>> Atomi. Ioni. Kemični elementi. Za radovedneže. Kemični elementi v živi naravi

Atomi. Ioni. Kemični elementi

Gradivo v tem odstavku vam bo pomagalo:

> ugotovite, kakšno strukturo ima atom;
> razumeti razliko med atomom in ionom;
> spoznajo imena in oznake kemijskih elementov – določenih vrst atomov;
> uporabite periodični sistem D.I. Mendelejeva kot vir informacij o kemičnih elementih.

Atomi.

Starogrški filozofi so razmišljali o snoveh in njihovi strukturi. To so trdili snovi sestavljajo atomi - nevidni in nedeljivi delci, zaradi njihove povezave pa je nastal in obstaja okoliški svet.

1 Domači filter je lahko vata ali večkrat prepognjen povoj. Filter morate postaviti v gospodinjsko zalivalko.

V prevodu iz grščine beseda "atom" pomeni "nedeljiv".

Obstoj atomov je bil dokazan šele v 19. stoletju. z uporabo zapletenih fizikalnih poskusov. Hkrati je bilo ugotovljeno, da atom ni neprekinjen, monoliten delec. Sestavljen je iz jedra in elektronov. Leta 1911 je bil predlagan eden prvih modelov atoma - planetarni. Po tem modelu se jedro nahaja v središču atoma in zavzema majhen del njegove prostornine, elektroni pa se gibljejo okoli jedra po določenih orbitah, kot planeti okoli Sonca (slika 32).

Elektron je tisočkrat manjši od atomskega jedra. To je negativno nabit delec. Njegov naboj je najmanjši, kar obstaja v naravi. Zato je velikost naboja elektrona fiziki vzeta kot merska enota za naboje najmanjših delcev (poleg elektronov obstajajo še drugi delci). Tako je naboj elektrona - 1. Ta delec je označen na naslednji način: .

Jedro atoma je pozitivno nabito. Naboj jedra in skupni naboj vseh elektronov atoma sta enaka po velikosti, vendar nasprotna po predznaku. Zato je atom električno nevtralen. Če je naboj jedra atoma +1, potem tak atom vsebuje en elektron, če +2 - dva elektrona itd.

riž. 32. Zgradba najpreprostejšega atoma (planetarni model)

Atom je najmanjši električno nevtralni delec snovi, sestavljen iz pozitivno nabitega jedra in negativno nabitih elektronov, ki se gibljejo okoli njega.

Ioni.

Atom lahko pod določenimi pogoji izgubi ali pridobi enega ali več elektronov. Hkrati postane pozitivno ali negativno nabit delec – ion 1.

Ion je nabit delec, ki nastane kot posledica izgube ali pridobitve enega ali več elektronov s strani atoma.

1 Beseda »ion« v grščini pomeni »greti«. Za razliko od električno nevtralnega atoma se lahko ion giblje v električnem polju.

Če atom izgubi en elektron, nastane ion z nabojem +1, če pa pridobi elektron, bo naboj iona enak - I (shema 5). Če atom izgubi ali pridobi dva
elektroni nastanejo ioni z nabojem +2 oziroma -2.

Shema 5. Tvorba ionov iz atomov

Obstajajo tudi ioni, ki nastanejo iz več atomov.

Kemični elementi.

V vesolju je neskončno število atomov. Ločijo se po nabojih svojih jeder.

Vrsta atoma z določenim jedrskim nabojem se imenuje kemični element.

Atomi z jedrskim nabojem +1 pripadajo enemu kemičnemu elementu, z nabojem +2 drugemu elementu itd.

Trenutno je znanih 115 kemičnih elementov. Jedrski naboj njihovih atomov sega od +1 do +112, pa tudi +114, +116 in +118.

V naravi obstaja skoraj 90 elementov, ostali (običajno tisti z najvišjimi naboji atomskih jeder) pa so elementi, ki jih je ustvaril človek. Pridobijo jih znanstveniki z uporabo edinstvene raziskovalne opreme. Jedra atomov umetnih elementov so nestabilna in hitro razpadejo.

Imena kemičnih elementov, atomov in ionov.

Vsak kemični element ima ime. Sodobna imena elementov izvirajo iz latinskih imen (tabela I). Vedno se pišejo z veliko začetnico.

