analchem_basic complex
TRANSCRIPT
Faculty of Science and Technology Rajamangala University of Technology Phra Nakhon
Dr.Woravith Chansuvarn
02-412-105 Analytical Chemistry
These subjects will be presented according to the curriculum of Analytical Chemistry (02-412-105) Faculty of Science and Technology, RMUTP
Basic of Complex Compound สารประกอบเชิงซ้อนเบือ้งต้น
iamworavith
สมดุลไอออนเชิงซ้อน
ไอออนเชิงซ้อน (complex ion) คือสารประกอบท่ีเกิดจากอะตอมหรือไอออนของโลหะถกูล้อมรอบด้วยลแิกนด์
เรียกสารประกอบท่ีเกิดขึน้วา่ สารประกอบเชิงซ้อน (complex compound)
สารประกอบเชิงซ้อนจะประกอบด้วยอะตอมหรือไอออนของโลหะท่ีอยูต่รงกลาง เรียกวา่ อะตอมกลาง (central atom) และโมเลกลุท่ีเป็นกลางหรือไอออนลบท่ีล้อมรอบอะตอมกลาง เรียกวา่ ลแิกนด์ (ligand)
2
[coordination sphere]
[Co(NH3)6]3+
3
ลิแกนด์
อะตอมกลาง
เลขโคออร์ดิเนชนั
ประจขุองอะตอมกลาง
[coordination sphere]
[Co(NH3)6Cl2] Cl
ลิแกนด์
อะตอมกลาง
เลขโคออร์ดิเนชนั
ไอออนดลุประจุ
เลขโคออร์ดเินชัน
ตวัเลขที่บอกจ านวนอะตอมที่สามารถสร้างพนัธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนซ์ หรือจ านวนอะตอมผู้ให้อิเลก็ตรอนท่ีอยูท่ัง้หมดในสารประกอบเชิงซ้อน
เลขโคออร์ดิเนชนั คือจ านวนลิแกนด์ที่มาสร้างพนัธะกบัอะตอมกลาง [Cu(H2O)4]2+, [Cu(NH3)4]2+ และ [CuCl4]2+
Cu2+ มีเลขโคออร์ดิเนชนัเทา่กบั 4 [FeF6]3-, [Fe(CN)6]3- และ [Fe(H2O)6]3+
Fe2+ มีเลขโคออร์ดิเนชนัเทา่กบั 6
4
ปฎิกิริยา Cu2+ + 4H2 O ------> Cu(H2O)4
5
พนัธะระหวา่ง Cu2+ และ H2O เกิดจากคูอ่ิเลก็ตรอนซึง่มาจาก H2O ทัง้คู ่ พนัธะนีเ้ป็น coordinate covalent bond
H2O เป็น ligand (หรือ coordinating agent)Cu(H2O)4 เป็น coordination compound หรือ complex ion และ coordination number คือ 4
Fe(H2O)63+
6
Fe : 1s22s22p63s23p63d64s2
Fe3+ : 1s22s22p63s23p63d5
อะตอมกลาง
7
ธาตแุทรนซิชนัท่ีเป็นอะตอมกลาง มีเลขออกซเิดชนัได้หลายคา่ สารประกอบท่ีเกิดจากอะตอมกลางชนิดเดียวกนัแตมี่เลขออกซเิดชนัตา่งกนั มีผลท าให้สีของสารประกอบนัน้แตกตา่งกนั
ลิแกนด์
ลแิกนด์ คืออะตอม หรือโมเลกลุที่เป็นกลาง (neutral molecule) หรือไอออนลบ (anion) ที่ล้อมรอบอะตอมกลาง ลิแกนด์ท าหน้าท่ีเป็นผู้ ให้คูอ่ิเลก็ตรอนแก่อะตอมกลางอย่างน้อย 1 คู่ เพื่อเกิดพนัธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนซ์
8
