Вопрос№23. Комплексные соединения. Комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сферы комплекса. Константа нестойкости. Биологическая роль комплексных соединений.

Комплексные соединения (лат. complexus — сочетание, обхват) или координационные соединения (лат. co — «вместе» и ordinatio — «упорядочение») — это частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами. Комплексообразователь обычно положительно заряжен и в таком случае именуется в современной научной литературе металлоцентром. Теория комплексных соединений (координационная теория) была предложена в 1893 г. А. Вернером.

Комплексные соединения мало диссоциируют в растворе (в отличие от двойных солей). Комплексные соединения могут содержать комплексный малодиссоциирующий анион ([Fe(CN)6]3−), комплексный катион ([Ag(NH3)2]+) либо вообще не диссоциировать на ионы (соединения типа неэлектролитов, например карбонилы металлов). Комплексные соединения разнообразны и многочисленны.

Применяются в химическом анализе, в технологии при получении ряда металлов (золота, серебра, металлов платиновой группы и др.), для разделения смесей элементов, например, лантаноидов.

Огромная область применения комплексов переходных металлов — каталитические процессы.

Комплексные соединения играют большую роль в жизнедеятельности организмов; например, гемоглобин, хлорофилл являются комплексными соединениями.

Вопрос№24.

Окислительно-восстановительные реакции. Окислители и восстановители, их положение в ПС элементов. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-восстановительные процессы в живом организме.

Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Изменение степени окисления связанно с оттягиванием или перемещением электронов.

Рассмотрим основные положения теории окислительно-восстановительных реакций.

1. Окислением называется процесс отдачи электронов атомом. При окислении степень окисления повышается.

2. Восстановлением называется процесс присоединения электроном атомом. При восстановлении степень окисления понижается.

3. Атомы, отдающие электроны, называются восстановителями. Во время реакции они окисляются. Атомы, присоединяющие электроны, называются окислителями. Во время реакции они восстанавливаются. Так как атомы входят в состав определенных веществ, то и эти вещества соответственно называются восстановителями или окислителями.

4. Окисление всегда сопровождается восстановлением, и наоборот, восстановление всегда связано с окислением.

Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.

Восстановители и окислители могу быть как простыми веществами, т.е. состоящими из одного элемента, так и сложными.

В соответствии с их местом в периодической системе элементов, атомы большинства металлов содержат на внешнем энергетическом уровне 1-2 электрона. Поэтому в химических реакциях они отдают валентные электроны, т.е. окисляются. Металлы обладают восстановительными свойствами.

В периодах с повышением порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ понижаются, а окислительные возрастают и становятся максимальными у галогенов. Так, например, в восьмом периоде натрий – самый активный в периоде восстановитель, а хлор – самый активный в периоде окислитель.

У элементов главных подгрупп с повышением порядкового номера усиливаются восстановительные свойства и ослабевают окислительные. Лучшие восстановители – щелочные металлы. Лучшие окислители – галогены. Элементы 4-7 групп (неметаллы) могут как отдавать, так и принимать электроны и проявлять восстановительные и окислительные свойства. Исключение составляет фтор. Он проявляет только окислительные свойства, так как обладает наибольшей относительной электроотрицательностью.

Элементы побочных подгрупп (четных рядов больших периодов) имеют металлический характер, так как на внешнем уровне их атомов содержится 1-2 электрона. Поэтому их простые вещества являются восстановителями. Таким образом, в отличие от простых веществ металлов, выступающих в роли восстановителей, простые вещества – неметаллы проявляют себя и как окислители, и как восстановители.

Окислительно-восстановительные процессы в живом организме.

Из 100 с небольшим известных в настоящее время химических элементов в живых организмах найдено более 70. Многочисленные макро- и микроэлементы, образующие живую материю присутствуют в виде различных соединений. Около 98% массы биосферы составляют четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот. Примерно 75% биомассы составляет вода. Значение воды в организме очень велико: она служит растворителем, участвует в образовании структурных молекул органических веществ, является непосредственным участником многих химических реакций. Вторым после воды по количественному содержанию, но, несомненно, первым по значению классом соединений являются белки. В среднем можно принять, что в сухом веществе организмов содержится 40-50% белка. Основными типами соединении, входящих в состав живых организмов, являются: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, вода, минеральные соли. Кроме них в составе организмов присутствуют некоторые другие органические вещества: карбоновые кислоты, углеводороды, амины, спирты, альдегиды. И, наконец, в отдельные группы должны быть выделены вещества, присутствующие в тканях живых организмов, как правило, в небольших количествах, но играющие первостепенную роль в регуляции всего обмена веществ: гормоны, ферменты, витамины, антибиотики и т.п. Их иногда объединяют в группу биологически активных соединений. Живой организм представляет собой огромную химическую фабрику, где ни на секунду не останавливается производство. Постоянно происходит синтез, распад, окисление, выделение тех или иных химических веществ, благодаря которому организм живет, так как одним из признаков живого является постоянный обмен веществ и энергии с окружающей средой. Огромное место в этих процессах отведено окислительно-восстановительным реакциям.