Tabela I

Do nedavnega je imelo 18 elementov drugačna (tradicionalna) imena, ki jih najdemo v prej objavljenih učbenikih za kemijo, pa tudi v tabeli I. Tradicionalno ime enega od teh elementov je na primer vodik, moderno ime pa je vodik.

Imena elementov se uporabljajo tudi za ustrezne delce: atom vodika ( vodik), Vodikov (vodikov) ion.

Kasneje se boste naučili imena ionov, ki nastanejo iz več atomov.

Imena kemijskih elementov imajo različen izvor. Nekateri so povezani z imeni ali lastnostmi (barva, vonj) snovi, drugi z imeni planetov, držav itd. Obstajajo elementi, poimenovani po izjemnih znanstvenikih. Izvor nekaterih imen ni znan, ker so nastala že davno.

To je zanimivo

Sodobno ime enega od elementov je Merkur. Razlikuje se od latinskega imena (Hydrargyrum), a je blizu angleškemu (Mercury) in francoskemu (Mercure).

Kaj menite o izvoru imen takih elementov: Europium, Francium, Neptunium, Promethium, Mendelevium?

To je zanimivo

Simboli elementov so v vseh državah enaki.

Simboli kemičnih elementov.

Vsak element ima poleg imena tudi skrajšano oznako - simbol ali znak. Danes uporabljajo simbole elementov, ki jih je pred skoraj 200 leti predlagal slavni švedski kemik J. J. Berzelius (1779-1848). Sestavljeni so iz ene latinske črke (prva v latinskih imenih elementov) ali dveh1. V tabeli I so takšne črke v imenih elementov poudarjene s poševnim tiskom.

riž. 33. Celica periodnega sistema

Izgovorjava simbolov skoraj vseh elementov sovpada z njihovimi imeni. Na primer, simbol za element jod I se bere "jod" namesto "i", simbol elementa Ferrum Fe pa "ferum" namesto "fe". Vse izjeme so zbrane v tabeli I.

V nekaterih primerih se uporablja splošna oznaka kemičnega elementa - E.

Simboli in imena kemičnih elementov so vsebovani v periodnem sistemu D.I.

Periodni sistem kemijskih elementov D. I. Mendelejeva .

Leta 1869 je ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendelejev predlagal tabelo, v katero je uvrstil 63 takrat znanih elementov. To tabelo so imenovali periodični sistem kemičnih elementov.
Naš učbenik vsebuje dve različici: kratko (končnik I) in dolgo (končnik II).

Periodni sistem ima vodoravne vrstice, imenovane obdobja, in navpične stolpce, imenovane skupine. Med križanjem tvorijo celice, ki vsebujejo najpomembnejše podatke o kemičnih elementih.

Vsaka celica je oštevilčena. Vsebuje simbol elementa in pod njim - ime (slika 33).

1 Simboli štirih nedavno odkritih elementov so sestavljeni iz treh črk.

Dmitrij Ivanovič Mendelejev (1834-1907)

Izjemen kemik, član in častni član akademij znanosti mnogih držav. Leta 1869 je pri 35 letih izdelal periodni sistem (sistem) kemijskih elementov in odkril periodični zakon – temeljni zakon kemije. Na podlagi periodičnega zakona je orisal kemijo v svojem učbeniku "Osnove kemije", ki je bil večkrat ponatisnjen v Rusiji in drugih državah. Izvedel temeljite študije raztopin in razvil teorijo njihove strukture (1865-1887). Izvedel splošno enačbo plinskega stanja (1874). Predlagal je teorijo o nastanku nafte, razvil tehnologijo za proizvodnjo brezdimnega smodnika in pomembno prispeval k razvoju vede o meritvah – meroslovja.

Številka celice se imenuje serijska številka elementa, ki je v njej nameščen. Njegova splošna oznaka je Z. Izraz "zaporedna številka elementa Neon je 10" je skrajšan na naslednji način: Z(Ne) = 10. Zaporedna številka elementa sovpada z nabojem jedra njegovega atoma in številko elektronov v njem.

V periodnem sistemu so vsi elementi razporejeni po naraščajočem naboju atomskih jeder.

