План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Лабораторная работа № 11 “Качественные реакции анионов II  группы”

5. Подведение итогов занятия

УЧЕБНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕМЫ

Типы комплексных соединений применяемых в аналитике

ХКС - координационные соединения металлов с одинаковыми или различными отрицательно заряженными или нейтральными полидентатными лигандами (органическими или неорганическими), имеющих один или несколько одинаковых или различных хелатных циклов.

К хелатам относятся:

1) соединения металлов с основаниями Шиффа;

2) порфирины;

3) хлорофилл;

4) гемоглобин (с Fe);

5) витамин В₁₂;

6) инсулин (с Zn);

7) ферритин.

Частный случай ХКС – внутрикомплексные соединения (ВКС)

Внутрикомплексные соединения (ВКС) – координационные соединения металлов с одинаковыми или различными бидентатными (обычно – органическими) ацидолигандами, связанными с одним и тем же атомом металла-комплексообразователя через одну отрицательно заряженную и одну нейтральную донорные группы с образованием внутренних металлоциклов (хелатных циклов), не содержащие внешнесферных ионов и являющиеся комплексами-неэлектролитами.

Ещё один частный случай ХКС – комплексонаты металлов - используются в количественном анализе для определения катионов различных металлов.

Комплексонаты – координационные соединения металлов с анионами комплексонов – полиосновных аминокарбоновых. Анионы комплексонов обычно выступают в роли полидентатных лигандов.

трехосновная кислота, с атомом-комплексообразователем

 могут участвовать атом азота и три депротонированные карбоксильные группы, при этом образуется металлоцикл.

Реакции основанные на образовании комплексных соединений.

В таких реакциях применяются циклообразующие лиганды, способные к построению хелатных комплексов, особенно - внутрикомплексных соединений и комплексонатов металлов. Молекулы подобных лигандов должны содержать функционально-аналитические группы (ФАГ), способные образовывать с атомами металлов-комплексообразователей прочные координационные связи, чаще всего – устойчивые металлоциклы.

Например, сурьма (III) дает малорастворимые белые осадки комплексов с лигандами, имеющими в качестве ФАГ две соседние фенольные группы в ароматическом ядре – пирогаллол:

пирогаллол        пятичленный металлоцикл(фрагмент более сложной молекулы)

Критерии применения внутрикомплексных соединений в аналитике.

Ø Наличие ФАГ в органической молекуле является необходимым, но не всегда достаточным условием, позволяющим использовать данные органического соединения в качестве аналитического реагента.

Ø Во многих случаях требуется присутствие аналитико-активных групп (ААГ), которые обычно не образуют координационных связей с атомом металла-комплексообразователя, но усиливают эффект ФАГ.

Основные критерии применения внутрикомплексных соединений в химическом анализе

1. малая растворимость комплексного соединения в тех случаях, когда их используют для осаждения ионов металлов из растворов;

2. наличие интенсивной характерной окраски образующихся комплексов, если их используют для открытия или определения ионов металлов по окраске раствора;

3. достаточно высокая устойчивость образующихся комплексов (большие значения констант устойчивости).

Для обеспечения этих критериев необходимо:

1. Молекулы органических реагентов должны содержать ФАГ;

2. ФАГ должны иметь такую пространственную конфигурацию, чтобы могла реализоваться возможность образования наиболее устойчивых пяти- и шестичленных металлоциклов;

3. Молекула органического лиганда должна иметь, по возможности, большую молекулярную массу – это понижает погрешности определения металлов.

Внутрикомплексные соединения (ВКС) и хелаты (ХКС) широко используется в аналитике:

1) для определения металлов;

2) при их осаждении и разделении;

3) в качестве катализаторов, красителей и пигментов;

4) основы фармакологически активных препаратов;

5) стабилизаторов вин, препятствующих их окислению;

6) для уменьшения жесткости воды и т.д.

    Примерно в одной трети всех работ, публикуемых по аналитической химии, применяется ХКС или ВКС.

Групповой реагент – водный раствор AgNO₃в разбавленной HNO₃ (С(HNO₃ = 2 моль/л) В присутствии Ag⁺ анионы второй группы образуют осадки, нерастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте. Только Ag₂S растворяется в HNO₃ при температуре.

Все анионы второй группы в водных растворах бесцветны, их Ba-соли растворимы в воде.

Анион S^2-– сильный восстановитель (легко обесцвечивает раствор I₂).

Cl^-, Br^-, I^-, CN^-, SCN^- - обладают более слабыми восстановительными свойствами. Они обесцвечивают раствор KMnO₄ в H₂SO₄

- BrO₃^- - сильный окислитель

Реакции анионов второй аналитической группы см. в лабораторной работе.

Контрольные вопросы и задания по теме занятия

1. Какие типы комплексных соединений применяют в аналитике?

2. Что называют внутрикомплексными соединениями (ВКС)? Приведите примеры.

3. Что называют хелатами?

4. Что называют комплексонатами металлов?

5. Какой реагент используют для открытия катионов Zn²⁺ ? Какова его структура?

6. Какой реагент используют для открытия катионов Ni²⁺ ? Какова его структура?

7. Какой реагент используют для открытия катионов Co³⁺ ?

8. Какие ионы можно открыть с помощью дифениламина? Что при этом наблюдают?

9. Какие анионы открывает антипирин? Что при этом наблюдают?

Основная литература:

Аналитическая химия (аналитика). Общие теоретические основы. Качественный анализ. [Текст]: учеб. Для вузов / Ю.Я. Харитонов [и др.]. - М.: Высш. Шк., 2008. – 450 – 463 ; 224 – 232 с.

Дополнительная литература:

1. Аналитическая химия [Текст] / Г. Кристиан [и др.]. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 448 с.

2. Основы аналитической химии. Практическое руководство. Учеб. Пособие для вузов [Текст] / Под ред. Ю.А. Золотова - М.: Высш. Шк., 2001. – 87 – 94 с.

Тема 14