ΑΡΧΕΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. 23. Τα μεταβατικά Στοιχεία και Ενώσεις Σύνταξης. Απόστολος Κ. Ρίζος. Καθηγητής Φυσικοχημείας Τμήματος Χημείας Πανεπιστημίου Κρήτης

Σχετικά έγγραφα
Θεωρία του δεσμού σθένους

Σύμπλοκα ιόντα και ενώσεις σύνταξης (Εισαγωγή)

Σύμπλοκα ιόντα ή σύμπλοκα

Σύμπλοκα. Nobel prize 1913

Μάθημα 25 ο. Ισχύς οξέων Θεωρία Οξέων κατά Lewis Τα σύμπλοκα Ορισμοί και Θεωρίες σχηματισμού συμπλόκων

Χημεία Ενώσεων Συναρμογής

Θεωρία του Κρυσταλλικού Πεδίου

ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ Α ΕΞΑΜΗΝΟ

ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ

Θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Μέθοδοι παρασκευής κλασικών συμπλόκων ενώσεων

Άτομο: Η μικρότερη μονάδα ενός στοιχείου που διατηρεί τις χημικές του ιδιότητες

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

1. (α) Ποιες είναι οι τιμές των κβαντικών αριθμών για το ηλεκτρόνιο. (β) Ποια ουδέτερα άτομα ή ιόντα μπορεί να έχουν αυτή την ηλεκτρονική διάταξη;

3.17 Σύμπλοκες Ενώσεις

9. Ενώσεις σύνταξης (ή ένταξης)

Μάθημα 20 ο. Το σχήμα των μορίων

Δομή και ισομέρεια ενώσεων σύνταξης

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Χημεία Ενώσεων Συναρμογής

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Γεωμετρία Μορίων Θεωρία VSEPR


ΧΗΜΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΙΙ : ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ (ΦΥΕ 12) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Ημερομηνία εξετάσεων: 3 Ιουλίου 2005

Μάθημα 11ο. Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση Πολυηλεκτρονιακών ατόμων-b

5. Οργανομεταλλικές Ενώσεις των ΜΜ

Ασκήσεις. Γράψτε μια δομή Lewis για καθένα από τα παρακάτω μόρια και βρείτε τα τυπικά φορτία των ατόμων. (α) CΟ (β) ΗΝO 3 (γ) ClΟ 3 (δ) ΡΟCl 3

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΘΕΜΑΤΑ ΑΠΟ ΠΜΔΧ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟ 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ (Υ4203) ΓΕΩΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΗΣ ΓΗΣ ΑΣΚΗΣΗ 2 η 1. Χημικοί δεσμοί και θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου (crystal field theory)

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Μάθημα 21 ο. Το σχήμα των μορίων. Θεωρία VSEPR. Θεωρία Δεσμού Σθένους- Υβριδισμός

ΣΥΜΠΛΟΚΑ. Πότε µια ένωση χαρακτηρίζεται ως σύµπλοκο;

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

ΤΕΛΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ (ΦΥΕ 12) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Ημερομηνία εξετάσεων: 10 Ιουνίου 2006

Θεώρημα Jahn Teller: Μια Απλουστευμένη Προσέγγιση

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ-ΔΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ-ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ-ΑΣΤΑΘΕΙΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΤΩΝ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Γιατί ο σχηματισμός του CΗ 4 δεν μπορεί να ερμηνευθεί βάσει της διεγερμένης κατάστασης του ατόμου C;

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Μοριακή Γεωμετρία Πολικότητα των Μορίων. Εισαγωγική Χημεία

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 4 η : Ιοντικοί Δεσμοί Χημεία Κύριων Ομάδων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

2

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΜΑΤΑ

Ζαχαριάδου Φωτεινή Σελίδα 1 από 21. Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Κεφάλαιο 1: Ηλεκτρονιακή δοµή του ατόµου


ΘΕΜΑ 1 ο 1. Πόσα ηλεκτρόνια στη θεµελιώδη κατάσταση του στοιχείου 18 Ar έχουν. 2. Ο µέγιστος αριθµός των ηλεκτρονίων που είναι δυνατόν να υπάρχουν

Ομοιοπολικός εσμός Θεωρία Lewis

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Πολυτεχνείο Κρήτης Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος. Υδατική Χηµεία. Σηµειώσεις