Torej, iz periodične tabele D.I. Mendelejeva lahko dobite naslednje informacije o kemijskem elementu:

Simbol;
ime;
serijska številka;
naboj jedra atoma;
število elektronov v atomu;
številka obdobja, v katerem se element nahaja;
številko skupine, v katero je uvrščen.

V periodnem sistemu poiščite element z zaporedno številko 5 in si podatke o njem zapišite v zvezek.

Razširjenost kemičnih elementov.

Nekatere elemente najdemo v naravi »na vsakem koraku«, druge pa izjemno redke. Številčnost elementa v zraku, vodi, prsti itd. ocenjujemo tako, da primerjamo število njegovih atomov s številom atomov drugih elementov.

Vladimir Ivanovič Vernadski (1863-1945)

Ruski in ukrajinski naravoslovec, akademik Akademije znanosti ZSSR in Ukrajinske akademije znanosti, prvi predsednik Ukrajinske akademije znanosti (1919). Eden od ustanoviteljev geokemije. Predstavil je teorijo o izvoru mineralov. Proučeval je vlogo živih organizmov v geokemičnih procesih. Razvil doktrino biosfere in noosfere. Proučeval je kemično sestavo litosfere, hidrosfere in atmosfere. Organizator več raziskovalnih središč. Ustanovitelj šole geokemijskih znanstvenikov.

Razporeditev elementov v različnih delih našega planeta preučuje geokemija. Izjemni ruski znanstvenik V.I. Vernadsky je pomembno prispeval k njegovemu razvoju.

Ozračje je skoraj v celoti sestavljeno iz dveh plinov - dušika in kisika. V zraku je štirikrat več molekul dušika kot molekule kisik Zato je na prvem mestu po razširjenosti v ozračju element dušik, na drugem pa kisik.

Hidrosfera so reke, jezera, morja, oceani, v katerih so majhne količine trdnih snovi in plini. Če upoštevamo sestavo molekule vode, zlahka pridemo do zaključka, da hidrosfera vsebuje največ atomov vodika.

Litosfera ali zemeljska skorja je trdna površinska plast Zemlje. Vsebuje veliko elementov. Najpogostejši so kisik (58 % vseh atomov), silicij (19,6 %) in aluminij (6,4 %).

V vesolju obstajajo isti elementi kot na našem planetu. Prvo in drugo mesto po številčnosti v njem zasedata vodik (92% vseh atomov) in helij (7%) - elementi, katerih atomi imajo najpreprostejšo strukturo.

zaključki

Atom je najmanjši električno nevtralni delec snovi, ki je sestavljen iz pozitivno nabitega jedra in negativno nabitih elektronov.

Ion je pozitivno ali negativno nabit delec, ki nastane kot posledica izgube ali dodajanja enega ali več elektronov s strani atoma.

Vrsta atoma z določenim jedrskim nabojem se imenuje kemični element. Vsak element ima ime in simbol.

Najpomembnejše informacije o kemičnih elementih vsebuje periodični sistem, ki ga je ustvaril ruski znanstvenik D.I. Mendelejev.

V naravi obstaja skoraj 90 kemičnih elementov; razlikujejo se po razširjenosti.

?
37. Opišite zgradbo atoma.
38. Definirajte ion. Kako ta delec nastane iz atoma?
39. Kaj je kemijski element? Zakaj ga ni mogoče identificirati z atomom ali snovjo?
40. Ali se en element spremeni v drugega, če atom izgubi (pridobi) elektron? Pojasnite svoj odgovor.
41. Poiščite in preberite naslednje simbole kemijskih elementov v periodnem sistemu: Li, H, Al, 0, C, Na, S, Cu, Ag, N, Au. Poimenujte te elemente.
42. Kateri simbol ustreza železu (F, Fr, Fe), siliciju (C, Cl, S, Si, Sc), ogljiku (K, C, Co, Ca, Cr, Kr)?
43. Iz periodnega sistema zapišite simbole vseh elementov, ki se začnejo na črko A. Koliko je takih elementov?
44. Pripravite kratko poročilo o izvoru imen vodika, helija ali katerega koli drugega elementa.
45. Vpiši prazna polja: a) Z(...) = 8, Z(...) = 12; b) Z(C) = ..., Z(Na) = ...
46. ​​​​Izpolni tabelo:

47. S pomočjo podatkov, navedenih v besedilu odstavka, približno določite, koliko atomov kisika v zemeljski skorji je na I atom silicija in na I atom aluminija.

