сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Как из­вест­но, соли хрома, же­ле­за, ко­баль­та, меди и дру­гих ме­тал­лов в рас­тво­рах и в кри­стал­ли­че­ском со­сто­я­нии имеют ком­плекс­ную при­ро­ду. Это озна­ча­ет, что любое такое со­еди­не­ние со­сто­ит из внут­рен­ней сферы, в ко­то­рой ком­плек­со­об­ра­зо­ва­тель (ме­талл) не­по­сред­ствен­но свя­зан с ли­ган­да­ми (мо­ле­ку­ла­ми воды, ам­ми­а­ка или др.), и внеш­ней сферы, со­дер­жа­щей осталь­ные ча­сти­цы, свя­зан­ные с ком­плекс­ной ча­сти­цей чаще всего за счёт элек­тро­ста­ти­че­ско­го вза­и­мо­дей­ствия. Т. е. на­при­мер, фор­му­лу со­еди­не­ния со­ста­ва CoCl_3$ умно­жить на $ 5NH_3$ лучше пред­ста­вить в виде  левая квад­рат­ная скоб­ка Co левая круг­лая скоб­ка NH_3$ пра­вая круг­лая скоб­ка _5$Cl пра­вая квад­рат­ная скоб­ка Cl_2$, где ко­ор­ди­на­ци­он­ная (внут­рен­няя) сфера за­клю­че­на в квад­рат­ные скоб­ки, имеет заряд 2+, и в ней на­хо­дят­ся все мо­ле­ку­лы ам­ми­а­ка и один из ато­мов хлора:

Вы­яс­не­ние ме­ха­низ­ма пе­ре­хо­да ли­ган­дов из внут­рен­ней сферы во внеш­нюю и на­о­бо­рот, а также ре­ак­ции ком­плек­сов, про­ис­хо­дя­щие путем об­ме­на ли­ган­да­ми,  — глав­ная за­да­ча химии ко­ор­ди­на­ци­он­ных со­еди­не­ний. Ведь ли­ган­ды  — это и кис­ло­род, пе­ре­но­си­мый в виде ком­плек­са с же­ле­зом ге­мо­гло­би­на, и ка­та­ли­ти­че­ские про­цес­сы в живой при­ро­де, про­ис­хо­дя­щие в ко­ор­ди­на­ци­он­ной сфере ме­тал­лов; пе­ре­нос ле­карств в ор­га­низ­ме при по­мо­щи ком­плек­сов ме­тал­лов, тех­но­ло­ги­че­ские про­из­вод­ства ка­та­ли­ти­че­ской пе­ре­ра­бот­ки нефти. Ин­те­рес­ную осо­бен­ность при пе­ре­хо­де хлора из внут­рен­ней сферы во внеш­нюю имеет упо­мя­ну­тый выше ком­плекс с внут­рен­ней сфе­рой  левая квад­рат­ная скоб­ка Co левая круг­лая скоб­ка NH_3$ пра­вая круг­лая скоб­ка _5$Cl пра­вая квад­рат­ная скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 плюс пра­вая круг­лая скоб­ка $. Его ще­лоч­ной гид­ро­лиз опи­сы­ва­ет­ся урав­не­ни­ем  левая квад­рат­ная скоб­ка Co левая круг­лая скоб­ка NH_3$ пра­вая круг­лая скоб­ка _5$Cl пра­вая квад­рат­ная скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 плюс пра­вая круг­лая скоб­ка $ плюс OH в сте­пе­ни м инус $ = левая квад­рат­ная скоб­ка Co левая круг­лая скоб­ка NH_3$ пра­вая круг­лая скоб­ка _5$OH пра­вая квад­рат­ная скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 плюс пра­вая круг­лая скоб­ка $ плюс Cl в сте­пе­ни м инус $. Если этот гид­ро­лиз про­во­дить, дей­ствуя на ком­плекс рас­тво­ром NaOD в D_2$O, то после его окон­ча­ния во внут­рен­ней сфере по­лу­чив­ше­го­ся ком­плек­са об­на­ру­жи­ва­ют­ся два атома дей­те­рия. По­про­буй­те пред­ло­жить ме­ха­низм этой ре­ак­ции и объ­яс­ни­те ре­зуль­тат экс­пе­ри­мен­та.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ка­за­лось бы, всё оче­вид­но  — про­стое за­ме­ще­ние хлора гид­рок­си­лом в ко­ор­ди­на­ци­он­ной сфере (за­ря­ды опу­ще­ны):

Тогда от­ку­да взя­лись два дей­те­рия? По­сте­пен­ное «вы­дав­ли­ва­ние» ато­мов во­до­ро­да ам­ми­а­ка дей­те­ри­ро­ван­ной водой с уча­сти­ем щёлочи  — не ва­ри­ант, даже если это рас­пи­са­но не внут­ри ко­ор­ди­на­ци­он­ной сферы, а как пе­ре­ход амм­ми­а­ка в рас­твор, обмен дей­те­ри­ем и воз­врат ча­стич­но дей­те­ри­ро­ван­но­го ам­ми­а­ка в рас­твор (это то, что мас­со­во встре­ча­лось в ра­бо­тах, но про­ве­ря­ю­щие ста­ра­лись оце­нить любую ра­зум­ную (с точки зре­ния химии) ло­ги­ку). На­вер­ное, нужно пред­по­ло­жить, что D_2$O внед­ря­ет­ся в ко­ор­ди­на­ци­он­ную сферу пол­но­стью и сразу, а не в виде OD в сте­пе­ни м инус $. Пер­вое, что при­хо­дит в го­ло­ву, это ре­ак­ция при­со­еди­не­ния воды к двой­ной связи. Оста­ет­ся вы­яс­нить, от­ку­да бе­рет­ся двой­ная связь в таком ком­плек­се. Ме­ха­низм, ве­ро­ят­но, вклю­ча­ет от­щеп­ле­ние про­то­на от ам­ми­а­ка и об­ра­зо­ва­ние двой­ной связи ме­талл  — азот:

Такое про­ме­жу­точ­ное со­еди­не­ние с двой­ной свя­зью и оце­ни­ва­лось в пол­ный балл. Плюс ло­ги­ка ре­ше­ния. Ме­ха­низ­мы ли­ганд­ных об­ме­нов опи­са­ны во мно­гих кни­гах по ко­ор­ди­на­ци­он­ной химии. Дан­ный ме­ха­низм под­смот­рен в книге: М. Тоуб, Дж. Бер­джесс. Ме­ха­низ­мы не­ор­га­ни­че­ских ре­ак­ций. - М.: Бином, 2012. Она ни­чуть не по­те­ря­ла своей ак­ту­аль­но­сти и су­ще­ству­ет в элек­трон­ном виде.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Со­дер­жа­ние кри­те­рияБаллы
Вер­ная струк­ту­ра по­лу­ча­ю­ще­го­ся ком­плек­са4
Хи­ми­че­ски не­про­ти­во­ре­чи­вое пред­по­ло­же­ние о ме­ха­низ­ме, вклю­ча­ю­щее или не вклю­ча­ю­щее двой­ную связь4
Вер­ный ме­ха­низм4
Мак­си­маль­ная оцен­ка12