Химическая связь

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет Кумертауский филиал Кафедра «ЕН и ОТД»

Отчёт по лабораторной работе № 2

«Химическая связь»

Выполнил:

студент гр. ТМ-108

Тимербаев Рафаэль

2008 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.

Химическая связь Цель работы: изучение характерных особенностей химических реакций комплексообразования, свойств различных комплексов с целью использования их в технологии получения, очистки металлов и их обработки.

Краткая справка 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.

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.

Экспериментальная часть Получение комплексных катионов и анионов Цель работы: научиться использовать реакции комплексообразования для разделения катионов.

Порядок выполнения работы:

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

Отметили первоначальное образование осадка в обеих пробирках дальнейшее растворение его во второй пробирке. Напишем уравнения химических реакций, в результате которых образуется комплексный катион [Ni (NH₃)₆]:

MnSO₄ + 2NH₄OH = Mn (OH)₂ + (NH₄)₂ SO₄

NiSO₄ + 6NH₄OH = [Ni (NH₃)₆] SO₄+ 6H₂O

б) в одну пробирку налили 3 капли 0,2 М раствора соли FeCl, в другую — 3 капли 0,1 М раствора соли Cr₂(SO₄)₃. В каждую пробирку добавляли по каплям раствор NaOH (в избыточном количестве). Отметили первоначальное образование осадков в каждой пробирке и растворение осадка 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

Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH 2Cr (OH)₃ + 3Na₂SO₄

Комплексные соединения в реакциях обмена Цель работы: научиться использовать реакции комплексообразования для открытия отдельных катионов.

Порядок выполнения работы:

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

Отметили, в какой пробирке появилось синее окрашивание, обусловленное образованием турибуллевой сини Fe₃[Fe (CN)₆] ₂.

FeSO₄ + K₄[Fe (CN)₆] =

FeSO₄ + K₃[Fe (CN)₆] =

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

Отметили, в какой 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:

3FeCl₃ + K₃[Fe (CN)₆] =Fe₃[Fe (CN)₆] ₂ + 3KCl

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

Образование внутрикомплексных соединений.

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

Порядок выполнения работы:

На фильтровальную бумагу нанесли каплю 0,5 М раствора соли NiSО₄. После того, как капля впиталась, нанесли каплю спиртового раствора диметилглиоксима. После впитывания этой капли нанесли еще каплю концентрированного раствора аммиака. Наблюдали появление розового окрашивания за счет образования диметилглиоксимата никеля.

Ni²⁺ + +2H⁺

Диметилглиоксимат никеля Двойные и комплексные соли Цель работы: 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⁺ + 2 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-

химический реакция комплексный катион

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

Порядок выполнения работы:

а) в три пробирки налили по 5−6 капель 2 М раствора соли Мора — (NH₄)₂Fe (SO₄) ₂. В первую добавили 1−2 капли 0,1 М раствора ВаСl₂, во вторую — 3 — 4 капли 2 М раствора NaOH, нагрели и поднесли к парам красную лакмусовую бумагу, в третью — 3 — 4 капли раствора К₃[Fe (CN)₆]. Напишем уравнения прошедших реакций.

(NH₄)₂Fe (SO₄) ₂ + ВаСl₂ = (NH₄)₂SO + ВаSO₄ + FeCl₂

Наличие иона SO₄^2-

(NH₄)₂Fe (SO₄) ₂ + 2NaOH= Fe (OH)₂ + (NH₄)₂ SO₄ + Na₂SO₄^2-

Наличие иона Fe²⁺

3 (NH₄)₂Fe (SO₄) ₂ + 2К₃[Fe (CN)₆] = Fe₃[Fe (CN)₆]₂ + 3(NH₄)₂ SO₄ + 3K₂SO₄

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

В первую пробирку добавили 2 М раствор NaOH.

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

Во вторую пробирку добавили 5−6 капель раствора виннокислого натрия NaHC₄H₄O₆. Слегка потерли стеклянной палочкой о внутреннюю стенку пробирки. Образовалась тонкая муть осадка КHC₄H₄O₆.

К₄[Fe (CN)₆] + 4NaHC₄H₄O₆ = 4КHC₄H₄O₆ + Nа₄ [Fe (CN)₆]

В третью пробирку добавили 1−2 капли 1 М раствора FeCl₃. Наблюдали за образованием синего осадка берлинской лазури Fe₄[Fe (CN)₆]⁸⁺. Напишем уравнение реакции.

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

Вывод: на лабораторной работе мы экспериментально изучили характерные особенности химических реакций комплексообразования, свойства различных комплексов с целью использования их в технологии получения, очистки металлов и их обработки.