Za radovedneže

Kemični elementi v živi naravi Ocenjujejo, da v povprečju 80 % mase rastlin predstavlja voda. Ta snov prevladuje tudi v živalskih in človeških organizmih. Posledično je najpogostejši element v živi naravi, pa tudi v hidrosferi, vodik.

riž. 34. Kemični elementi v telesu odraslega (v odstotkih celotnega števila atomov)

Človeško telo potrebuje več kot 20 kemičnih elementov. Imenujemo jih bioelementi (slika 34). Najdemo jih v zraku, vodi in številnih snoveh, ki jih telo vnese s hrano. Ogljik, kisik, vodik, dušik, žveplo najdemo v beljakovinah in drugih snoveh, ki sestavljajo telo. Kalij in natrij se nahajata v krvi, celičnih tekočinah itd. Kisik, fosfor in kalcij so bistveni za tvorbo kosti. Železo, fluor in jod so zelo pomembni za človeka. Pomanjkanje železa v telesu vodi v slabokrvnost, fluor povzroča karies, jod pa upočasnjuje otrokov duševni razvoj.

Kot smo zapisali že v Uvodu k učbeniku, bomo morali v 8. razredu veliko informacij jemati »na vero«, saj je v šoli težko izvesti ali opisati ustrezne poskuse. Razlog je v tem, da je večina razloženih "na stičišču" še neštudiranih delov fizike in kemije. Struktura atomov in ionov je primer takšne informacije. Spoznajmo jih.

Atome sestavljajo še manjši delci treh vrst. V središču atoma se oblikuje jedro protoni in nevtroni. Jedra se hitro premikajo elektroni, ki tvorijo ti elektronski oblaki.Število protonov v jedru je enako številu elektronov, ki se gibljejo okoli njega. Število nevtronov se lahko spreminja.
Masa protona je približno enaka masi nevtrona. V primerjavi z njihovimi masami je masa elektrona zanemarljiva. Elektroni spadajo med t.i negativno nabit delci, protoni - do pozitivno nabit delci. Nevtroni - do nenaelektren ali električno nevtralen delcev (kaj je električni naboj in kako sta določena njegova znaka "+" in "-", se bomo naučili v § 8-b).

Delci jedra so med seboj trdno povezani s posebnimi jedrske sile. Privlačnost elektronov k jedru je veliko šibkejša od medsebojne privlačnosti protonov in nevtronov, zato se lahko elektroni (za razliko od delcev jedra - protonov in nevtronov) ločijo od svojih atomov in preidejo na druge (glej sliko).
Kot posledica prehodov elektronov, ioni - atomi ali skupine atomov, v katerih število elektronov ni enako številu protonov.Če ion vsebuje več negativno nabitih delcev kot pozitivno nabitih delcev, se tak ion imenuje negativno. V nasprotnem primeru se imenuje ion pozitivno. Zgornji del slike prikazuje izgubo elektrona z atomom, to je nastanek pozitivnega iona. V spodnjem delu slike je nastanek negativnega iona iz atoma.
Ioni so zelo pogosti v snoveh; najdemo jih na primer v vseh kovinah brez izjeme. Razlog je v tem, da se en ali več elektronov iz vsakega kovinskega atoma loči in premika znotraj kovine ter tvori tako imenovano elektronski plin. Zaradi izgube elektronov, torej negativnih delcev, kovinski atomi postanejo pozitivni ioni. To velja za kovine v katerem koli stanju - trdnem, tekočem ali plinastem (na primer živosrebrne pare).

Znano je, da so v trdnem stanju vse kovine kristali (glej § 7.). Ioni vseh kovin so razporejeni na urejen način in tvorijo kristalno mrežo. V staljenih in uparjenih (plinastih) kovinah ni urejene razporeditve ionov, vendar med ioni še vedno ostaja elektronski plin.
Ione lahko tvori več atomov (skupina atomov). Na primer, ko se žveplova kislina raztopi v vodi, vsaka njena molekula tvori dva vodikova iona 2H+ in en ion kislega ostanka SO42-. Razpad molekule lahko izrazimo z enačbo: H2SO4 = 2H+ + SO42-.

Do tvorbe ionov iz nevtralnih molekul (ionizacija) lahko pride zaradi različnih razlogov. Pravkar smo si ogledali enega od njih, razpad. Drugi razlog je povišanje temperature. Hkrati se poveča obseg vibracij obeh molekul in atomov, ki so vključeni v njihovo sestavo. Če temperatura preseže določeno vrednost, bo molekula razpadla in nastali bodo ioni. Do ionizacije lahko pride tudi iz drugih razlogov.

1. Atom je sestavljen iz pozitivno nabitega jedra in negativno nabite elektronske ovojnice. Atom je električno nevtralen. Število protonov v jedru je enako številu elektronov. Jedro je sestavljeno iz protonov in nevtronov. Relativni masi protona in nevtrona sta enaki 1, proton ima naboj +1, nevtron ni nabit. Naboj jedra je enak številu protonov, masa jedra je enaka vsoti mas protonov in nevtronov. Masa atoma je sestavljena predvsem iz mase jedra, saj je masa elektronov majhna (masa elektrona je 1/1840 mase protona).

2. Atomsko število elementa je enako naboju jedra (številu protonov), relativna masa izotopa elementa je enaka številu protonov in nevtronov: Ar = Z + N.

3. Elektroni so razporejeni po energijskih nivojih. Število energijskih nivojev v atomu je enako številu periode. Največje število elektronov na energijskem nivoju je 2n 2 (n je število energijskega nivoja).

4. Elektroni, ki se nahajajo na isti energetski ravni, tvorijo različne oblake (orbitale):
s - elektroni tvorijo sferične oblake,
p - elektroni - v obliki bučice,
d in f elektroni imajo bolj zapleteno obliko.
Na prvi energijski ravni je samo s-podravni, na drugi s- in p-podravni, na tretji s-, p-, d-podravni, na četrti s-, p-, d-, f- podravni.
Na energijskih podnivojih je ena s-orbitala, tri p-orbitale, pet d-orbital, sedem f-orbital. Vsaka orbitala ima lahko en (nesparjen) ali dva (sparjena) elektrona. Tako je največje število s-elektronov na energijski ravni 2, p-elektronov - 6, d-elektronov - 10, f-elektronov - 14.

5. Energijska raven je lahko popolna ali nepopolna. Na zaključenem energijskem nivoju so vse orbitale zapolnjene in elektroni separjeni.

6. Energijski nivoji se polnijo po principu najmanjše energije. Elektron zaseda orbitalo z najmanjšo energijo.

7. Elektronsko strukturo zapišemo z elektronsko formulo (na primer: 6 C 1s 2 2s 2 2p 2) ali s pomočjo kvantnih celic.

8. Kemijske lastnosti elementa so odvisne od njegove elektronske zgradbe. Elektronska struktura atomov se periodično ponavlja, zato se periodično ponavljajo kemijske lastnosti.

9. Najvišje oksidacijsko stanje (in najvišjo valenco) za večino elementov določa številka skupine.

10. Negativno oksidacijsko stanje nekovin (valenca v hlapnih vodikovih spojinah nekovin) je določeno s številom elektronov, ki manjkajo za dokončanje zunanje energetske ravni, po formuli "številka skupine - 8".

11. Ioni nastanejo iz atomov z izgubo ali sprejemanjem elektronov.
E 0 - ne = E n+
E 0 + ne = E n-

12. Izotopi so atomi istega kemičnega elementa, ki imajo enak jedrski naboj, vendar različne mase. Izotopska jedra vsebujejo enako število protonov, vendar različno število nevtronov.

Atomi so sestavljeni iz treh vrst majhnih delcev. V središču atoma je jedro, ki ga tvorijo protoni in nevtroni. Okoli jedra so elektroni, ki tvorijo elektronske lupine. Število elektronov je običajno enako številu protonov v jedru. Število nevtronov v jedru je lahko različno: od nič do nekaj deset.

Masa protona je približno enaka masi nevtrona. V primerjavi z njihovimi masami je masa elektrona zanemarljiva. Elektroni spadajo med tako imenovane negativno nabite delce, protoni pa med pozitivno nabite delce. Nevtroni spadajo med nenabite ali električno nevtralne delce (kaj je električni naboj in kako se določajo njegovi predznaki, bomo izvedeli v § 8-c).

