Экспериментальная часть

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУМЕРТАУСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра ЕН и ОТД

ОТЧЁТ

По лабораторной работе №2

дисциплине «Химия»

Тема: Химическая связь

Выполнил: ст. гр. СУЛА - 129

Сафронов А.С.

Проверил: преподаватель

Муллаянов Р.Х.

Кумертау – 2012
Лабораторная работа №2

Краткая теория

Взаимодействие атомов, приводящее к образованию молекул простых и сложных веществ, а также кристаллов, называют химической связью.

Основным критерием химического взаимодействия атомов, ионов и молекул является изменение электронной плотности.

Образовавшаяся новая молекула устойчива только в том случае, ее; энергия возникших частиц ниже энергии исходных, то есть имеет место выделение энергии и уменьшение энтальпии системы.

Так как ядра атомов исключительно малы по сравнению с размерами атомных орбиталей, то химическое взаимодействие обусловлено взаимодействием электронов реагирующих частиц. Современная теория химической связи обоснована на предположении, что при образовании связи между частицами в пространстве между ядрами электронная плотность возрастает.

Полностью заполненные (согласно принципу Паули) двумя электронами атомные орбитами являются стабильными. По этой причине и атомы, имеющие такие орбитами, являются устойчивыми и не проявляют химической активности (например, инертные газы). Поскольку любая система (в том числе и атомная) стремится занять устойчивое положение, то атомы в химических реакциях стремятся приобрести завершенные электронные оболочки.

При образовании более сложных систем происходит перераспределение валентных электронов между атомами, участвующими в образовании химической связи. В зависимости от характера распределения электронной плотности в веществе различают три основных типа химической связи: ковалентную, ионную и металлическую.

Соединения высшего порядка, содержащие комплексный ион как в кристалле, так и в растворе называются комплексными соединениями. Причиной комплексообразования может быть как электростатическое, так и донорно-акцепторное взаимодействие, осуществляемое между ионами, между молекулами и ионами, между молекулами.

В качестве комплексообразования чаще всего выступают атомы и ионы d- и

f- элементов, что объясняется наличием у них свободных (n-2)f-, (n-1)d-, ns-.

Экспериментальная часть

Проведем опыт 1. Получение комплексных катионов и анионов

Цель: научиться использовать реакции комплексообразования для разделения катионов.

а) в одну пробирку нальем 3 капли 0,1 М раствора соли Mn₂S0₄, в другую – 3 капли 0,1 М раствора соли NiSO₄. В каждую пробирку добавим постепенно 15 капель концентрированного раствора NH₂OH.

Первоначально в обеих пробирках образуется осадок, потом он растворяется во второй пробирке. Напишем уравнения химических реакций, в результате которых образуется комплексный катион [Ni(NH₃)₆];

MnSO₄ + 2NH₄OH = Mn(OH)₂¯ + (NH₄)₂ SO₄ ^- желтый мутный осадок

NiSO₄ + 6NH₄OH = [Ni(NH₃)₆] SO₄+ 6H₂O – бледно-розовый осадок

(в дальнейшем при добавлении NH₄OH осадок растворяется)

б) в одну пробирку нальем 3 капли 0,2 М раствора соли FeCl, в другую - 3 капли 0,1 М раствора соли Cr₂(SO₄)₃. В каждую пробирку добавим по каплям раствор NaOH (в избыточном количестве). Первоначально в каждой пробирке образуется осадок, спустя некоторое время он растворяется во второй пробирке. Напишем уравнения химических реакций с учетом образования комплексного аниона [Сr(ОН)₆]^3- (это говорит о возможности использования реакций, комплексообразования для качественного анализа катионов)

FeCl₃ + 3NaOH ® Fe(OH)₃¯ + 3NaCl – густой коричневый осадок зеленые цвет

Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH ® Cr(OH)₃¯ + 3Na₂SO₄ – зеленые цвет

Проведем опыт 2. Комплексные соединения в реакциях обмена

Цель: научиться использовать реакции комплексообразования для открытия отдельных катионов.

а) в две пробирки нальем по 3 капли 0,1 М раствора соли FeSO₄. Затем в одну пробирку добавим 3 капли 0,1 н раствора соли K₄[Fe(CN)₆], в другую - 3 капли раствора K₃[Fe(CN)₆].

В результате в первой пробирке появилось синее окрашивание, обусловленное образованием турбуллевой сини Fe₃[Fe(CN)₆] ₂;

1. FeSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] ® Fe₂[Fe(CN)₆] + 2K₂ SO₄ – светло-синий цвет

2. 3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] ® Fe₃[Fe(CN)₆] ₂ ¯ + 3K₂ SO₄ – темно-синий цвет

б) в две пробирки нальем по 3 капли 0,1 н раствора соли FeCl₃. Затем в одну пробирку добавим 3 капли раствора соли K₃[Fe(CN)₆], в другую - 3 капли раствора K₄[Fe(CN)₆].

