Равновесия в растворах

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
ИНСТИТУТ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Кафедра физической и неорганической химии
Головнев Н.Н.
КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ В РАСТВОРАХ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Направление 020100.62 - химия
Красноярск
2011
ВВЕДЕНИЕ
Многие процессы в технологии, окружающей среде и все реакции в биологических
системах протекают в растворах. Поведение и свойства растворов во многом
определяются составом и строением частиц растворенного вещества.
Химия комплексных соединений в растворах является одной из важнейших частей
современной неорганической и физической химии. Поэтому дипломированный
специалист должен обладать достаточно глубокими теоретическими знаниями в области
термодинамики комплексообразования и уметь решать практические задачи по
определению реального состава и концентраций химических форм в растворе с
использованием справочной литературы.
Цели преподавания бакалаврам (направление 020100.62 химия )дисциплины
“Комплексообразование в растворах”:
- расширить и углубить фундаментальные знания студентов, посвященные состоянию
химических элементов, термодинамике и кинетике процессов комплексообразования в
растворах;
- сформировать у студентов современные теоретические представления и привить
навыки решения практических задач в области анализа и описания равновесий
комплексообразования в растворах;
- научить студентов работать с современными источниками химической информации
(справочники, периодические издания, электронные ресурсы и т.д.).
- сформировать навыки применения своих знаний для решения различных
практических задач, связанных с химией растворов.
Курс рассчитан на 145 часов общей нагрузки, включая лекции (34 час), семинарские
занятия (20 час) и самостоятельную работу студентов (91 час). В самостоятельную работу
студентов входит освоение теоретического материала и выполнение домашних заданий к
семинарским занятиям.
В процессе изучения курса «Комплексообразование в растворах» важная роль
отводится самостоятельной работе студентов, которая способствует лучшему пониманию
и закреплению, а также практическому применению теоретического материала,
приобретению навыков работы с литературой.
Самостоятельная работа предполагает два вида: работу над теоретической частью
курса (ТО) и выполнение практических заданий для закрепления и проверки знаний (ДЗ).
Теоретическая часть курса прорабатывается с использованием лекционного
материала и дополнительной литературы. ТО рекомендуется проводить в два этапа. При
первом прочтении создается общее представление о содержании изучаемого вопроса, и
выясняются трудные места. При повторном чтении легче понять сущность вопроса,
математические зависимости, уравнения химических реакций. Основные понятия и
законы, формулы и уравнения реакций, незнакомые термины и названия, математические
расчеты рекомендуется заносить в конспекты. Для проверки усвоения теоретических
знаний полезно восстановить по памяти основные положения прочитанного, а затем снова
вернуться к тому, что оказалось непонятным.
Домашние задания (ДЗ) способствуют правильному пониманию и усвоению
изучаемого материала, они охватывают наиболее важные разделы изучаемой дисциплины.
Домашние задания студенты получают у преподавателя на первой неделе учебного
семестра. Получение и выполнение домашних заданий осуществляется в соответствие с
представленным графиком учебного процесса и самостоятельной работы студентов по
дисциплине (Приложение А).
1. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы 8 семестр
факультатив
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
Всего
часов
199
54
34
20
91
Экзамен
(54)
2. Содержание дисциплины
Лекционный курс
Тема 1. Классификация, номенклатура, изомерия комплексных соединений (2 час)
Введение. Актуальность изучения состояния вещества в растворах.
Общие вопросы координационной химии. Комплексные соединения. Теория
Альфреда Вернера. Типы лигандов и центральных атомов. Изомерия комплексных
соединений. Гидратная изомерия. Цис-и транс-изомеры. Оптическая изомерия.
Амбидентатные лиганды.
Литература [1, 2]
Тема 2. Метод валентных связей и теория кристаллического поля (2 час)
Теории координационной связи. Метод валентных связей. Характерные типы
гибридизации при образовании комплексов p-, d- и f-металлов. Высокоспиновые и
низкоспиновые комплексы. Теория кристаллического поля. Форма d-орбиталей, их
расщепление по энергии в октаэдрическом, тетраэдрическом и квадратном полях
лигандов. Энергия стабилизации кристаллическим полем. Спектрохимический ряд
лигандов, окраска и магнитные свойства комплексов.
Литература [1, 2, 4]
Тема 3. Метод молекулярных орбиталей (2 час)
Общие положения метода молекулярных орбиталей в применении к описанию
химической связи в комплексных соединениях. Групповые орбитали лигандов. Диаграмма
распределения по энергии молекулярных орбиталей комплекса на примере образования
октаэдрических комплексов с лигандами, не образующими молекулярных π-орбиталей.
Теория кристаллического поля, как частный случай метода молекулярных орбиталей.
Литература [1, 2, 3]
Тема 4. Классификация механизмов реакций замещения лигандов в комплексных
соединениях (2 час)
Реакции обмена лигандов при комплексообразовании. Активированный комплекс.
Интермедиат. Кинетические уравнения. Молекулярность. Детальный механизм
химической реакции. Механизмы нуклеофильного замещения лигандов SN1 и SN2
(классификация по Хьюзу и Ингольду). Взаимосвязь энтальпии активации и энергии
активации. Энтропия активации. Солевой эффект. Лабильные и инертные комплексы,
критерий Таубе. Влияние электронной структуры центрального атома на лабильность
комплексов, теория Таубе. Установление стехиометрического механизма. Классификации
механизмов реакций замещения в координационных соединениях. Стехиометрический и
молекулярный механизм по Лэнгфорду-Грею. Классификация Ингольда-Басоло-Пирсона.
Литература [1, 2, 4]
Тема 5. Окислительно-восстановительные равновесия (2 час)
Окислительно-восстановительные равновесия (ОВР). Стандартные электродные
потенциалы (E0Ox/Red). Работа в электрохимической цепи. Вычисление G и константы
равновесия при известных (E0Ox/Red). Расчет (E0Ox/Red) исходя из известных значений
стандартных электродных потенциалов для других редокс-пар. Вольтэквивалент. Формы
представления данных по стандартным электродным потенциалам. Ряды Латимера и
диаграммы Фроста, их применение. Оценка восстановительной и
окислительной
способности воды. Критерии для сравнения устойчивости соединений с различными
степенями окисления в водных растворах. Влияние рН на равновесия ОВР.
Окислительно-восстановительные превращения комплексных соединений.
Литература [1, 2, 3, 4]
Тема 6. Константа равновесия, эффекты среды (2 час)
Константа равновесия - химический инвариант. Эффекты среды. Активность и
коэффициент активности. Константы равновесия выраженные через активности.
Концентрационные константы. Ионная сила раствора. Растворы сильных электролитов,
кажущаяся степень диссоциации. Контактные и сольватноразделенные ионные пары.
Литература [2, 5, 6]
Тема 7. Построение шкалы активности ионов на примере рН (2 час)
Среднеионный коэффициент активности иона и методы его определения.
Коэффициент активности отдельного иона. Построение шкал активности отдельных ионов
(на примере измерения рН). Уравнения для расчета среднеионных коэффициентов
активности в водных растворах. Принцип постоянной ионной силы.
Литература [2, 3, 4]
Тема 8. Ступенчатые и общие константы устойчивости комплексов (2 час)
Ступенчатые и полные (общие) константы устойчивости комплексов (stability constants),
взаимосвязь между ними. Константы кислотной диссоциации и протонирования,
соотношения между ними. Истинные электролиты и ионогены. Константы ионизации
(Кион), константы диссоциации (Кд). Влияние природы растворителя и электролита на
равновесия "ионоген - ионные пары - сольватированные ионы". Соотношения между
экспериментальными (справочные данные) константами диссоциации (Кэксп), Кион и Кд.
Литература [1, 2]
Тема 9. Функция образования. Мольная доля формы. Функция закомплексованности (3
час)
Вторичные концентрационные переменные. Среднелигандное число и уравнение
связывающее его с константами устойчивости комплексов. Функция образования. Расчет
функции образования с помощью литературных значений констант образования
комплексов или констант протонирования лигандов. Графическая форма функции
образования – качественная характеристика ступенчатого комплексообразования.
Влияние соотношения ступенчатых констант образования комплексов или
протонированных форм лиганда на форму функции образования. Мольная доля (степень
образования) формы. Степень комплексообразования (функция закомплексованности Ф)..
