Получение гексанитрокобальтата натрия (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»
Новомосковский институт (филиал)
Кафедра общей и неорганической химии
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
на тему:
Получение и исследование свойств гексанитрокобальтата (III) натрия
Руководитель: Кочетов В.А.
Студент группы ХП-07-1: Афонина Е.В.
Новомосковск 2008
ВВЕДЕНИЕ
Соединения высшего порядка – так называл знаменитый шведский химик И.Я. Берцелиус (1779-1848) сложные многокомпонентные химические соединения, строение которых очень долго оставалось загадкой для ученых. Данный термин широко использовал А.Вернер и многие другие ученые прошлого и начала настоящего века. Термин «комплексные соединения» введен в химическую литературу выдающимся химиком В. Оствальдом.
Комплексные соединения химики обнаруживали прежде всего среди неорганических веществ. Поэтому химия этих соединений долго считалась разделом неорганической химии. В середине прошедшего столетия она оформилась в самостоятельную отрасль химической науки. В последующие десятилетия комплексные соединения стали играть интегрирующую роль для отдельных отраслей химии. Во второй половине прошлого столетия выяснилось, что комплексные соединения являются объектами изучения различных отраслей химии: аналитической, металлорганической, биологической, гомогенного катализа. На базе общего интереса специалисты этих отраслей химии стали налаживать тесные контакты, организовывать общие конференции.
Время рождения координационной химии как науки связывают со случайным получением в 1798 году Тассером соединения кобальта, состав которого можно записать СоСl3 6NH3.Однако человеку были известны соединения высшего порядка и до открытия Тассера. Вероятно, первым подобным соединением, синтезированным в лаборатории, является берлинская лазурь Fe4[Fe(CN)6]3. Она случайно получена художником Дисбахом в 1704 году и использована как красящий пигмент.
В становление и развитие химии комплексных соединений большой вклад внесли шведские и датские химики Берцелиус, Бломстранд, Клеве, Иергенсен и другие. В конце 19 века центром по изучению комплексных соединений стал Цюрих, где работал создатель координационной теории Альфред Вернер. После кончины Вернера важные исследования по химии координационных соединений выполнены в Германии его учеником Паулем Пфейффером. В начале 20 века наибольший прогресс в этой области химии достигнут в нашей стране благодаря Льву Александровичу Чугаеву, который создал уникальную советскую школу химиков - комплексников. После Второй мировой войны в связи с необходимостью создания производств редких металлов в мире резко возрос интерес к химии комплексных соединений.
Таким образом, в данной курсовой работе синтезировано комплексное соединение гексанитрокобальтат (III) натрия и изучены некоторые его свойства.
I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Химическая связь и строение иона [Co(NO2)6]3- с позиции валентных связей
Для комплексов с координационным числом 6 характерно октаэдрическое расположение лигандов, что отвечает sp3d2- или d2sp3- гибридизации атомных орбиталей комплексообразователя.
Октаэдрическим строением обладают ионы [PtCl6]2-, [Fe(CN)6]3-[Al(H2O)2(OH)4]-, [SnCl6]2-, [Co(NO2)6]3- и многие другие. Октаэдрическое строение комплексов с координационным числом 6 является наиболее энергетически выгодным.
Таблица 1. Степени окисления и пространственная конфигурация комплексов (структурных единиц) элементов подгруппы кобальта [1].
| Степени окисления | Электронная конфигурация | Координационное число | Пространственная конфигурация комплексов | Примеры соединений |
| -1 | d9 | 4 | Тетраэдр | [Co(CO)4]-, [Rh(CO)4]- |
| 0 | 6 | Тетраэдр | Co2(CO)8 | |
| +2 | d7 | 46 | ТетраэдрОктаэдр | [CoCl4]2-[Co(NH3)6]2+, [Co(OH2)6]2+ |
| +3 | d6 | 6 | Октаэдр | [Co(NO2)6]3-, [CoF6]3- |
| +4 | d5 | 6 | Октаэдр | [IrF6]2- |
| +6 | d3 | 6 | Октаэдр | RhF6 |
К элементам VIII группы семейства железа относятся железо, кобальт и никель. Эти элементы проявляют сходные свойства, отраженные в таблице 2[1].