Χημεία Ενώσεων Συναρμογής

Κεφάλαιο 8. Ηλεκτρονικές Διατάξεις και Περιοδικό Σύστημα

Οι δομές, οι οποίες δεν περιέχουν τυπικά φορτία υψηλά (δηλαδή είναι 2) είναι:

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ Ι: Ο ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΙΑ ΠΡΩΤΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ. Παππάς Χρήστος Επίκουρος Καθηγητής

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

ΤΕΛΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ (ΦΥΕ 12) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Ημερομηνία εξετάσεων: 17 Ιουνίου 2007

7. ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ

ΔΟΚΙΜΑΣΙΑ ΠΡΟΟΔΟΥ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΜΕΡΟΣ Α' (Διάρκεια εξέτασης: 15 min)

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ (ΦΥΕ 12) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Ημερομηνία εξετάσεων: 1 Ιουλίου 2006

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ (ΦΥΕ 12) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Ημερομηνία εξετάσεων: 14 Ιουλίου 2007

πολώνεται δύσκολα πολώνεται εύκολα

Ομοιοπολικός Δεσμός. Ασκήσεις

Περίληψη 1 ου Κεφαλαίου

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

13. ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ

Εξαιρέσεις στις ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις

7. Μοριακή Γεωμετρία και Θεωρία του Χημικού Δεσμού

Κομβικές επιφάνειες. Από τη γνωστή σχέση: Ψ(r, θ, φ) = R(r).Θ(θ).Φ(φ) για Ψ = 0 θα πρέπει είτε R(r) = 0 ή Θ(θ).Φ(φ) = 0

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

6. Καρβονύλια ΜΜ. ! Η πιο σημαντική κατηγορία ΟΕ των ΜΜ

Μάθημα 22 ο. Θεωρία Δεσμού Σθένους- Υβριδισμός

Μοριακή δομή Ο2 σύμφωνα με VB διαμαγνητικό

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Και ο άνθρακας και το οξυγόνο έχουν σημαντικές τιμές ηλεκτροσυγγένειας. Να εξηγήσετε γιατί το άζωτο έχει σχεδόν μηδενική ηλεκτροσυγγένεια.

ΘΕΜΑΤΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. Το χρώμιο έχει τέσσερα φυσικά ισότοπα με τις εξής κλασματικές αφθονίες και ατομικές μάζες: 50 Cr, 4,35%, 49,9461 amu

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

3. Βασικές αρχές-b Σύμπλοκα Κινητική αντιδράσεων μεταλλικών συμπλόκων Σύμπλοκα μεταλλικών ιόντων στα φυσικά ύδατα

ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΙΙΙ. Prof. Dr. Maria Louloudi. Laboratory of Biomimetic Catalysis & Biomimetic Materials. Chemistry Department. University of Ioannina

ΤΡΙΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΠΛΕΙΑΔΕΣ ΜΕ ΔΕΣΜΟΥΣ Μ-Μ

Στο φάσμα εκπομπής του υδρογόνου η κόκκινη γραμμή στα nm οφείλεται στη μετάβαση από το n=3 στο n=2 ενεργειακό επίπεδο.

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

5. ΟΞΕΑ ΚΑΙ ΒΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Οξέα και βάσεις κατά Arrhenius

Θρέψη Φυτών. Ενότητα 10 η Η φυσιολογία της συναρμογής (μέρος α)

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Transcript:

ΑΡΧΕΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 23. Τα μεταβατικά Στοιχεία και Ενώσεις Σύνταξης Απόστολος Κ. Ρίζος Καθηγητής Φυσικοχημείας Τμήματος Χημείας Πανεπιστημίου Κρήτης e-mail: rizos@chemistry.uoc.gr, rizos@iesl.forth.gr Web: http://www.chemistry.uoc.gr/biopolymers/ax.htm Γραφείο: Γ206

Ενώσεις σύνταξης (Coordination Complexes) Alfred Werner* (1866-1919) 1893, 26 ετών: βασική ερμηνεία για τη δομή των συμπλόκων Βραβείο Nobel στη Χημεία, 1913 "in recognition of his work on the linkage of atoms in molecules by which he has thrown new light on earlier investigations and opened up new fields of research especially in inorganic chemistry" Προσθήκη NH 3 σε CoCl 3 (aq) CoCl 3 + NH 3. CoCl 3 6NH 3, CoCl 3 5NH 3 CoCl 3 4NH 3, CoCl 3 3NH 3 Διαφορετική δραστικότητα με AgNO 3 *http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1913/werner-lecture.html