Литература [1, 2, 7, 8]
Тема 10. Диаграммы распределения химических форм (3 час)
Случай образования моноядерных комплексов. Взаимосвязь между вторичными
переменными. Уравнения зависимости мольных долей химических форм от равновесной
концентрации лиганда. Вычисление функции образования из значений мольных долей
комплексов. Расчет и построение диаграмм распределения химических форм в случае
диссоциации многоосновных кислот и ступенчатого образования комплексных
соединений на основании известных в литературе констант протонирования или констант
устойчивости комплексов.
Литература [2, 7, 8]
Тема 11. Условные константы устойчивости, их применение (3 час)
Условные и «истинные» константы равновесия. Коэффициент побочных реакций
металла при его моноядерном гидролизе и коэффициент побочных реакций лиганда при
его протонировании. Взаимосвязь между условными и «истинными» константами
устойчивости. Расчет зависимости условной константы устойчивости комплексов от рН
при конкурирующих реакциях моноядерного гидролиза металла и протонирования
лиганда. Метод условных констант в практике расчетов химических равновесий, его
применение в аналитической химии, гидрометаллургии и координационной химии.
Литература [2, 5, 7, 8]
Тема 12. Аква-, гидроксо- и оксокомплексы и генетическая связь между ними (2 час)
Комплексообразующая и некомплексообразующая водные среды. Состояние s-, p-,
d- и f-ионов металлов в некомплексообразующей среде в зависимости от кислотности
среды (или рН) и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) раствора.
Кислотно-основные равновесия между аква-, гидроксо- и оксокомплексами и
генетическая связь между ними.
Литература [1, 2, 5, 6, 7]
Тема 13. Термодинамика ступенчатого комплексообразования. Статистический эффект.
Лиганд-эффект. (3 час)
Интерпретация данных по константам устойчивости. Термодинамические функции
комплексообразования (G, H, S). Связь константы равновесия и G. Методы
определения H и S. Роль эффектов сольватации и образования связей при
комплексообразовании. Статистическое рассмотрение соотношений между ступенчатыми
константами устойчивости (по Бьерруму). Статистический эффект и лиганд-эффект.
Специфические эффекты при ступенчатом комплексообразовании, объясняющие
наблюдаемые аномальные соотношения между ступенчатыми константами устойчивости.
Литература [1, 2, 6, 7, 10]
Тема 14. Классификация металлов и лигандов (катионы группы "а" и "б", концепция
ЖМКО). (2 час)
Классификация металлов и лигандов по Арланду и Чатту (катионы группы "а" и "б").
Поляризуемость и поляризующая способность. Жесткие и мягкие кислоты Льюиса.
Концепция ЖМКО и ее использование для предсказания и интерпретации данных по
устойчивости комплексов. Ее достоинства и недостатки.
Литература [1, 2, 6, 8]
Тема 15. Комплексообразование металлов с биолигандами.
Введение в
супрамолекулярную химию (3 час)
Комплексообразование металлов с биолигандами (аминокислотами, пептидами,
белками, нуклеиновыми кислотами). Порфирины (хлорофилл, гем гемоглобина). Области
применения констант устойчивости. Жизненно важная роль комплексообразования.
Медицина. Охрана окружающей среды. Аналитическая химия. Электрохимия. Геохимия.
Введение в супрамолекулярную химию. Изучение межмолекулярных
взаимодействий – шаг к познанию процессов в живой природе.
Литература [1, 4, 9]
Темы практических занятий
1. Классификация комплексов по заряду комплексного фрагмента, составу внутренней
координационной сферы, типу лигандов. Типы лигандов и центральных атомов.
Номенклатура, изомерия комплексных соединений.
2. Теории координационной связи. Метод валентных связей. Теория кристаллического
поля, расщепление d-орбиталей в октаэдрическом, тетраэдрическом и квадратном полях.
Спектрохимический ряд лигандов, окраска комплексов. Энергия стабилизации
кристаллическим полем, высокоспиновые и низкоспиновые комплексы. Октаэдрические
комплексы с позиции ММО.
3. Классификация механизмов реакций замещения лигандов в комплексных соединениях.
4. Окислительно-восстановительные равновесия. Вычисление G и константы равновесия
при известном (E0Ox/Red). Вычисление (E0Ox/Red) исходя из их известных значений.
Вольтэквивалент.
5. Формы представления (E0Ox/Red). Ряды Латимера, диаграммы Фроста и их применение.
6. Расчеты коэффициентов активности с помощью эмпирических уравнений.
7. Ступенчатые и общие константы устойчивости комплексов.
8. Функция образования. Мольная доля формы. Функция закомплексованности.
9. Построение диаграмм распределения химических форм.
10. Классификация металлов и лигандов (катионы группы "а" и "б", концепция ЖМКО).
Хелатный и макроциклический эффекты.
3. Структура и реализация самостоятельной работы
Изучение теоретического курса проводится студентом после чтения соответствующей
лекции путем самостоятельной проработки материала по источникам, приведенным в
списке основной и дополнительной учебной литературы.
Темы, которые студенты должны изучить самостоятельно, а также рекомендуемую
литературу, лектор называет в конце каждой лекции. Самостоятельная работа студентов
по изучению дисциплины включает два основных вида: теоретическое обучение (ТО) и
решение задач в форме выполнения домашних заданий (ДЗ) по ключевым темам курса.
Теоретическое обучение (ТО) подразделяется на два вида самостоятельной внеаудиторной
работы студента:
1) изучение лекционного теоретического курса (самостоятельная проработка материала
прочитанной лекции по источникам, приведенным в списке основной и дополнительной
учебной литературы); см 2. Содержание дисциплины
2) самостоятельное изучение теоретических вопросов, не вошедших в лекционный курс.
Вопросы для самостоятельного изучения преподаватель (лектор) сообщает в конце
каждой лекции с названием рекомендуемой литературы.
На вопросы из усвоенного самостоятельного материала студенты отвечают при защите
домашних заданий, а также при итоговом контроле. Перечень вопросов, не вошедших в
лекционный курс, для самостоятельного изучения студентами представлен в таблице 1.
Перечень из 14 домашних заданий каждому студенту выдается преподавателем
индивидуально и каждый год все задания обновляются. При их подготовке оказывается
консультационная помощь преподавателя, предусмотренная учебным планом
(консультации – (1.6 час).
Таблица 1
Перечень вопросов для самостоятельного ТО (51 час)
№п/
п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Тема
Литература
Раздел 1 Теоретические основы процессов комплексообразования
Координационные соединения в природе,
[1] c.448-463
промышленности, металлургии и медицине
Основные понятия и определения химии комплексных [1] c.29-42
соединений. Номенклатура. Изомерия.
Геометрическое
строение
комплексов
с [1] c.253-275
координационным числом 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9
Искажения геометрии октаэдрических комплексов.
Теорема Яна-Теллера
Правило Гиллеспи. Стерическое число. Модель
Кеперта
Классификация кислот и оснований Льюиса.
Концепция ЖМКО.
Теория поля лигандов
Концепция стабилизации состояний окисления.
[2] c.29-42
[3] c.4-34 Кисел.
[1] c.380-386
[2] c.331-335
[2] c.262-274
[2] c.372-379
[3] c.149-164
Раздел
2
Количественные
характеристики
и
закономерности
комплексообразования в растворах
Термодинамические
характеристики [1] c.363-377
комплексообразования в растворе
Влияние центрального атома, состава и строения [1] c.386-406
лиганда на свойства комплексов
Влияния электролитов на реакции в растворах
[1] c.409-418
Влияние
растворителей
на
реакции
комплексообразования
Влияние
кислотности
раствора
на
реакции
комплексообразования
Комплексообразование в гетерогенных системах
Координационная химия поверхности раздела фаз
«оксигидроксид−водный раствор»
Методы определения состава комплексов
Построение и анализ диаграмм Фроста для
комплексных соединений.
Влияние комплексоообразования на окислительновосстановительные
потенциалы.
Окислительновосстановительная устойчивость комплексов в воде.
Комплексы в живых организмах и новых технологиях
[1] c.418-431
[1] c.331-335
[5] c.20-35
[1] c.432-438
[5] c.37-68
[1] c.360-365
[2] c.310-319
[2] c.324-325
[2] c.380-387
[1] c.448-463
[4] с.306-321
Колво
часов
22
3
3
4
2
3
3
2
2
29
3
2
2
2
4
2
4
2
2
2
4
2. Индивидуальные ДЗ для самостоятельной работы студентов (40 час)
ДЗ, сформулированные в общем виде, даны ниже.
1. Назовите и нарисуйте структуры четырех комплексов и напишите формулы 3
комплексов по их названиям. (2 час). [1] c.39-43, [2] c.345-350.
2. Методом валентных связей представить образование двух комплексов. С
использованием теории кристаллического поля предсказать их магнитные свойства. (3
час). [6], c.189-193
3. Построить энергетические диаграммы (ТКП) 3 комплексных ионов. Объяснить для
них разные значения ЭСКП. (3 час). [6], c.193-201
4. С помощью различных известных уравнений типа Дебая-Хюккеля рассчитать
коэффициенты активности ионов для предложенного раствора электролита в
диапазоне его концентраций от 0.0001 до 2 М и сравнить их между собой. Всего
зачетных единиц (3 час). [7] c.368-374.
5. Составить уравнения материально баланса и сохранения заряда для предложенной
системы. (2 час). [7] c.58-64.
6. Рассчитать и построить функцию образования данной системы из справочных данных
по константам устойчивости комплексов. Охарактеризовать последовательность
ступенчатого комплексообразования по кривой функции образования. (3 час) [7] c.229230, c.273.
7. Рассчитать, построить и проанализировать диаграмму распределения химических
форм для многоосновной кислоты с использованием известных констант кислотной
диссоциации. Решением соответствующих уравнений подтвердить условия
максимального накопления разных химических форм (3 час). [7] c.176-183.
8. Рассчитать, построить и проанализировать диаграмму распределения химических
форм для амфолита (аминокислоты) с использованием известных констант
равновесий. Решением соответствующих уравнений подтвердить условия
максимального накопления разных химических форм (3 час). [7] c.197-203.
9. Рассчитать, построить и интерпретировать диаграмму распределения химических
форм в случае ступенчатого комплексообразования с использованием известных
констант устойчивости. Решением соответствующих уравнений подтвердить условия
максимального накопления разных химических форм (3 час). [7] c.223-229.
10. Рассчитать распределение равновесных концентраций
химических форм при
ступенчатом комплексообразовании и с их помощью рассчитать, построить и
проанализировать функцию образования предложенной системы. (3 час). [7] c.182-183,
c.221-230.
11. Рассчитать и построить зависимость условной константы устойчивости комплекса
металла с ЭДТА от рН с привлечением литературных данных по соответствующим
константам равновесия. (3 час). [5] c.17-19
12. Вычислить G и константу равновесия при известных значениях стандартных
электродных потенциалов (E0Ox/Red). (3 час). [2] c.292-297, [6] c.59-62
13. Определить стандартные электродные потенциалы всех пар, представленных в ряду
Латимера. Сопоставить устойчивость химических форм элемента в разных степенях
окисления. (3 час). [2] c.310-313, [6] c.62-63.
14. Построить и проанализировать диаграмму Фроста, соответствующую предложенному
ряду Латимера. (3 час) [2] c.313-319, [6] c.63-66.
Варианты примеров ДЗ для самостоятельной работы студентов
Задание № 1
Назовите и нарисуйте структуры следующих комплексов: a) [Ni(CO)4]; б) [Ni(CN)4]2-; в)
[СоСl4]2-; г) [Ni(NH3)6]2+.
Задание № 2
Нарисуйте структуру типичных комплексов, которые содержат следующие лиганды: а) еn; б) ох2-; в) phen; г) edta4−.
Задание № 3
Напишите формулы: а) хлорида хлоропентаамминкобальта(Ш); б) нитрата
гексаакважелеза(3+); в) цис-дихлоробис(этилендиамин)рутения(II); г) хлорида
гидроксобис[пентаамминхрома(Ш)].
μ-
Задание № 4
Растворы комплексов [Co(NH3)6]2+, [Co(OH2)6]2+ (оба Оh) и [СоСl4]2- окрашены. Один из
них розовый, другой желтый, а третий синий. Используя спектрохимический ряд и
относительные величины Δо или Δт, определите цвет каждого комплекса.
Задание № 5
В каждой паре комплексов укажите тот, для которого ЭСПЛ больше:
а) [Сг(ОН2)6]2+ или [Мn(ОН2)6]2+; б) [Мn(ОН2)6]2+ или [Fe(OH2)6]3+;
в) [Fe(OH2)6]3+ или [Fe(CN)6]3-; г) [Fe(CN)6]3- или [Ru(CN)6]3-;
д) тетраэдрический [FeCl4]2- или тетраэдрический [СоСl4]2-.
Задание № 6
Составить уравнения материального баланса и электронейтральности для раствора,
содержащего 0,1 моль азотной кислоты, 0,5 моль нитрата натрия и 0,2 моль нитрата бария
в 500 мл раствора. Записать уравнение протонного баланса.
Задание № 7
Найдите концентрации всех типов частиц в a)0,0000001М HNO3; б) 5.10-8 М Ca(OH)2
Задание № 8
Найдите концентрации всех типов частиц в растворе, содержащем 2,0.10-2 М СH3COOH и
1,0.10-4 М HCl.
Задание № 9
Твердое соединение розового цвета имеет формулу СоС13 • 5NH3 • Н2О. Раствор
этого соединения также розовый и при титровании раствором нитрата серебсеребра быстро дает 3 моль AgCl. При нагревании розового вещества оно теряет
1 моль Н2О с образованием твердого соединения пурпурного цвета с тем же
соотношением NH3 : Сl : Со. Пурпурное твердое соединение быстро отдает два
своих хлорид-иона; затем при растворении и последующем титровании AgNO3
медленно отдает один из своих хлорид-ионов. Определите структуру двух октаэдрических комплексов, нарисуйте и назовите их.
Задание № 10
Готовый реактив гидрат хлорида хрома имеет общую формулу СгС1з • 6Н2О.
При кипячении раствора он становится фиолетовым и имеет молярную элекэлектропроводность, сравнимую с электропроводностью [Cr(NH3N]Cl3. В свою очеочередь, СгС13 • 5Н2О — вещество зеленого цвета, его раствор имеет более низкую
молярную электропроводность. Если подкисленный разбавленный раствор зеленого
комплекса оставить стоять на несколько часов, то он становится фиолетовым. Объясните
эти факты, используя схематическое изображение структур.
Задание №11
Константы скорости образования [Co(NH3)5X]2+ из [Co(NH3)5(OH2)]3+ для Х = Сl−, Br−, N3−
и SCN~ различаются не более чем в 1-2 раза. Каков механизм реакции замещения?
Задание №12
Константы равновесия последовательных реакций этилендиамина с Со2+ , Ni2+ и Сu2+
имеют следующие величины:
[М(ОН2)6]2+ + en ↔ [М(еn)(ОН2)4]2+ + 2Н2О
K1
2
2+
[М(еn)(ОН2)4] + en ↔ [М(еn)2(ОН2)2] + 2Н2О
K2
[М(еn)2(ОН2)2]2+ + en ↔ [М(еn)3]2+ + 2Н2О
K3
Ион lg K1 lgK2 lgK3
Со2+ 5,89 4,83 3,10
Ni2+ 7,52 6,28 4,26
Cu2+ 10,55 9,05 -1,0
Подтверждают ли эти данные закономерности в последовательных константах
образования, приведенные в тексте, и ряд Ирвинга— Вильямса? Как вы объясните очень
низкую величину К3 для Сu2+ ?
Задание № 13
Рассчитайте среднеионный коэффициент активности 0.1 М раствора СаCl2 с
использованием предельного закона Дебая − Хюккеля, расширенного уравнения Дебая −
Хюккеля и уравнения Дэвис. Сравните полученные результаты с экспериментальным
значением 0,526. Рассчитать и построить зависимость коэффициента активности MgCl2 от
ионной силы раствора по расширенному уравнению Дебая − Хюккеля (изменения ионной
силы от 0,1 до 2,0 с шагом 0,1).
Задание № 14
Рассчитать и построить функцию образования системы “Hg2+ − Br− из справочных данных
по
константам
устойчивости
комплексов.
Охарактеризовать
ступенчатое
комплексообразование по кривой функции образования..
Задание № 15
Рассчитать и построить диаграмму распределения химических форм от рН для
ортомышьяковой кислоты с использованием литературных значений её констант
кислотной диссоциации. Решением соответствующих уравнений подтвердить условия
максимального накопления разных химических форм.
Задание № 16
Рассчитать и построить диаграмму распределения химических форм от рН для глицина. С
использованием полученных данных рассчитать, построить и проанализировать функцию
образования данной системы.
