4-

FeSO4 + K4[ Fe 2+ (CN)6 ]  =  K +2 Fe 2+[ Fe 2+ (CN)-6 ]4-  +  K2 SO4
Precipitat alb amorf care trece ȋn albastru

6.     Tetratiocianocobaltat de amoniu- ( NH4+ )2 [ Co2+ (SCN)-4 ]2-

-este produsul reacţiei VOGEL, o reacţie specificã ionului de cobalt. Ȋntr-o eprubetã, peste soluţia de azotat de cobalt, se adaugã soluţie concentrate de sulfocianurã de amoniu şi acetonã.Apare o cploraţie albastrã. Adãugând apã se observã apariţia culorii roz:
Co (NO3 )2 + 4 NH4SCN = (NH4 )2 [Co (SCN)4 ]+ 2 NH4 NO3 
 

Bibliografie:

  1. Loredana Dobre, ş.a, Pregãtire ȋn chimie industrialã, manual de practicã. Editura Oscar Print, aprobat de Ministerul Educaţiei Naţionale cu Ordinul nr. 4256 din 02.08.2000
  2. http://www.scribd.com/doc/144123268/reactiv-tollens‎
  3. http://ro.wikipedia.org/wiki/Reactivul_Tollens
  4. http://www.acuz.net/html/Proiect_la_chimie_analitica.html

Probleme rezolvate

I . Bibliografie

Elena Goiceanu, Cristian Tache, Doina Bâclea, Chimie, Editura Teora, aprobat de MEN cu Ordinul nr.4055 din 26.06.2000

1. pag 117 / Pentru a dizolva o anumitã cantitate de celulozã, un chimist are nevoie de 0,5 L soluţie Schweitzer 0,2 M. Calculaţi volumele de CuSO4  0,5 M şi NH3 0,1 M sunt necesare pentru a prepara reactivul.

Rezolvare

Cu ajutorul reacţiei chimice dintre sulfat de cupru şi soluţie apoasã de ammoniac, prin care se formeazã complexul şi a numãrului de moli de complex, se calculeazã numãrul de moli de sulfat de cupru şi ammoniac; ştiind concentraţiile molare şi numãrul de moli de sulfat de cupru şi ammoniac se calculeazã volumele soluţiilor lor.
1.se scrie reacţia chimicã de formare a complexului:
2 CuSO4 + 10 NH3 + 2 H2O =  2 [ Cu( NH3)4 ] SO4  + 2 NH4 OH
2 moli     10 moli                       2 moli

2. se noteazã cu:
x= numãrul de moli de CuSO4 şi cu: y = numãrul de moli NH3
3. se calculeazã numãrul de moli de complex din concentraţia molarã şi volumul soluţiei:
CM = 0,2 mol / L
Vs  =  0,5 L
n = CM x Vs = 0,2 x 0,5 = 0,10 moli complex
4. de pe reacţie se calculeazã x şi y:
2 moli CuSO4 ……..10 moli NH3 …………………2moli Complex
x……………………..y……………………………..0,1 moli
x = 2×0,1/ 2 = 0,1 moliCuSO4
Y=10×0,1/ 2 = 0,5 moli NH3
5.se calculeazã volumele de CuSO4  şi NH3 :
Vde CuSO4  =  n /  CM  = 0,1 / 0,5 = 0,2 L de soluţie CuSO4
Vs de NH3 = n / CM = 0,5/ 0,1 =   5 L de soluţie NH3
 

R: 0,2 l soluţie de CuSO4 0,5 M; 5 L soluţie NH3 0,1 M

7./ pag.118. Se dã succesiunea de transformãri:
Zn   =     ZnO =    Zn SO4  =     Na2 [Zn (OH)4 ]

a)     Scrie ecuaţiile chimice corespunzãtoare transformãrilor.
b)     Calculeazã masa combinaţiei complexe obţinute dacã s-au utilizat 130 g de zinc.

Rezolvare

a) Zn + ½ O2  = ZnO
ZnO + H2 SO4 = Zn SO4 + H2O
ZnSO4 + 2 NaOH = Zn (OH)2  + Na2 SO4
Precipitat alb
Zn (OH)2 + 2 NaOH = Na2 [ Zn (OH)4 ]
Complex incolor

b) Se observã din reacţiile de mai sus cã 1 atom g de Zn produce 1 mol de complex. Se va scrie pe baza acestei observaţii regula de trei simplã, la care se cunosc masa de zinc, masa lui atomicã (din care se calculeazã numãrul de atomi g de Zn) şi se aflã numãrul de moli de complex.
n atomi de Zn = m Zn / A Zn ;  masa Zn =m = 130g;  AZn = 65
n atomi de Zn =130 /65 = 2 atomi g de Zn
X= numãrul de moli de complex
Regula de trei simplã, pe baza reacţiei chimice:

Zn………………………………………….Na2 [ Zn (OH)4 ]
Dacã:  1 atom g Zn …….produce…….1 mol complex
Atunci 2 atom g Zn  … produc………. X moli complex

X = 2 x 1/ 1 = 2 moli de complex

Se calculeazã masa de complex:
Masa de complex = numãrul de moli x M ( masa lui molecularã)
Mcomplex= 2 ANa + AZn + 4 ( A0 + AH ) = 2×23+65+4(16+1)=46+65+68= 179
Masa complex = 2x 179 = 358 g

R: 358 g de complex

10./pag 118   Aluminiul reacţioneazã cu 200 g soluţie de NaOH degajându-se 67,2 L de H2 (c.n).

a) Scrie ecuaţia reacţiei chimice.
b) Calculeazã consumul de aluminiu şi concentraţia procentualã a soluţiei de NaOH.

Rezolvare
cunoaştem:
-reacţia dintre Al şi NaOH  este o reacţie prin care se dizolvã Al, se degajã H2 şi se formeazã un complex
-masa soluţiei de NaOH= 200 g
-volumul de H2 (c.n.) = 67,2 L
-AAl = 27; M NaOH = 40
-Volumul molar= 22,4 L; adicã 1 mol de H2 ocupã 22,4 l ȋn (c.n.)
Trebuie sã calculãm;
-masa de aluminiu= x
-masa de hidroxid de sodium= y – care este masa dizolvatã ȋn 200 g soluţie
-concentraţia procentualã a soluţiei de 200 g hidroxid de sodiu

a) Reacţia chimicã este:
Al + NaOH + 3 H2O =  Na+ [ Al3+ ( OH)-4 ]-  + 3/2 H2
b) Calcule de masã de Al şi NaOH
Se pleacã de la reacţia chimicã de mai sus, pe care se vor trece: cunoscutele şi necunoscutele, dupã modelul de jos, apoi se rezolvã proporţia rezultatã:
x                y                                                                67,2 L

Al     +     NaOH + 3 H2O =  Na+ [ Al3+ ( OH)-4 ]-  + 3/2 H2

A=27       M=40                                                           3/2 x22,4 L

x Al =  27g x 67,2  L/ (3 x 22,4 L /2 ) = 1814,4 / 336 = 5,4 g Al
y NaOH = 40g x 67,2 L / ( 3x 22,4 L/ 2) = 2688 / 33,6 = 80 g
Se calculeazã concentraţia procentualã de NaOH:
Cp = 80 x 100 / 200 = 40 %

R = 40 %