Werner - Θεωρία συναρμογής (Coordination Theory) NH 3 Cl Co NH 3 NH 3 Cl NH 3 NH 3 NH 3 Cl Ένωση Moles ιόντων Moles AgCl(s) CoCl 3. 6NH 3 CoCl 3. 5NH 3 CoCl 3. 4NH 3 CoCl 3. 3NH 3 4 3 3 2 2 1 0 0

Werner - Θεωρία συναρμογής (Coordination Theory) Έδειξε ότι οι ηλεκτρικές αγωγιμότητες των διαλυμάτων των συμπλόκων συμφωνούσαν με τις αναμενόμενες βάσει του αριθμού ιόντων που προέβλεπε η θεωρία του. Πρότεινε ότι τα σύμπλοκα αυτά κατά τη διάλυση τους στο νερό πρέπει να δίνουν διαφορετικό αριθμό ιόντων ανά τυπική μονάδα. Ένωση Moles ιόντων Moles AgCl(s) [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl [Co(NH 3 ) 3 Cl 3 ] 4 3 3 2 2 1 0 0

The basic postulates of Werner's theory Metal possess two types of valency: The primary or principal valency - corresponds to the oxidation state.; this is the ionizable valency. e.g. In [Co(NH 3 ) 5 Cl] 2+, Co has primary valency +3 and in [Ni(CO) 4 ], Ni has primary valency 0. A secondary nonionizable valency - Werner's secondary valence is always called coordination number. e. g. In In [Co(NH 3 ) 5 Cl] 2+, Co has secondary valence equal to 6 and in [Ni(CO) 4 ], Ni has secondary valence equal to 4.

Οι βασικές παραδοχές της θεωρίας του Werner The basic postulates of Werner's theory Primary valences are satisfied by negative ions whereas the secondary valences are satisfied by negative ions as well as neutral molecule or cations. The secondary valences are directed in space around the central metal ion in definite geometrical disposition.

Ενώσεις σύνταξης (συναρμογής) (Coordination Complexes) Το 1957 η Dorothy Crowfoot Hodgkin (1910 1994) προσδιόρισε τη μοριακή δομή της βιταμίνης B12 με X-ray crystallography. (Nobel Prize in Chemistry 1964) Co Vitamin B 12

Αίμη (Heme) Fe (II) Mg Χλωροφύλλη a

Ενώσεις σύνταξης (συναρμογής) (Coordination Complexes) Βιολογικά σύμπλοκα - αίμη

Ενώσεις μεταβατικών στοιχείων Σύμπλοκα συναρμογής Fe 3+ (aq) + 6CN - (aq) Fe(CN) 6 3- (aq) Lewis οξύ Lewis βάση Σύμπλοκο ιόν Ni 2+ (aq) + 6NH 3 (aq) Ni(NH 3 ) 6 2+ (aq) Lewis οξύ Lewis βάση Σύμπλοκο ιόν Αλληλεπίδραση Lewis οξέος / βάσης Ligand L M θετικό κέντρο (κεντρικού μετάλλου) Lewis βάση (δότης e-ζεύγους) Lewis οξύ (δέκτης e-ζεύγους) Το e - ζεύγος μόνο από το ligand Λιγότερο ισχυρός δεσμός το σύμπλοκο σπάει στα επί μέρους κομμάτια του π.χ., [Pt(NH 3 ) 2 (Cl) 2 ] Pt 2+ + 2NH 3 + 2Cl - Π.χ., Pt(NH 3 ) 2 (Cl) 2, [Cr(CO 3 ) 3 3- ], Ni(CO) 4

Οξειδωτικές καταστάσεις μεταβατικών Oxidation States of Transition Elements στοιχείων Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn +1 +1 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +5 +5 +5 +6 +6 +6 +7 3/7/01 Ch. 24 11

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 2+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 2+ Fe 2e - Fe 2+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 2+ Fe 2e - Fe 2+ [Ar]3d 6 4s 2 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 2+ Fe 2e - Fe 2+ [Ar]3d 6 4s 2 [Ar]3d 6 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 3+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 3+ Fe 3e - Fe 3+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 3+ Fe 3e - Fe 3+ [Ar]3d 6 4s 2 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα, και μετά τα (n-1)d e -

