Определение пространственной структуры комплексных ионов

Задача 750. 

Определить пространственную структуру иона [Co(Cl)₄]^2- учитывая, что значение магнитного момента этого нона соответствует наличию в нем трех неспаренных электронов.

Решение:

На 3d – подуровне иона Cо²⁺ находятся семь электронов, из них три неспаренных:

Лиганд слабого поля (Cl) при образовании иона [Co(Cl)₄]^2- вызывает незначительное расщепление d – подуровня и энергия расщепления столь мала, что d – орбитали заполняются в соответствии с правилом Хунда. в соответствии со схемой:

В результате в ионе [Co(Cl)₄]^2- содержится семь электронов из них три неспаренных, которые и сообщают парамагнитные свойства. Электронная конфигурация иона Cо²⁺ (…3s²3p⁶3d⁷). Графическая схема заполнения электронами валентных орбиталей, в соответствии с правилом Хунда, будет иметь вид:

Ион [Co(Cl)₄]^2- парамагнитен, следовательно, в нём сохраняются три неспаренных электрона на d – подуровне, а акцепторные орбитали (эти орбитали обозначены крестиком) служат одна 4s- и три 4р – орбитали иона Cо²⁺:

Таким образом, образование иона [Co(Cl)₄]^2- сопровождается sp³ – гибридизацией АО меди. Пространственная структура этого иона – тетраэдр.

Ответ: Тетраэдр, парамагнитен.

Задача 751. 
Ион [Au(Cl)₄]^—  диамагнитен. Определить пространственную структуру этого иона.
Решение:
На 5d – подуровне иона Au³⁺ находятся восемь электронов, из них один неспаренный:

Лиганд слабого поля (Cl) при образовании иона [Au(Cl)₄]^— вызывает незначительное расщепление d – подуровня и энергия расщепления столь мала, что d – орбитали заполняются в соответствии с правилом Хунда:

В результате в ионе [Au(Cl)₄]^— содержится восемь электронов, все они спаренны, что и сообщает диамагнитные свойства. Электронная конфигурация иона Au³⁺ (…3s²3p⁶3d⁸). Графическая схема заполнения электронами валентных орбиталей иметь вид:

Ион [Au(Cl)₄]^— диамагнитен, следовательно, в нём сохраняются все спаренные электроны на d – подуровне, а акцепторные орбитали (эти орбитали обозначены крестиком) служат одна 6s-, две 6р и одна 5d –  орбитали иона Au³⁺:

Таким образом, образование иона [Au(Cl)₄]^— сопровождается dsp² – гибридизацией АО меди. Пространственная структура этого иона – плоский квадрат.

Ответ: Плоский квадрат, диамагнитен.

Задача 752. 
Парамагнетизм иона [Mn(CN)₆]^4- определяется единственным неспаренным электроном. Определить тип гибридизаций АО иона Mn²⁺.
Решение:
Электронная конфигурация иона Mn²⁺ (…3s²3p⁶3d⁵). Графическая схема заполнения электронами валентных орбиталей, в соответствии с правилом Хунда, будет иметь вид:

Лиганд сильного поля (СN) при образовании иона [Mn(CN)₆]^4- вызывает значительное расщепление d – подуровня и энергия расщепления столь значительна, что превысит энергию межэлектронного отталкивания спаренных электронов. В этом случае энергетически наиболее выгодно размещение пяти электронов d – орбитали на — подуровне и ни одного электрона на   в соответствии со схемой:

Ион [Mn(CN)₆]^4- парамагнитен, следовательно, в нём сохраняются четыре спаренных и один неспаренный электронов на d – подуровне, а акцепторные орбитали (эти орбитали обозначены крестиком) служат две 3d-, одна 4s- и три 4р – орбитали иона Mn²⁺:

Таким образом, образование иона [Mn(CN)₆]^4- сопровождается d²sp³ – гибридизацией АО меди. Пространственная структура этого иона – октаэдр.

Ответ: d²sp³ – гибридизация, октаэдр, парамагнитен.

Задача 753. 
Ион [Cr(H2O)6]³⁺ окрашен в зеленый цвет, а нон [Co(H₂O)₆]³⁺ — в красный цвет. Указать соотношение длин волн, отвечающих максимумам поглощения света этими нонами:
а) (Сr) > (Сo); б) (Сr) = (Сo); в) (Сr) < (Сo).
Решение:
Ион [Co(H₂O)₆]³⁺ окрашен в зелёный цвет, следовательно, основной цвет видимого спектра — красный. Красному цвету соответствует участок видимого спектра с длиной волны 647 – 710 нм.

Ион [Co(H₂O)₆]³⁺  окрашен в красный цвет, следовательно, основной цвет – зелёный, которому соответствует участок видимого спектра с длиной волны 490 – 575 нм.

Таким образом, соотношение длин волн, отвечающих максимумам поглощения света ионами Cr³⁺ и Co³⁺ равно: (647 — 710) > (490 — 575); (Сr) > (Сo).

Ответ: а).

Задача 754. 
Какие из перечисленных ионов бесцветны: 
а) [CuCl₂]^—; б) [CuCl₄]^2-; в) [ZnCl₄]^2-; г) [FeCl₄]^2-; д) [Cu(NH₃)₄]⁺; е) [Zn(NH₃)₄]²⁺?
Потому что: 1) в этих ионах центральный атом проявляет высшую степень окисленности; 2) в этих ионах центральный атом не проявляет высшей степени окисленности; 3) в этих нонах центральный ион имеет завершенную 3d — оболочку; 4) в этих нонах центральный нон имеет незавершенную 3d — оболочку.
Решение:
а) [CuCl2]-. Ион меди (I) имеет электронную конфигурацию (…3s²3p⁶3d¹⁰). Все 3d — орбитали заполнены, и переход электронов с —  на — подуровень не возможен, поэтому ион Cu⁺ бесцветен.

б) [CuCl₄]². Ион меди (II) имеет электронную конфигурацию (…3s²3p⁶3d⁹). Следовательно, на верхнем энергетическом уровне  имеется одна вакансия, т.е. имеется место для электрона. Поэтому возможен переход электрона с —  на — подуровень, что и определяет окраску иона Cu²⁺. 

в) [ZnCl₄]^2-. Ион цинка Zn2+ имеет электронную конфигурацию (…3s²3p⁶3d¹⁰). Все 3d — орбитали заполнены, и переход электронов с  на — подуровень не возможен, поэтому ион Zn²⁺ бесцветен.

г) [FeCl₄]^2-. Ион железа (II) имеет электронную конфигурацию (…3s²3p⁶3d⁶). Следовательно, на верхнем энергетическом уровне  имеются  ваканси, т.е. имеется место для электронов. Поэтому возможен переход электронов с    на — подуровень, что и определяет окраску иона Fe²⁺. 

д) [Cu(NH₃)₄]⁺. Ион меди (II) имеет электронную конфигурацию (…3s²3p⁶3d⁹). Следовательно, на верхнем энергетическом уровне  имеется одна вакансия, т.е. имеется место для электрона. Поэтому возможен переход электрона с    на — подуровень, что и определяет окраску иона Cu²⁺. 

е) [Zn(NH₃)₄]²⁺. Ион цинка Zn2+ имеет электронную конфигурацию (…3s²3p⁶3d¹⁰). Все 3d — орбитали заполнены, и переход электронов с   на — подуровень не возможен, поэтому ион Zn²⁺ бесцветен.

Ответ: а3; в3; д3; е3.