Delci jedra so med seboj trdno povezani s posebnimi jedrskimi silami. Privlačnost elektronov k jedru je veliko šibkejša od medsebojne privlačnosti protonov in nevtronov, zato se lahko elektroni (za razliko od delcev jedra - protonov in nevtronov) ločijo od svojih atomov in preidejo na druge.

Kot posledica prehodov elektronov nastanejo ioni - atomi ali skupine atomov, v katerih število elektronov ni enako številu protonov. Če ion vsebuje več negativno nabitih delcev kot pozitivno nabitih delcev, se tak ion imenuje negativen. V nasprotnem primeru se ion imenuje pozitiven. Zgornji del slike prikazuje izgubo elektrona z atomom, to je nastanek pozitivnega iona. V spodnjem delu slike je nastanek negativnega iona iz atoma.

Ioni so zelo pogosti v snoveh; najdemo jih na primer v vseh kovinah brez izjeme. Razlog je v tem, da se en ali več elektronov iz vsakega kovinskega atoma loči in premika znotraj kovine ter tvori tako imenovani elektronski plin. Zaradi izgube elektronov, torej negativnih delcev, kovinski atomi postanejo pozitivni ioni. To velja za kovine v katerem koli stanju - trdnem, tekočem ali plinastem (na primer živosrebrne pare).

Že veste, da so v trdnem stanju vse kovine kristali (glej 7. §). Ioni vseh kovin so razporejeni na urejen način in tvorijo kristalno mrežo. V kovinah v tekočem ali plinastem stanju ni urejene razporeditve ionov, vendar je še vedno prisoten elektronski plin.

Nekatere ione lahko tvori več kot en atom. Na primer, molekule žveplove kisline H2SO4 v vodni raztopini razpadejo na pozitivne vodikove ione, od katerih ima vsak en atom, in negativne ione kislinskega ostanka, od katerih ima vsak pet atomov (glej sliko).

Do tvorbe ionov iz nevtralnih molekul (ionizacija) lahko pride zaradi različnih razlogov. Pravkar smo si ogledali enega od njih, razpad. Drugi razlog je povišanje temperature. Hkrati se poveča obseg vibracij obeh molekul in atomov, ki so vključeni v njihovo sestavo. Če temperatura preseže določeno vrednost, bo molekula razpadla in nastali bodo ioni. Do ionizacije lahko pride tudi pod vplivom trenja, elektrike, svetlobe in sevanja.

UVOD

Spojine višjega reda - tako jih je imenoval slavni švedski kemik I.Ya. Berzelius (1779-1848) kompleksne večkomponentne kemične spojine, katerih struktura je za znanstvenike dolgo časa ostala skrivnost. Ta izraz so široko uporabljali A. Werner in mnogi drugi znanstveniki preteklega in zgodnjega sedanjega stoletja. Izraz "kompleksne spojine" je v kemijsko literaturo uvedel izjemni kemik W. Ostwald.

Kemiki so kompleksne spojine odkrili predvsem med anorganskimi snovmi. Zato je kemija teh spojin dolgo veljala za vejo anorganske kemije. Sredi prejšnjega stoletja je postala samostojna veja kemijske znanosti. V naslednjih desetletjih so kompleksne spojine začele igrati povezovalno vlogo za nekatere veje kemije. V drugi polovici prejšnjega stoletja je postalo jasno, da so kompleksne spojine predmet proučevanja v različnih vejah kemije: analitične, organokovinske, biološke, homogene katalize. Na podlagi skupnega interesa so strokovnjaki teh vej kemije začeli navezovati tesne stike in organizirati skupne konference.

Rojstvo koordinacijske kemije kot znanosti je povezano z naključnim prejemom leta 1798 Tasserja kobaltove spojine, katere sestavo lahko zapišemo kot CoCl 3 6NH 3. Vendar so bile spojine višjega reda človeku znane že pred Tasserjevim odkritjem. Verjetno prva takšna spojina, sintetizirana v laboratoriju, je prusko modro Fe 4 3 . Po naključju ga je pridobil umetnik Diesbach leta 1704 in ga uporabil kot barvni pigment.