В первой пробирке появилось синее окрашивание, обусловленное образованием берлинской лазури Fe₄[Fe(CN)₆] ⁸⁺.

Напишем уравнения химических реакций. Это показывает о возможности использования реакций комплексообразования для качественного анализа катионов

FeCl₃ + K₃[Fe(CN)₆] =Fe[Fe(CN)₆] ₂ + 3KCl – зеленый цвет

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃+ 12KCl – синий цвет

Проведем опыт 3. Образование внутрикомплексных соединений.

Цель: изучить возможности использования реакции образования внутрикомплексных соединений для открытия катионов и их количественного определения.

На фильтровальную бумагу нанесем каплю 0,5 М раствора соли NiSО₄. После того, как капля впитается, нанесем каплю спиртового раствора диметилглиоксима. После впитывания этой капли нанесем еще каплю концентрированного раствора аммиака. На бумаге появляется розовое окрашивание за счет образования диметилглиоксимата никеля;

Ni²⁺+

Диметилглиоксимат никеля

Эту реакцию можно использовать для открытия катионов Ni²⁺ и их количественного определения.

Проведем опыт 4. Двойные и комплексные соли

Цель: изучить механизм электролитической диссоциации комплексных и двойных солей. Выявить различие между комплексными соединениями и двойными солями.

Необходимо различать двойные и комплексные соли, которые образуются из более простых солей по реакции соединения.

Образование комплексной соли гексацианоферрата (II) калия:

Fe(CN)₂ + 4KCN = К₄[Fe (CN)₆]

Образование двойной соли Мора:

(NH₄) ₂SO₄ + FeSO₄ = (NH₄)₂Fe(SO₄) ₂.

Двойные соли устойчивы в твердом состоянии. В растворах эти соли полностью диссоциированы на ионы:

(NH₄)₂Fe(SO₄) ₂ 2NH₄⁺ + Fe³⁺ +SO₄^2-

Комплексные соли устойчивы в твердом состоянии. В растворах эти соли диссоциируют на простые и комплексные ионы:

К₄[Fe (CN)₆] 4K⁺ + [Fe (CN)₆] ^4-

Таким образом, комплексные и двойные соли различаются по механизму электролитической диссоциации в водных растворах.

Порядок выполнения работы:

а) в три пробирки нальем по 5-6 капель 2М раствора соли Мора – (NH₄)₂Fe(SO₄) ₂. В первую добавим 1-2 капли 0,1 М раствора ВаСl₂, во вторую – 3 - 4 капли 2М раствора NaOH, нагрейте и поднесите к парам красную лакмусовую бумагу, в третью – 3 - 4 капли раствора К₃[Fe (CN)₆].

Во всех пробирках образуются осадки. Лакмусовая бумага становится фиолетовой. Напишем уравнения прошедших реакций.

(NH₄)₂Fe(SO₄) ₂ + ВаСl₂ = (NH₄)₂ SO₄+ 2Fe Сl + 2ВаSO₄¯ - белый осадок

Наличие иона SO₄^2-

(NH₄)₂Fe(SO₄) ₂ + 2NaOH= Fe(OH)₂¯ + (NH₄)₂ (SO₄) ₂+Na₂SO₄^2- - зеленый (салатовый) осадок

Наличие иона Fe²⁺

3(NH₄)₂Fe(SO₄) ₂ + 2К₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆] ¯ + (NH₄)₂ (SO₄) + 3К₂SO₄ - темно-синий осадок

б) в три пробирки нальем по 5-6 капель раствора соли К₄[Fe(CN)₆].

В первую пробирку добавим 2М раствор NaOH.

К₄[Fe(CN)₆] + 4NaOH Na₄[Fe(CN)₆] + 4KOH

Во вторую пробирку добавим 5-6 капель раствора виннокислого натрия NaHC₄H₄O₆. Напишем уравнение реакции.

К₄[Fe(CN)₆] + 4NaНС₄Н₄O₆ = 4КНС₄Н₄O₆ + Nа₄ [Fe(CN)₆]

В третью пробирку добавим 1-2 капли 1М раствора FeCl₃. Наблюдается образование синего осадка берлинской лазури Fe₄[Fe(CN)₆]⁸⁺. Напишем уравнение реакции.

4FeCl₃ +3 K₄[Fe(CN)₆] =Fe₄[Fe(CN)₆] ¯ + 12KCl – очень густой, синий осадок берлинской лазури

5.Вывод:

В данной работе мы изучили характерные особенности химических реакций комплексообразования, свойства различных комплексов с целью использования их в технологии получения, очистки металлов и их обработки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: