Файл: Реферат по дисциплине Введение в профессиональную деятельность тема Прекурсоры для получения комплексных соединений.docx
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 36
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
 |
| МИНОБРНАУКИ РОССИИ |
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет» РТУ МИРЭА |
| Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова кафедра неорганической химии им. Реформатского А.Н. |
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Введение в профессиональную деятельность»
тема «Прекурсоры для получения комплексных соединений»
Студент группы ХХБО-02-20 Ковалева А.В.
Преподаватель Матвеев Е.Ю.
Москва, 2021
Аннотация:
В химии прекурсор -это соединение, которое участвует в химической реакции и производит другое соединение, или химическое вещество, которое дает начало другому более важному химическому продукту.
Цель данной работы - изучить теоретические основы прекурсоров использующихся для синтеза комплексных соединений, а также рассмотреть сам синтез этих соединений.
В соответствии с определенными целями, задачами данной работы являются:
-Изучить имеющиеся материалы по этой теме;
-Рассмотреть виды получения комплексных соединений.
Реферат написан на 19 листах, содержит и список литературы на русском
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 4
Сокращения………………………………………………………………………..5
-
Глава 1 Теоретические аспекты комплексных соединений 4-
Сущность понятия Комплексных соединений 6 -
Понятие “Прекурсор” 7
-
-
Глава 2 Синтез комплексных соединений…………………………………..10
2.1 Общие сведения…………………………………………………………..11
2.2 Водные комплексы 11
2.3 Аммиак и аммиакаты……………………………………………………12
2.4 Карбонилы металлов…………………………………………………….13
2.5 Цианокомплексы………………………………………………………....15
2.6 Комплексообразователи…………………………………………………16 2.7 Электрохимический синтез.......................................................................17
Заключение...........................................................................................17
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 19
Введение
Комплексные соединения — самый большой и многочисленный класс неорганических соединений, но их изучение началось только в конце XIX – начале XX века.
Образование комплексных соединений не может быть объяснено с точки зрения обычного учения о валентности. Их состав совершенно не согласуется с теми числами валентности, которые используются при составлении формул более простых «бинарных» соединений, то есть соединений, состоящих только из двух элементов. Поэтому успешное изучение комплексных соединений стало возможным лишь после того, как в химию были введены некоторые новые представления о валентной связи. Эти представления легли в основу теории комплексных соединений, предложенной в 1893 профессором Цюрихского университета Альфредом Вернером (1866-1919) и получившей название координационной теории.
Сокращения
-
К.с- комплексное соединение
2.Центр. Ат.- центральный атом
Глава 1 Теоретические аспекты комплексных соединений
1.Комплексные (координационные) соединения
Комплексные (координационные) соединения составляют обширную группу веществ высшего порядка неорганического и органического происхождения. Они обеспечивают жизнь: гемоглобин – комплексное соединение железа – переносит кислород из лёгких в ткани, хлорофилл – комплексное соединение магния – отвечает за фотосинтез в растениях, витамин В12 – комплексное соединение кобальта и т.д. Свойства и строение комплексных соединений объясняет координационная теория Вернера (1893 г., Швейцария).
Комплексное соединение – это вещество, в узлах кристаллической решётки которого находятся сложные частицы (комплексные ионы или молекулы), построенные за счёт координации одним атомом обычных молекул и ионов; эти частицы способны существовать и при переходе вещества в растворённое или расплавленное состояние. Комплексное соединение, как правило, состоит из двух сфер – внутренней и внешней.
Координированные частицы называются лигандами, число донорных атомов в них, координированных центр. атомом, – его координационным числом. Центр. атом связывает лиганды как за счёт электростатического, так и за счёт донорно-акцепторного взаимодействия. Координационное число и степень окисления являются важнейшими характеристиками атома-комплексообразователя.
Центр. атом и координированные лиганды образуют внутреннюю координационную сферу комплексов.; при написании формулы К. с. её обычно заключают в квадратные скобки. Внутри скобок запись производится в следующей последовательности: химический символ центр. атома, символы анионных, затем нейтральных лигандов с указанием их числа. Если внутр. сфера несёт заряд, то его компенсируют противоионы, образующие
внешнюю сферу. Внешнесферными могут быть и катионы, напр. K+ в K4[Fe(CN)6], и анионы, напр. SO2−4 в [Сu(NH3)4]SO4. Кроме противоионов, во внешней сфере могут находиться нейтральные молекулы. Примерами К. с., состоящих только из центр. атома и лигандов, могут служить Ti(CO)7, Cr(CO)6 и др. карбонилы металлов.
Комплексными называют такое химическое соединение, которое имеет следующие признаки:
1. Содержит атомы не менее трех сортов (кроме водорода).
2. Содержит хотя бы один многоатомный структурный фрагмент, в котором присутствуют атомы не менее двух сортов, причем в одном структурном фрагменте данного соединения как минимум один атом является центральным.
3. Данный фрагмент при переходе в раствор, расплав или газовую фазу обязательно содержит центральный атом.
4. Центральным атомом является атом металла.
1.2. Химия прекурсоров
Прекурсор – это предшественник, а точнее, обычное в неорганике обозначение исходного вещества, вступающего в реакцию. Конечной целью неорганического синтеза является не синтез химических соединений, а создание на их основе материалов с определённым комплексом свойств. Свойства же материала зависят от его структуры. Ну, это понятно в общем смысле, а если копнуть глубже, то оказывается, что у каждого материала есть несколько уровней структуры, которые связаны между собой, и все они влияют на свойства материала.