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Fe 3+ Fe 3e - Fe 3+ [Ar]3d 6 4s 2 [Ar]3d 5 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα, και μετά τα (n-1)d e -

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Co 3+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Co 3+ Co 3e - Co 3+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Co 3+ Co 3e - Co 3+ [Ar]3d 7 4s 2 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα, και μετά τα (n-1)d e -

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Co 3+ Co 3e - Co 3+ [Ar]3d 7 4s 2 [Ar]3d 6 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα, και μετά τα (n-1)d e -

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Mn 4+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Mn 4+ Mn 4e - Mn 4+

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Mn 4+ Mn 4e - Mn 4+ [Ar]3d 5 4s 2 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα, και μετά τα (n-1) d e -

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ιόντων μεταβατικών στοιχείων Ηλεκτρονική διαμόρφωση Mn 4+ Mn 4e - Mn 4+ [Ar]3d 5 4s 2 [Ar]3d 3 τα ns e - απομακρύνονται πρώτα, και μετά τα (n-1) d e -

Τα μεταβατικά στοιχεία έχουν διαφορετικές οξειδωτικές καταστάσεις στις ενώσεις συναρμογής Θυμηθείτε!!! E(3d) < E(4s) για τα ιόντα των μεταβατικών στοιχείων IE 1 (H) = 13.6 ev

Μεταβατικά στοιχεία

Ιδιότητες μεταβατικών στοιχείων

Αριθμός σύνταξης Αριθμός σύνταξης (συναρμογής) (Α.Σ.): # των δεσμών (bonding sites) των υποκαταστατών με το κεντρικό άτομο του μετάλλου. +

Υποκαταστάτες (Ligands) Μονοδοντικά (Monodentate or unidentate) 6 SCN - (aq) + Fe 3+ (aq) Fe(SCN) 6 3- (aq) :N C S: Fe εξαθειοκυανατοσίδηρος(iii) Δομή Οκταεδρική N C S NCS SCN Fe NCS SCN S C N

Πολυδοντικοί υποκαταστάτες (Polydentate Ligands) Διδοντικοί υποκαταστάτες Οξαλικό ιόν Αιθυλενοδιαμίνη (en) Πολυδοντικοί υποκαταστάτες Διαιθυλενοτριαμίνη (dien) Αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό ιόν Ονομάζονται και χηλικοί υποκαταστάτες (Chelates)

Υποκαταστάτες (Ligands) Οξαλικό ανιόν O O 2- C C O O * * * Δότες e Ορθο-φαινανθρολίνη HC * N * N αιθυλενοδιαμίνη CH 2 H 2 N CH CH C CH C C CH 2 NH 2 * * HC CH C CH CH

Αιθυλενοδιαμίνη (en)

Υποκαταστάτες (Ligands)

Υποκαταστάτες (Ligands) O EDTA O O C C CH 2 CH 2 N CH 2 CH 2 N CH 2 * * * O * * C CH 2 C O O * O O

Υποκαταστάτες (Ligands) EDTA

Κοινές γεωμετρίες συμπλόκων Αριθμός σύνταξης 2 Γεωμετρία Γραμμική Π.χ.: [Ag(NH 3 ) 2 ] +

Κοινές γεωμετρίες συμπλόκων Αριθμός σύνταξης Γεωμετρία 4 τετραεδρική (η πιο κοινή) Π.χ.: [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+, [FeCl 4 ] -

Κοινές γεωμετρίες συμπλόκων Αριθμός σύνταξης Γεωμετρία 4 Επίπ. τετραγωνική Π.χ.: [Ni(CN) 4 ] 2-

Κοινές γεωμετρίες συμπλόκων Αριθμός σύνταξης Γεωμετρία 6 οκταεδρική Π.χ.: [Co(CN) 6 ] 3-, [Fe(en) 3 ] 3+

Ισομερή Δομικά ισομερή Στερεοϊσομερή Ισομερή σύνταξης (συναρμογής Ισομερή σύνδεσης Γεωμετρικά Ισομερή Οπτιικά Ισομερή

Δομικά ισομερή Ισομερή συναρμογής Ισομερή σύνδεσης [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 vs. [Cr(H 2 0) 5 Cl]Cl 2 H 2 0

Στερεοϊσομερή Γεωμετρικά ισομερή cis trans trans cis Επίπεδη τετραγωνική οκταεδρική

