KOMPLEXCHEMIE UND TRENNVERFAHREN
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- Gudrun Vogt
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1 KOMPLEXCHEMIE UND TRENNVERFAHREN Aufgabe 1 - Komplexe bestehen aus Liganden, die koordinativ an ein Zentralatom gebunden sind Zentralatom: meist Schwermetallkation mit hoher Ladung und geringen Ionenradien, z.b. Fe 2+, Fe +, Cu 2+ Liganden: Verbindungen mit freien Elektronenpaaren bzw. Anionen, z.b. F -, Cl -, OH -, CN - (anionisch, H2O, (nichtionisch Koordinative Bindung: anders als bei der Atombindung stammt das - Bindungselektronenpaar nur von einem Bindungspartner, Überlappung eines besetzten Orbitals des Liganden mit einem unbesetzten Orbital des Zentralteils - - die Zähnigkeit eines Liganden beschreibt die Anzahl der Koordinationsstellen des Liganden mit dem Zentralatom 1-einzähnig: 1 Bindung zum Zentralatom 2-zweizähnig: 2 Bindungen zum Zentralatom - Koordinationszahl: Anzahl der an das Zentralatom gebundenen Liganden - 18-Elektronen-Regel: Bestreben der Übergangsmetalle, durch Komplexbildung Elektronenkonfiguration des nächsten Edelgases zu erreichen - es existieren aber auch zahlreiche Komplexe mit anderen Elektronenzahlen (Platzgründe, ungerade Elektronenzahl u.ä. verhindern Erreichen der Edelgaskonfiguration - Beschreibung des Wesens der Komplexbildung auf der Grundlage verschiedener Theorien möglich, z.b. Ligandenfeldtheorie Molekülorbitaltheorie - Moleküle als einzähnige Komplexliganden: H2O Einwertige Alkohole ROH Ether ROR` Amine ; R2 Kohlenmonoxid CO - Anionen als Komplexliganden: Halogenide F -,Cl -,Br - Hydroxid-Ion OH - Thiolat- Ion RS - 1
2 Thiosulfat-Ion S2O 2- Cyanid-Ion CN - Rhodanid- (Thiocyanat--Ion SCN - Isothiocyanat -Ion NCS - rboxylat-ion R - sind organische Moleküle, die über mehrere Koordinationsstellen mit einem Zentralatom verbunden sind = mehrzähnig - vorrangig 2- oder -zähnig, auch oder mehrzähnig möglich Substanz Struktur Chelatcharakter Zähnigkeit Ethylendiamin EDTA Ethylendiamin tetra essigsäure Glycin H 2 N 2 - OOC - OOC N N COO- EDTA - -Komplexierung über die freien Elektronenpaare am Stickstof 2 -Einsatz als Dinatriumsalz -bei vollständiger Protonenabgabe 6-zähnig -Koordinatiosstellen: Aminogruppen roxylatfunktionen -bei vollständiger Protonenabgabe 2- zähnig -Koordinationsstellen: Aminofunktion rboxylatgruppen (s.abb 1.1 max. 6 ph-wertabhängig 2 ph-wertabhängig 2
3 Substanz Struktur Chelatcharakter Zähnigkeit Tartrat-Ionen 2 HO HO CH CH -Koordinationsstellen rboxylatgruppen ph-wert-abhängig Porphyrin (siehe Abb 1.2 Tetrapyrrolsystem im Hämoglobin Wasser H2O -nicht vorhanden 1 Cyanidion CN - -nicht vorhanden 1 Kohlenmonoxid CO -nicht vorhanden 1 Aufgabe 2 Chelatoren = mehrzähnige Liganden Ethylendiammin, EDTA, Glycin, Porphyrin, Tartrat-Ionen, Citrat-Ionen Aufgabe Namen von Komplexen [Ag(2 ]Cl [Cu( ] K [ Fe(CN6] Diamminsilber(Ichlorid Tetramminkupfer(IIsulfat Kaliumhexacyanoferrat(II Aufgabe Mehrzähniger Ligand von einem Molekül gehen mehrere koordinative Bindungen aus Vgl. Aufg. 2 Aufgabe Formeln von Komplexen Kaliumhexacyanidooferrat-(II K [ Fe(CN6] Kaliumpentacyanidonitrosylferrat-(III K2[Fe(CN(NO] Eisen-(III-hexacyanoferrat(II Fe [ Fe(CN6] Natriumtetrahydroxoaluminat (III Na [Al(OH] Natriumdithiosulfato-argentat(I Na[Ag(S2O 2 ] Aufgabe 6 Komplexbausteine [ C o( [ C o( Br] ] Br [ Co( [ Co( Br] 2 ] Br 2
4 bei Dissoziation in Wasser sind unterschiedliche Anionen nachweisbar Aufgabe 7 Schwerlöslichkeit und Komplexbildung in Konkurrenz Die Konzentration der -Ionen beträgt anhand der Schwerlöslichkeit: c ( 10,2 10 Aus der Komplexdissoziationskonstanten folgt die folgende -Ionen-Konzentration: Y 11 K D ( Y 2 10 Y ( Y Y Y sei10 K 2 10 in wässrig er Lösung 1 11 D Y Y ( , 10 6 Das CO schickt also mehr freie 2+ -Ionen in die wässrige Lösung als der Komplex. Diese freien Ionen werden in den weniger dissoziierten, aber löslichen Komplex überführt, das CO löst sich auf. Aufgabe 8 Berliner Blau Zentralatom: Fe Liganden: CN - Koordinationszahl: 6 Ionenbindung zwischen dem komplexen Teilchen und dem äußeren Fe Koordinative Bindung zwischen CN und dem inneren Fe Atombindung zwischen C und N im Liganden Aufgabe 9 hydrophil hydrophob Stoff Charakteristik Geeignetes Lösungsmittel Ethanol Dieser Stoff ist hydrophil Wasser Hexan Dieser Stoff ist hydrophob. Benzin Natriumchlorid Dieser Stoff ist hydrophil. Wasser Phenol Dieser Stoff ist hydrophil. Wasser bedingt geeignet Aufgabe 10 Dekantieren, Filtrieren, Zentrifugieren, Sieben, Destillieren, Sublimieren, Adsorbieren, Verteilen, Extrahieren, Gefrierpunktserniedrigung, Kristallisation, Chromatografie Aufgabe 11 Trockeneis, Schnee, Iod, mpher
5 Aufgabe 12 Oberphase ist wegen der Dichte Ether, Unterphase Wasser Wenn K=, müssen von 100 Teilen wegen des NERNST-Satzes 80 Teile in der Oberphase und 20 Teile in der Unterphase sein. Nach einer Verteilung sind also 80% in der Etherphase. K n n Oberphase Unterphase Aufgabe 1 Verteilung und Adsorption Aufgabe 1 Mobile Phase ist flüssig bzw. gasförmig. Aufgabe 1 Quotient aus Wanderstrecke der Substanz und der Wanderstrecke des Laufmittels
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