Задание № 17
Вычислить G и константу равновесия при известных значениях стандартных
электродных потенциалов (E0Ox/Red) для реакции Sn2+ + Zn = Sn + Zn2+.
Задание № 18
Построить и проанализировать диаграмму Фроста, соответствующую ряду Латимера.
pH=0


AuCl 4  AuCl 2  Au
0 ,926
1,154
Задание № 19
Рассчитайте значения условной константы устойчивости Zn2+ с ЭДТА в интервале рН от 4
до 12. При каком рН она максимальна?
Форма отчетности по ДЗ
Студент представляет домашнее задание в письменном и электронном виде. Само
задание должно быть приведено в начале отчета. Сдача заданий ведущему преподавателю
в виде собеседования проводится по завершению соответствующего раздела за счет
времени отведенного учебным планом на контрольно-самостоятельные работу. Задание
либо засчитывается, либо должно быть сдано после доработки в следующий раз. При
затруднении в выполнении ДЗ либо при неправильном выполнении ДЗ студент может
получить у преподавателя консультацию.
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
1.
2.
3.
4.
4.1 Основная и дополнительная литература, информационные
ресурсы
Основная литература
Скопенко В.В., Цивадзе А.Ю., Савранский Л.И., Гарновский А.Д.
Координационная химия. Учебное пособие для вузов. М.: ИКЦ «Академкнига»,
2007. 487с.
Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия. М.: Мир, 2004. Т.1. 679с.
Киселев Ю.М., Добрынина Н.А. Химия координационных соединений. М.:
Академия, 2007. 352 с.
Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия. М.: Мир, 2004. Т.2. 485с.
Дополнительная литература
5. Головнев Н.Н. Влияние рН на равновесие комплексообразования. Учебное
пособие. Красноярск. 2000. 76с.
6. Неорганическая химия / Под ред. Ю.Д.Третьякова. Т.1: Физико-химические основы
неорганической химии М.: Академия, 2004, 240 с.
7. Батлер Дж.Н. Ионные равновесия (математическое описание).Л.:Химия, 1973. 448
8. Хартли Ф., Бергес К., Олкок Р. Равновесия в растворах. М.: Мир, 1983. 360 с.
9. Стид Дж. В., Этвуд Дж. Л. Супрамолекулярная химия. М.: Академкнига, 2007. Ч.12. 895с.
10. Бек М. Химия равновесий реакций комплексообразования. М.: Мир, 1973. 359 с.
4.2 Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и материалов к
техническим средствам обучения
При изучении дисциплины используются:
1. Диапроектор, слайды к лекциям и семинарам
2. Электронные варианты лекций в Рowder Paint
4.3 Контрольно-измерительные материалы
Варианты заданий для самостоятельной работы студентов.
Билеты для сдачи экзамена, включающие два теоретических вопроса.
5. Формы контроля
Критерии выставления итоговой оценки
Для допуска к экзамену необходимо защитить все ДЗ. Оценка «удовлетворительно»
ставится при ответе на один теоретический вопрос билета, «хорошо» при неполном ответе
на 2 вопроса, «отлично» - при полном ответе на 2 теоретических вопроса.
Приложение А
ГРАФИК
учебного процесса и самостоятельной работы студентов по дисциплине Комплексообразование в растворах
направления 020100.62 -Химия института цветных металлов и материаловедения 4 курса на 8 семестр
№
п/п
1
Наименование
дисциплины
Комплексообразование в
растворах
Семестр
Число аудиторных
занятий
Всего
По видам
Форма
контроля
Лекции –
34
8
199
Практические – 20
Экзамен
(54)
Часов на
самостоятельную
работу
По
Всего
видам
ТО –
51
91
ДЗ –
40
КН
Недели учебного процесса семестра
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ВДЗ1
СДЗ1
ВДЗ
2
СДЗ2
ВДЗ3
СДЗ3
ВДЗ4
СДЗ4
ВДЗ5
СДЗ5
ВДЗ6
СДЗ6
ВДЗ7
СДЗ7
ВДЗ8
1КН
2КН
Условные обозначения: ВДЗ – выдача домашнего задания; ТО –теоретическое обучение; СДЗ – сдача домашнего задания; КН –
контрольная неделя (аттестационная неделя).
Заведующий кафедрой:
СДЗ8
В.М. Денисов