Οπτική ισομέρεια Επίπ. τετραγωνική - όχι Τετραεδρική - ναί καθρέπτης A B \ / C F D είδωλο B A \ / C D F A B \ / C F D A B \ / C D F Αδύνατη η υπέρθεση

Οκταεδρική: έχει οπτικά ισομερή!!! MX 2 Y 2 Z 2 & MXYZABC X Z X Fe Z Y Y καθρέπτης X X Z Fe Y Z Y 180 Υπέρθεση ; Αδύνατη X Z Y Fe Z X Y Στροφή γύρω από τον X-Fe-Y άξονα

Υπέρθεση αδύνατη! Οπτική ισομέρεια

Θεωρία δεσμού σθένους στα σύμπλοκα Οι υποκαταστάτες (Ligands - Lewis βάσεις) σχηματίζουν δεσμούς (coordinate covalent bonds) με τα μεταλλικά κέντρα (Lewis οξέα). Το τροχιακό του υποκαταστάτη που περιέχει τα 2e επικαλύπτεται με ένα μη κατειλημμένο τροχιακό του μεταλλικού ατόμου. Σχέση υβριδισμού, μοριακής γεωμετρίας και μαγνητισμού. Εξήγηση των χρωμάτων των συμπλόκων ιόντων. π.χ., [Cr(H 2 O) 6 ] 3+, [Cr(H 2 O) 4 Cl 2 ] +

Θεωρία δεσμού σθένους στα σύμπλοκα Το τροχιακό του υποκαταστάτη που περιέχει τα 2e επικαλύπτεται με ένα μη κατειλημμένο τροχιακό του μεταλλικού ατόμου.

Θεωρία δεσμού σθένους στα σύμπλοκα Μέταλλο ή μεταλλικό ιόν: οξύ Lewis Ligand: βάση Lewis Υβριδισμός s, p, d τροχιακών Α.Σ. Γεωμετρία Υβρίδια 4 τετραεδρική sp 3 4 Επίπ. τετραγωνική dsp 2 5 6 Τριγ. διπυραμιδική οκταεδρική dsp 3 or sp 3 d d 2 sp 3 or sp 3 d 2

: Θεωρία δεσμού σθένους Π.χ. : [Co(NH 3 ) 6 ] 3+, διαμαγνητικό Co [Ar] 3d 7 4s 2 Co 3+ [Ar] 3d 6 3d 4s 4p 4d d 2 sp 3 οκταεδρική

Θεωρία δεσμού σθένους Π.χ.: [CoF 6 ] 3, παραμαγνητικό Co [Ar] 3d 7 4s 2 Co 3+ [Ar] 3d 6 3d 4s 4p 4d 4sp 3 d 2 οκταεδρική

Θεωρία δεσμού σθένους Π.χ.: [PtCl 4 ] 2, διαμαγνητικό Pt 2+ [Xe] 4f 14 5d 8 5d 6s 6p dsp 2 Επίπ. τετραγωνική

Θεωρία δεσμού σθένους Π.χ.: [NiCl 4 ] 2, Ni 2+ [Ar] 3d 8, παραμαγνητικό 3d 4s 4p 4sp 3 τετραεδρική

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου Μοντέλο ερμηνείας δεσμού των ενώσεων συναρμογής Εξηγεί τις ιδιότητες των ενώσεων συναρμογής Εστιάζεται στα ηλεκτρόνια των d-τροχιακών Ligands = σημειακά αρνητικά φορτία Προϋποθέτει ιοντικό δεσμό Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Οκταεδρικά σύμπλοκα - ενέργειες d-τροχιακών

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Οκταεδρικά σύμπλοκα ενέργειες d-τροχιακών

Οκταεδρικά σύμπλοκα ενέργειες d-τροχιακών

Οκταεδρικά σύμπλοκα ενέργειες d-τροχιακών

Οκταεδρικά σύμπλοκα ενέργειες d-τροχιακών

Οκταεδρικά σύμπλοκα ενέργειες d-τροχιακών

Ηλεκτρονική διαμόρφωση σε d-τροχιακά P Δ Κανόνας Hund Δ > P χαμηλού spin d 4 ενέργεια σύζευξης P (pairing energy considerations) Δ < P υψηλού spin d 4