Таблица 2. Краткая характеристика элементов VIII группы.
| Элемент | Порядковый номер в периодической системе элементов | Конфигурация внешнего и предвнешнего электронных слоев | Радиус, нм | Первый потенциал ионизации | |
| атома | иона Э2+ | ||||
| Fe | 26 | 3s23p63d64s2 | 0,122 | 0,037 | 764 |
| Co | 27 | 3s23p63d74s2 | 0,118 | 0,035 | 760 |
| Ni | 28 | 3s23p63d84s2 | 0,113 | 0,033 | 739 |
Рассматриваемые элементы образуют химические связи за счет орбиталей внешнего и предвнешнего электронных слоев (табл. 1). У атома кобальта валентные электроны заполняют орбитали следующим образом:
Со
| 3d | 44s | 4p | ||||||
    |  |   | ||||||
Число неспаренных электронов на 3d- подуровне соответственно равно трем.
Ион Co3+ имеет электронную формулу:[Ar]3d64s0:
| 3d | 44s | 4p | ||||||
| | | |||||||
Во внутренней сфере между комплексообразователем и лигандами формируются полярные ковалентные связи. Частицы внешней сферы удерживаются около комплекса за счет электростатического ионного взаимодействия, т.е. характер связи - преимущественно ионный.
Для объяснения химической связи в комплексных соединениях используют: метод валентных связей (ВС),теорию кристаллического поля.
Рассмотрим метод ВС. Химическую связь в комплексе, т.е. между комплексообразователем и лигандами обычно объясняют с позиций донорно-акцепторного механизма. При этом, как правило, лиганды предоставляют неподеленные электронные пары, а комплексообразователи - свободные орбитали.
3d4s4p4d
Для комплексных соединений, так же как и для органических веществ, характерна изомерия. Изучение изомерии комплексов позволило установить их пространственное строение. Нитрит – ион как лиганд может координироваться через атом азота, образуя нитро-комплексы, или через атом кислорода, образуя нитрито-комплексы. Такая изомерия известна для комплексов многих переходных металлов (Co3+, Rh3+, Ir3+, Pt4+).
Например, в реакциях образования комплексов Co3+ с нитрит-ионами вначале получаются нитрито-комплексы, имеющие розовую окраску которые со временем переходят в устойчивые желто-коричневые нитро-комплексы. Следует отметить, что являясь лигандом сильного поля, нитрит-ион стабилизирует в комплексах высокие степени окисления 3d-металлов. Например, Co3+ в Nа3[Со(NО2)6].
Так для иона [Co(NO2)6]3- структура комплекса – октаэдрическая (рис 1).
Рис 1.
По характеру распределения электронов по орбиталям Co3+ ион [Co(NO2)6]3- является низкоспиновым ионом (имеются неспаренные электроны). Комплекс Na3[Co(NO2)6] диамагнитный, низкоспиновый, внутриорбитальный, октаэдрический.
1.2 Физические и химические свойства данного вещества (электролитическая диссоциация, устойчивость и способы разрушения комплексного соединения, участие в обменных реакциях)
Na3[Co(NO2)6] – тонкий порошок желтого цвета, в безводном состоянии не выделен. При слабом нагревании разлагается. Хорошо растворяется в холодной воде. Водные растворы соли неустойчивы. Не реагирует с гидратом аммиака. Разлагается в кипящей воде, сильных кислотах и концентрированных щелочах. Устойчив на воздухе. Нерастворим в спирте и эфире. Устойчивое соединение. Плотность 2, 64 г/ см3[2].