K nastanku in razvoju kemije kompleksnih spojin so veliko prispevali švedski in danski kemiki Berzelius, Blomstrand, Kleve, Iergensen in drugi. Konec 19. stoletja je Zürich postal središče proučevanja kompleksnih spojin, kjer je deloval tvorec teorije koordinacije Alfred Werner. Po Wernerjevi smrti je pomembne raziskave o kemiji koordinacijskih spojin v Nemčiji izvedel njegov študent Paul Pfeiffer. V začetku 20. stoletja je bil največji napredek na tem področju kemije v naši državi dosežen zahvaljujoč Levu Aleksandroviču Čugajevu, ki je ustvaril edinstveno sovjetsko šolo kompleksnih kemikov. Po drugi svetovni vojni se je zaradi potrebe po ustvarjanju proizvodnje redkih kovin zanimanje za kemijo kompleksnih spojin v svetu močno povečalo.

Tako smo v tem tečaju sintetizirali kompleksno spojino natrijev heksanitrokobaltat (III) in proučevali nekatere njene lastnosti.

PREGLED LITERATURE

Kemijska vez in struktura iona 3- s položaja valenčnih vezi

Za komplekse s koordinacijskim številom 6 je značilna oktaedrična razporeditev ligandov, ki ustreza sp 3 d 2 - ali d 2 sp 3 - hibridizaciji atomskih orbital kompleksirajočega sredstva.

Ioni 2-, 3-, 2-, 3- in številni drugi imajo oktaedrično strukturo. Energijsko najugodnejša je oktaedrična zgradba kompleksov s koordinacijskim številom 6.

Tabela 1. Oksidacijska stanja in prostorska konfiguracija kompleksov (strukturnih enot) elementov podskupine kobalta.

Elementi skupine VIII družine železa vključujejo železo, kobalt in nikelj. Ti elementi imajo podobne lastnosti, kot je prikazano v tabeli 2.

Tabela 2. Kratke značilnosti elementov skupine VIII.

Obravnavani elementi tvorijo kemične vezi zaradi orbital zunanje in predzunanje elektronske plasti (tabela 1). Pri atomu kobalta valenčni elektroni zapolnijo orbitale na naslednji način:

V notranji sferi se tvorijo polarne kovalentne vezi med kompleksirnim sredstvom in ligandi. Delci zunanje krogle se zadržujejo v bližini kompleksa zaradi elektrostatične ionske interakcije, tj. narava vezi je pretežno ionska.

Za razlago kemijske vezi v kompleksnih spojinah se uporabljata naslednji metodi: metoda valenčne vezi (VB) in teorija kristalnega polja.

Razmislimo o metodi VS. Kemijska vez v kompleksu, tj. med kompleksirajočim sredstvom in ligandi se običajno razlaga v smislu donorsko-akceptorskega mehanizma. V tem primeru praviloma ligandi zagotavljajo osamljene elektronske pare, kompleksna sredstva pa proste orbitale.

Za kompleksne spojine, pa tudi za organske snovi, je značilna izomerija. Študija izomerije kompleksov je omogočila določitev njihove prostorske strukture. Nitritni ion kot ligand se lahko koordinira preko dušikovega atoma, pri čemer se tvorijo nitro kompleksi, ali preko kisikovega atoma, pri čemer se tvorijo nitritni kompleksi. Takšna izomerija je znana za komplekse številnih prehodnih kovin (Co 3+, Rh 3+, Ir 3+, Pt 4+).

Na primer, pri reakcijah tvorbe kompleksov Co 3+ z nitritnimi ioni na začetku nastanejo nitritni kompleksi, ki imajo rožnato barvo, ki se sčasoma spremenijo v stabilne rumeno-rjave nitro komplekse. Opozoriti je treba, da nitritni ion kot ligand z visokim poljem stabilizira visoka oksidacijska stanja 3d kovin v kompleksih. Na primer Co 3+ v Na 3 [Co (NO 2) 6 ].

Tako je za 3-ion struktura kompleksa oktaedrična (slika 1).

Glede na naravo porazdelitve elektronov v orbitalah Co 3+ je ion 3- ion z nizkim spinom (obstajajo nesparjeni elektroni). Kompleks Na 3 je diamagneten, nizkospinski, intraorbitalen, oktaedričen.