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Θεωρία κρυσταλλικού πεδίου

Φασματοχημική σειρά

Φασματοχημική σειρά Μεγάλη Δ Ligands ισχυρού πεδίου (ισχυρής σύνδεσης) CN - > NO - 2 > SO3 2- > en > NH 3 > C 2 O 2-4 >H 2 O > OH - > F - > Cl - >Br - >NCS - > I - Αυξανόμενο Δ Μικρή Δ Ligands ασθενούς πεδίου (ασθενούς σύνδεσης)

Ligands ασθενούς και ισχυρού πεδίου d 6 σύμπλοκα: ισχυρού πεδίου -------- ασθενούς πεδίου ------ Δ Δ ----- -------- Υψηλού spin Χαμηλού spin

Επίπεδο τετραγωνικό κρυσταλλικό πεδίο Οκταεδρικό Επίπεδο τετραγωνικό

Τετραεδρικό κρυσταλλικό πεδίο Μέση ενέργεια d-τροχιακών

Ενέργεια Π.χ. Πόσα μονήρη e υπάρχουν στο [Fe(CN) 6 ] 3- ; Fe [Ar]3d 6 4s 2 Fe 3+ [Ar]3d 5

Ενέργεια Ενέργεια Π.χ. Το σύμπλοκο ιόν [Ni(CN 4 )] 2- είναι διαμαγνητικό. Να προβλέψετε τη δομή του. Ni [Ar]3d 8 4s 2 Ni 2+ [Ar]3d 8 Τετραεδρική: Επίπ. Τετραγωνική:

Ερμηνεία ιδιοτήτων A. Χρώμα: Τα σύμπλοκα απορροφούν συνήθως στο ορατό Ηλεκτρονικές μεταβάσεις d ηλεκτρονίων Που οφείλονται τα διαφορετικά χρώματα; B. Ταχύτητα αντιδράσεων Γρήγορη αντίδραση Cu(NH 3 ) 2+ 4 + 4H + Cu(H 2 O) 2+ 4 + 4NH + 4 Αργή αντίδραση Co(NH 3 ) 6 3+ + 6H + Co(H 2 O) 6 3+ + 6NH 4 + Παρ όλο που K eq = 3 x 10 21!!! Γιατί; Γ. Μαγνητικές ιδιότητες μέσω των d ηλεκτρονίων CoF 6 3- παραμαγνητικό αλλά το Co(NH 3 ) 6 3+ διαμαγνητικό. Γιατί;

Ερμηνεία ιδιοτήτων Δ. Δομές ενώσεων συναρμογής Μπορούμε να εξηγήσουμε αυτές τις δομές; Μπορούμε να εξηγήσουμε τις αλλαγές στη δομή όταν αλλάζει ο αριθμός οξείδωσης; Αριθμός συναρμογής 4 4 τετραεδρική E. Σταθερότητα των d τροχιακών Τα d 0, d 5 είναι σταθερά, όπως και τα d 3, d 6, d 8 ενώ το d 4 είναι ασταθές Γιατί; 6 Επίπεδη τετραγωνική οκταεδρική

Εξήγηση ιδιοτήτων Λαμβάνουμε υπ όψη : 1) Ο Α.Σ. = 6 ευνοείται έναντι του 4 (ο σχηματισμός δεσμού μειώνει την ενέργεια) 2) oct vs. tet vs. sqp μπορεί να επηρεάσει την ενέργεια 3) Η ισχύς του κρυσταλλικού πεδίου μπορεί να επηρεάσει τις τιμές του (αλληλεπιδράσεις μοριακών τροχιακών) Δομή 1) Η οκταεδρική δομή ευνοείται (6 δεσμοί) 2) Τα e - των d-τροχιακών μπορεί να επηρεάσουν τη δομή εξ αιτίας της υψηλής τους ενέργειας οκταεδρική επ. τετραγων. τετραεδρική d orbitals d 7 d 9 d 1 έως d 6 ευνοεί οκταεδρική d 9, d 10 ευνοεί οκταεδρική d 7, d 8 ευνοεί επίπ. τετραγωνική Π.χ.: Pt 2+ vs. Pt 4+ d 8 d 6 Επ. Τετραγ. Οκταεδρ. Τετραεδρική δομή λιγότερο πιθανή Το Ni αποτελεί εξαίρεση

Σταθερή διαμόρφωση d-τροχιακών e - σε * τροχιακό d 1,d 2,d 3 μηδενική άπωση e - d 4 Άπωση e - - e - d 5 ασθενούς πεδίου d 6 ισχυρού πεδίου d 7, d 8 επ. τετραγωνική