ลแิกนด์ท่ีให้คูอ่ิเล็กตรอน 1 คู่ เรียกวา่ โมโนเดนเทต (monodentate)ลแิกนด์ท่ีให้คูอ่ิเล็กตรอน 2 คู่ เรียกวา่ ไบเดนเทต (bidentate)ลิแกนด์ท่ีให้คูอ่ิเล็กตรอน 3 คู่ เรียกวา่ ไตรเดนเทต (tridentate)ลแิกนด์ท่ีให้คูอ่ิเล็กตรอน 4 คู่ เรียกวา่ เตตระเดนเทต (tetradentate)ลแิกนด์ท่ีให้คูอ่ิเล็กตรอน 6 คู่ เรียกวา่ เฮกซะเดนเทต (hexadentate)
อะตอมกลางที่เกิดสารเชิงซ้อนกบัลิแกนด์ที่มีหลายอิเลก็ตรอนคูโ่ดดเดี่ยว ซึง่ท าให้เกิดโครงสร้างเป็นวงแหวน เรียกวา่ สารประกอบแบบคีเลต (Chelate complex)
ชนิดลิแกนด์ที่สามารถท าให้เกิดสารประกอบแบบคีเลต เรียกวา่ Chelating agent
9
Monodentate ligand
ลิแกนด์ที่มีอิเลก็ตรอนอิสระ 1 คูภ่ายในโมเลกลุเดียวกนัเพื่อใช้ในการคีเลตกบัไอออนของโลหะ เช่น NH3, Cl-, H2O
10
Bidentate ligands
ลิแกนด์ที่มีอิเลก็ตรอนอิสระ 2 คูภ่ายในโมเลกลุเดียวกนัเพื่อใช้ในการคีเลตกบัไอออนของโลหะ
11
Cr(C2O4)33-
Ni(NH2CH2CH2NH2)32+
Tridentate ligands
ลิแกนด์ที่มีอิเลกตรอนอิสระ3 คู ่ ภายในโมเลกลุเดียวกนัเพื่อใช้ในการคีเลตกบัไอออนของโลหะ
12
Diethylenetriamine (dien)
Tetradentate (Quardridentate ligands)
ลิแกนด์ที่มีอิเลก็ตรอนอิสระ 4 คู ่ ภายในโมเลกลุเดียวกนัเพื่อใช้ในการคีเลตกบัไอออนของโลหะ
An example of this occurs in haemoglobin (American: hemoglobin).
13
Hexadentate ligands
14
Chelate complex
15
M + EDTA
N
O
N
O
MgMg2+ + 2N
O-
8-Hydroxyquinolate
ชนิดและชื่อเรียกลิแกนด์
16
การเรียกช่ือไอออนเชิงซ้อน
ถ้ามีไอออนดลุประจ ุให้เรียกไอออนเชิงซ้อนใน [โคออร์ดิเนชนัสเฟียร์] เสมือนเป็นไอออนบวก
ช่ือไอออนลบให้เรียกตามหลกัสารประกอบไอออนิก เรียกช่ือ ไอออนบวก ก่อน ไอออนลบ
17
K3[Co(C2O4)3] ให้เรียกช่ือ K+ ก่อนแล้วจงึตามด้วยไอออนเชิงซ้อน [Co(C2O4)3]3-
[Co(NH3)6]Cl3ให้เรียกช่ือไอออนเชิงซ้อน [Co(NH3)6]3+ ก่อน แล้วจงึตามด้วย Cl
18
ใน [โคออร์ดิเนชนัสเฟียร์] เรียกช่ือ ลิแกนด์ ก่อนแล้วตามด้วย อะตอมกลาง
[Ni(NH3)4]2+ ให้เรียกช่ือ NH3 ก่อน แล้วตามด้วยช่ือของ Ni2+
[Fe(CN)63- ให้เรียกช่ือ CN- ก่อน แล้วตามด้วยช่ือของ Fe3+
ศกึษาช่ือ ลิแกนด์ ศกึษาช่ือ อะตอมกลาง
จ านวนลิแกนด์ชนิดเดียวกนัท่ีมากกวา่หนึง่ลแิกนด์ ให้ระบจุ านวนท่ีซ า้กนัไว้หน้าช่ือเรียกลแิกนด์
ไอออนเชิงซ้อนมีประจเุป็นลบ ช่ือโลหะแทรนซชินัให้เปลี่ยนค าลงท้ายเป็น -ate และใสเ่ลขออกซเิดชนัเป็นเลขโรมนัไว้ในวงเลบ็หลงัช่ือของโลหะแทรนซชินั
โลหะแทรนซชินัท่ีมีช่ือเรียกเป็นภาษาละติน ให้ใช้ภาษาละตนิและลงท้ายด้วย -ate
19
[Fe(CN)6]3-
รียกว่า hexacyanoferrate(III) ion[Cr(NO2)6]3-
เรียกวา่ hexanitrochromate(III) ion
ตัวอย่างจงเรียกช่ือสารประกอบโคออร์ดิเนชนัตอ่ไปนี ้