Первый уровень структуры – кристаллический. Это структура на атомном и ионном уровне организации вещества, то, как расположены ионы, атомы или молекулы в кристаллической решётке относительно друг друга. Следующий уровень – более удалённый от атомного состояния, он связан с присутствием в твёрдом теле различных линейных дефектов. Третий уровень – это макроскопические дефекты (например, поры), которые возникают в твёрдых телах в процессе их формирования или использования.
Одно дело, когда у нас в руках монокристалл – в нём кристаллический порядок повторяется во всём объёме. Но чаще всего мы имеем дело с поликристаллическими телами, то есть такими, которые состоят из маленьких кристалликов (кристаллитов), по-разному ориентированных друг относительно друга. Здесь возникают дополнительные дефекты (дислокации, границы между кристалликами, поры, трещины), которые вносят важный вклад в формирование свойств. Например, железо, если его получить в виде монокристалла, будет в химическом отношении совершенно инертно. А если железо получить разложением карбонила или оксалата железа, то это будет поликристаллический материал, который сразу сгорает на воздухе, образуя оксиды. И то и другое – железо, а ведут они себя совершенно по-разному.
Чтобы управлять зависимостью свойств от уровней структуры, надо, чтобы исходные вещества были в определённом состоянии. А этого не всегда просто достичь. При получении многих материалов неэффективен, казалось бы, самый простой твёрдофазный синтез, который широко использовали раньше для получения магнитных диэлектриков и пьезокерамики (искусственный материал, обладающий пьезоэлектрическими и сегнетоэлектрическими свойствами, имеющий поликристаллическую структуру). Например, марганец-цинковые ферриты синтезировали, осуществляя реакцию:
1/3MnCO3 + 2/3ZnO + Fe2O3 = Mn0,33Zn0,67Fe2O4 + 1/3CO2
Несколько позже появилась криохимическая технология получения твёрдых солевых растворов, основанная на сбалансированном сочетании нагрева и охлаждения. Широкому применению криохимической технологии предшествовали фундаментальные исследования процессов криокристал-лизации, сублимационного обезвоживания, криоосаждения, криоэкстракции и криодиспергирования. Криохимический синтез солеобразных исходных реагентов стал основой получения самых разных функциональных материалов. Например, высокопрочной керамики, пигментов, сорбентов, катализаторов и многого другого.
Важная особенность солеообразных ионных прекурсоров – так называемая топохимическая память, то есть способность помнить своё происхождение и передавать эту информацию в последующих реакциях, которые так и называются – топохимическими. Скорее всего, эту информацию в твёрдом теле хранит реальная структура, сформированная, как правило, в неравновесных условиях. В дальнейшем это сильно влияет на свойства функциональных материалов (особенно тех, которые получают в форме поликристаллической керамики).
Очень важны и интересны исследования молекулярных прекурсоров. Их используют, например, для создания тонкоплёночных материалов методом молекулярного наслаивания. Известно, что уже давно назрела необходимость увеличить плотность записи информации в кремниевых микросхемах, а для этого придётся заменить SiО2 на оксиды с большей величиной диэлектрической константы. Среди наиболее вероятных претендентов оказались НfO2, ZrO2, Ln203 (лантан и другие редкоземельные элементы). Чтобы получить плёнки таких оксидов на поверхности кремния, надо создать исходные реагенты с высокой летучестью и относительной термической
стабильностью, которые смогут легко гидролизовываться (или вступать в другие реакции разложения) с образованием аморфных оксидов на поверхности кремния. Уже синтезированы новые молекулярные прекурсоры на основе насыщенных комплексов металла с лигандами, образующими относительно слабые донорно-акцепторные связи.
Глава 2 Синтез комплексных соединений
Большое разнообразие комплексных соединений сочетается с разнообразием методов, с помощью которых такие соединения могут быть синтезированы. Сложные галогениды, например, могут быть получены прямым соединением двух солей галогенидов (либо в расплавленном состоянии, либо в подходящем растворителе). Хлорид палладия и хлорид калия, например, вступают в реакцию с образованием сложного тетрахлорпалладата калия(2−), как показано в следующем уравнении:
Другим широко используемым способом получения комплексных соединений является прямое сочетание иона металла и соответствующих лигандов в растворе. Таким образом, добавление достаточно высокой концентрации аммиака к водному раствору соли никеля(2+) приводит в результате ряда реакций (см. Выше Водные комплексы) к образованию иона гексаамминеникеля(2+), который может осаждаться, например, в виде сульфатной соли, [Ni(NH3)6]SO4.
Комплексы ионов металлов в высоких степенях окисления иногда легче образуются при добавлении лигандов в раствор иона металла в более низкой степени окисления в присутствии окислителя. Таким образом, добавление аммиака в водном растворе кобальта(2+) соли в присутствии воздуха или кислорода приводит к образованию кобальта(3+)-аммиаката комплексы, такие как гексааминокобальтат(3+), [со(отель NH3)6]3+, и [Сo(NH 3 ) 5 (H 2 O)] 3+, ионов
Гидридокомплексы переходных металлов могут быть получены реакциями подходящих прекурсоров либо с молекулярным водородом, либо с
подходящими восстановителями, такими как гидразин или борогидрид натрия; например,
2.2 Водные комплексы
Почти все металлические элементы образуют водные комплексы, часто находящиеся в более чем одной степени окисления. Такие водные комплексы включают гидратированные ионы в водном растворе, а также гидратированные соли, такие как хлорид гексаквахрома(3+), [Cr(H2o)6]Cl3. Для ионов металлов с частично заполненными d-подрешетками (т. е. переходными металлами) координационные числа и геометрию гидратированных ионов в растворе можно определить по их спектрам поглощения света, которые в целом согласуются с октаэдрической координацией шести молекул воды. Более высокие координационные числа, вероятно, имеют место для гидратированных ионов редкоземельных элементов, таких как лантан(3+).