Χρώμα: οφείλεται σε ηλεκτρονικές διεγέρσεις d - e - 1) Το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το ligand (Το ποικίλει - αλληλεπιδράσεις μοριακών τροχιακών) e g 2) Το χρώμα αλλάζει με αλλαγή φορτίου του μετάλλου ( ποικίλει αυξανόμενος -δεσμός με αυξαν. φορτίο - αυξανόμενη αλληλεπικάλυψη) t 2g 3) Οκταεδρικά ασθενής μετάβαση (ελαφρά χρωμ. ενώσεις) (το κέντρο συμμετρίας κάνει τη μετάβαση απαγορευμένη ) 4) Τετραεδρικά ισχυρή μετάβαση (ισχυρά χρωμ. ενώσεις) (η έλλειψη κέντρου συμμετρίας κάνει τη μετάβαση επιτρεπτή ) 5) Οι απαγορευμένες μεταβάσεις (Spin Forbidden) είναι ασθενείς: π.χ. d 5 ασθενούς πεδίου h Το Spin πρέπει να αλλάξει!!! Πολύ δύσκολο: ασθενής μετάβαση

Επίδραση των Ligands στο χρώμα των ενώσεων συναρμογής

Επίδραση των Ligands στο χρώμα των ενώσεων συναρμογής

Μαγνητισμός: vs. P (άπωση e - ζευγών) αλλάζει τη διευθέτηση των e- στα d τροχιακά Fe(III) d 5 Fe F 6 3- Fe(CN) 6 3- mag [FeF 6 3- ] 2 x mag [Fe(CN) 6 3- ] 2) Co(II) vs. Co(III) Co(NH 3 ) 2+ 6 Co(NH 3 ) 3+ 6 d * d * d 7 d 6 d xy d xz d yz d xy d xz d yz παραμαγνητικό διαμαγνητικό Το Co 3+ σε σύγκριση με το Co 2+ έλκει περισσότερο την NH 3 και δίνει ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των d-τροχιακών οδηγώντας τα d * (e g ) σε υψηλότερη ενέργεια (μεγαλύτερη ενεργειακή διάσπαση των d-τροχιακών).

Μέτρηση μαγνητικής ροπής Μαγνητική επιδεκτικότητα m (Magnetic Susceptibility) Molar m = N 2 2 /3RT N=Avogadro s # R=Σταθερά αερίων T=απόλυτη θερμοκρασία = μαγνητική ροπή (magnetic moment) (Bohr Magnetons, Β.Μ.) = 2.824 [T m ] ½ B.M. = [n(n+2)] ½ B.M. n = # των ασύζευκτων e - (υποθέτοντας ότι η μ οφείλεται στα μονήρη e - ) Gouy Method No magnetic field Take measurement Turn on magnetic field paramagnetic: big increase in mass diamagnetic: slight decrease in mass

Κινητική: Αδρανή vs. δραστικά σύμπλοκα (αντιδρούν αργά) (αντιδρούν γρήγορα) π.χ. Το Co 3+ είναι αδρανές Γιατί ; Co(H 2 O) 6 3+ (aq) + 6NH 3(aq) Co(NH 3 ) 6(aq) + 6H 2 O K eq = 2.3 x 10 34 Co 3+ d 6 e- από τα αντιδρώντα πρέπει να μεταβούν στα υψηλότερης ενέργειας τροχιακά e g ( d *) E Co(H 2 O) 6 3+ + 6NH 3 μεταβατική κατάσταση OH 2 H 2 O OH 2 Co :NH 3 H 2 O OH 2 OH 2 E A, ενέργεια ενεργοποίησης (όσο πιο μεγάλη, τόσο πιο αργή η αντίδραση) Πορεία αντίδρασης Co(NH 3 ) 6 3+ (aq) + 6H 2 O

Ο σίδηρος Fe 2+ στην οξυαιμοσφαιρίνη Αίμη Σφαιρίνη

Αρτηριακό αίμα N N O 2 Fe N Ισχυρού πεδίου N N μεγάλη NH globin (protein) Σφαιρίνη Έντονο κόκκινο χρώμα (απορρόφηση πράσινου φωτός)

N N OH 2 Fe N NH N N Φλεβικό αίμα Ασθενούς πεδίου globin (protein) Σφαιρίνη μικρή Μπλε σκούρο χρώμα (απορρόφηση πορτοκαλί φωτός)