[Ag(NH3)2]+ diaminesilver(I) ion[Co(NH3)4]Cl2]+ dichlorotetraamminecobalt(II) ionNa3[Cr(NO2)6] sodium hexanitrochromate(III)[Ag(CN)2]- dicyanoagentate(I) ion[Cr(NH3)5SO4]Br sulfatopentaaminechromium(III) bromide
20
ตัวอย่าง
จงเขียนสตูรสารประกอบโคออร์ดิเนชนัจากช่ือเรียกตอ่ไปนี ้hexacyanoferrate(II) ion [Fe(CN)6]4-
dichlorotetraamineplatinum(IV) chloride [Pt(NH3)4Cl2]Cl2sodium tetracyanocobaltate(II) Na2[Co(CN)4]bis(ethylene diamine)cobalt(II) chloride [Co(en)2]Cl2hexacarbonylchromium(0) ion [Cr(CO)6]
21
กจิกรรม
[Ni(NH3)6]2+
[CrCl3(NH3)3]0
[Co(NO2)6]3-
[Mn(C2O4)3]3-
[Cr(NH3)5Cl]2+
[Co(H2O)4(NH3)2]Cl2 [Cr(NH3)4Cl2]Cl [CoCl(NH3)5] (NO3)2 [Cr(NH3)4H2O]Cl2 K[PtCl3CO] [CoCl3(NH3)2{(CH3)2NH}]
22
pentaaquachlorochromium(III) ion tetraaquadicyanoiron(III) ion tetraammineoxalatonickel(II) potassium hexacyanomanganate(III) tetrachorocuprate(II) ion tetraoxochromate(VI) ion tetrachloroaurate(III) ion tetraamminecarbonatocobalt(III)
nitrate potassiumhexacyanoferrate(II)
สมดุลของไอออนเชิงซ้อน
23
M + L ML 1
[ML]K = [M][L]
ML + L ML22
2
[ML ]K = [ML][L]
ML2 + L ML33
32
[ML ]K = [ML ][L]
K1, K2, K3 เป็นคา่คงท่ีสมดลุของการเกิดไอออนเชิงซ้อนแตล่ะขัน้ (stepwise) ของไอออนโลหะ M
คา่คงท่ีสมดลุของการเกิดไอออนเชิงซ้อนรวม (overall)Kf = K1K2K3
คา่ Kf คือ คา่คงท่ีสมดลุของการเกิดไอออนเชิงซ้อนของโลหะ (stability constant)
การเกิดไอออนเชิงซ้อนของ Ag(NH3)2+ จะเกิดขึน้ทีละขัน้ตอน
24
Ag+(aq) + NH3(aq) Ag(NH)+(aq) K1=2.1x103
Ag(NH3)+(aq) + NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) K2=8.1x103
Ag+(aq) + 2NH3(aq) ) Ag(NH3)2+(aq) Kf=1.7x107
+33
+13
[Ag(NH ) ]K = = 2.1x10
[Ag ][NH ]+
33 22 +
3 3
[Ag(NH ) ]K = = 8.1x10
[Ag(NH ) ][NH ]
+ +3 33 3 2
f 1 2 + +3 3 3
[Ag(NH ) ] [Ag(NH ) ]K = K K = = 2.1x10 8.1x10
[Ag ][NH ] [Ag(NH ) ][NH ]+
73 2f + 2
3
[Ag(NH ) ]K = = 1.7x10
[Ag ][NH ]
25
woravith chansuvarnComplexometric Titration 26
ปฏกิริิยาการแตกตัวของไอออนเชิงซ้อน
เป็นปฏิกิริยาย้อนกลบัของปฏิกิริยาการเกิดไอออนเชิงซ้อน
27
[Ag(NH3)2]+(aq) Ag+(aq) + 2NH3(aq) + 2
3d +
3 2
[Ag ][NH ]K =
[Ag(NH ) ]
Kd = คา่คงท่ีการแตกตวั (dissociation constant) ของไอออนเชิงซ้อน ถ้า Kd มีคา่มากแสดงวา่ ไอออนเชิงซ้อนแตกตวัได้ดี ไอออน
เชิงซ้อนมีความไมเ่สถียรสงู