Гидратированные катионы, комплексные соединения, ионный обмен
Гидратированные катионы. Во многом гидратированные двухзарядные катионы М2+ близки по своим свойствам к катионам щелочных металлов (табл. 16.7). Основные отличия состоят в образовании двух гидратных оболочек, гораздо больших абсолютных значениях Д#гидратации и АСгилратации и меньшей лабильности. Начиная с кальция, сходство гидратированных катионов щелочноземельных и щелочных металлов возрастает… Читать ещё >
Гидратированные катионы, комплексные соединения, ионный обмен (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Гидратированные катионы. Во многом гидратированные двухзарядные катионы М2+ близки по своим свойствам к катионам щелочных металлов (табл. 16.7). Основные отличия состоят в образовании двух гидратных оболочек, гораздо больших абсолютных значениях Д#гидратации и АСгилратации и меньшей лабильности.
Благодаря малому радиусу катион бериллия прочно связывает четыре ближайшие молекулы воды. Его первичная гидратная оболочка представляет собой комплексный катион тетрааквабсриллия (П) [Be (H20)4]2t. Катион Mg2t удерживает воду в первичной гидратиой оболочке менее прочно, Характеристики гидратированных катионов Ве2+, Mg2+ и щелочноземельных металлов.
Характеристика. | Ве2+ | Mg2+ | Са2*. | Sr2+ | Ва2+ |
Ионный радиус, пм. | |||||
Координационные числа первичной гидратной сферы. | 6; 8. | 6; 8. | 6; 8. | ||
Радиус гидратированного иона М2+, им. | |||||
Среднее время жизни молекулы Н20 в гидратной оболочке катиона, с. | Ю" 2 | 10″ 5 | 3−1(Г9 | 6−10 9 | 2−10 10 |
Д//Гидратации* кДж/МОЛЬ. | — 2599. | — 2048. | — 1702. | — 1572. | — 1418. |
^ Сгидратации> кДж/М0ЛЬ. | — 2516. | — 1959. | — 1634. | — 1510. | — 1365. |
чем Ве2+, но гораздо сильнее, чем катионы щелочноземельных металлов. Энергия гидратации Mg2+ достаточно велика для того, чтобы соли магния выделялись из водных растворов в виде кристаллогидратов, в которых сохраняется устойчивая гидратная оболочка из шести молекул воды. Вторичные гидратные оболочки Ве2+ и Mg2+ велики по размерам: радиусы гидратированных катионов бериллия и магния гораздо больше радиусов гидратированных катионов щелочных металлов (ср. табл. 15.6 и 16.7). Среднее время жизни молекулы воды в гидратных оболочках Mg2+ и Ве2+ на несколько порядков больше, чем у Li+ и Na+ (см. рис. 15.2).
Начиная с кальция, сходство гидратированных катионов щелочноземельных и щелочных металлов возрастает. Катион Са2+ имеет первичную гидратную оболочку, в которой может быть от 6 до 8 молекул воды. Среднее время жизни молекулы Н20 в гидратных оболочках Са2+, Sr2* и Ва2+ намного меньше, чем у Mg2+.
Комплексные соединения. Катионы элементов 2-й группы, имея заряд +2 и меньшие ионные радиусы, чем катионы щелочных металлов, образуют довольно многочисленные комплексные соединения с лигандами, имеющими донорные атомы кислорода и азота (табл. 16.8). Наиболее прочные комплексные соединения катионы магния и щелочноземельных металлов образуют с этилендиаминтетраацетат-ионом. Комплексные соединения с другими лигандами, включая лиганды-ионофоры типа краун-эфиров, имеют сравнительно мало различающиеся значения констант устойчивости. Не;
Значения lg Ki VCT комплексных соединений магния и щелочноземельных металлов при 25 °C.
Лиганд. | Характеристика лиганда. | lg К, уст ДЛЯ. | |||
Mg2+ | Са2+ | Sr2+ | Ва2+ | ||
Оксалат-ион ООС-СОО. | 2 донорных атома О, 1 хелатный цикл. | 3,43. | 3,00. | 2,54. | 2,31. |
Глиципат-ион. H2NCH2COO. | 1 донорный атом О, 1 донорный атом N, 1 хелатный цикл. | 3,44. | 0,90. | 1,38. | 0,77. |
Цитрат-ион НОС (СН2)2(СОО)з- | 3 донорных атома О, 2 хелатных цикла. | 3,96. | 4,68. | 2,90. | 2,89. |
Этилендиаминтетра; ацетат-ион. |
| 8,69. | 10,59. | 8,63. | 7,76. |
Дициклогексил-18- краун-6. | 6 донорных атомов О, 6 хелатных циклов. | —. | —. | 3,24. | 3,57. |
Валиномицин (в метаноле). | Сложная структура. | 1,20. | 2,95. | 2,65. | 3,34. |
которые комплексные соединения мало растворимы в воде. Но и высокая растворимость, и высокая прочность менее важны для биологических систем, чем высокая лабильность, которой обладают все комплексы щелочноземельных металлов, так как их координационные связи имеют преимущественно ионный характер.
Ионный обмен. При взаимодействии с ионообменниками, в том числе и с ионообменниками, входящими в состав почвенного поглощающего комплекса, гидратированные катионы кальция и других щелочноземельных металлов, имеющие меньшие размеры, удерживаются прочнее, чем гидратированный катион магния, радиус гидратной оболочки которого больше. Электростатическое взаимодействие двухзарядных катионов М2+ с ионообменниками является более сильным, чем взаимодействие однозарядных катионов щелочных металлов (см. гл. 15).