מתחמי כימיה של תיאום

1. מתחמי ניקל וצבעים

1. Ni(H₂O)₆²⁺ קומפלקס(איור 1a)
   1. הכן פתרון 1 M של Ni(H₂O)₆²⁺ על ידי המסת NiSO₄ בנפח המתאים של מים.
   2. לדלל עוד יותר את הפתרון Ni(H₂O)₆²⁺על ידי הוספת 70 מ"ל של פתרון 1 M ל 1,000 מ"ל של מים deionized.
   3. חלק את Ni(H₂O)₆^{2 +} בין שבעה 400 מ"ל כות.
   4. תמיסה ניקל מימי לוקח על צבע ירוק בהיר מאז מים הוא ליגנד שדה חלש.
   5. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל אדומים נספגים, ומצדיק את ההפך, ירוק, אשר נצפה.
2. Ni(NH₃)₆²⁺ קומפלקס ( איור1b)
   1. מוסיפים תמיסה אמוניה מימית 5 M לכלוב ומערבבים.
   2. הפתרון מקבל צבע כחול עמוק, המציין את הפתרון הוא סופג אור כתום אשר גבוה יותר באנרגיה מאשר אור אדום.
   3. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל צהובים נספגים, ומצדיק את ההפך, כחול, אשר נצפה.
      1. אמוניה היא ליגנד שדה חזק יותר ממים, מה שמגביר את הפיצול בין מסלולי t_2g ו- e_g.
3. Ni(en)₃²⁺ complex ( איור1c)
   1. הוסיפו תמיסה של 30% אתילנדיאמין (en) לתרכובת Ni(H₂O) מימית₆²⁺ ותערבבו.
   2. הפתרון הופך בהדרגה מכחול בהיר לכחול לסגול כמו מולקולות אתילנדיאמין לתאם בהדרגה סביב מרכז המתכת בסופו של דבר ליצור Ni(en)^{3 +}.
   3. אתילנדיאמין הוא ליגנד חזק יותר ממים או אמוניה והוא בידנטאט. הצבע הסגול מציין שהתמיסה סופגת אור צהוב גבוה יותר באנרגיה מאשר אור כתום או אדום.
   4. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל צהובים נספגים, ומצדיק את ההפך, סגול, אשר נצפה.
4. Ni(dmg)₂²⁺ קומפלקס(איור 1d)
   1. דימתילגלוקסין (dmg) הוא ליגנד דו-נטי כי chelates מספר רב של מתכות. רק שתי מולקולות dmg נדרשות לכל מרכז מתכת כי Ni(dmg)₂^{2 +} יש גיאומטריה מנומר מרובע.
   2. הוסף 1% dmg למתחם מימי.
   3. צורות מזרז ורוד/אדום מלא, Ni(dmg) מסיס₂⁺ קומפלקס.
   4. ספקטרום שידור גלוי של המתחם אינו אפשרי, אך הצבע האדום מציין שאור ירוק נספג. ירוק הוא אנרגיה גבוהה יותר מאשר צהוב, כתום ואדום.
5. Ni(CN)₄^2- קומפלקס ( איור1e)
   1. יון ציאניד (CN^-) הוא מונודנטאט, אבל ליגנד שדה חזק מאוד, אשר גם יוצר מתחמים מרובע-planar עם ניקל (II).
   2. הוסף פתרון KCN של 1 M.
   3. צהוב Ni(CN)₄^2- מורכב צורות כמעט מיד.
      1. הערה: עבודה עם מלחי ציאניד חייבת להיעשות בזהירות רבה. תוספת של חומצה עלולה לגרום להיווצרות של גז ציאניד.
   4. ציאניד הוא ליגנד חזק יותר מכל ליגנדים אחרים כי יש σ מליטה מהליגנד למתכת וקשר π מהמתכת לליגנד. הצבע הצהוב מציין שהתמיסה סופגת אור כחול, שהוא בעל אנרגיה גבוהה יותר מירוק, צהוב, כתום ואדום.
   5. ספקטרום הספיגה מצביע על אורכי גל צהובים נספגים, ומצדיק את ההפך, סגול, אשר נצפה.

2. חוזק ליגנד

1. על פי הסדרה הספקטרוכימית, חלק מהליגנדים הם שדה חזק יותר מאחרים, התואמים את גודל הפיצול של d-orbitals של יון המתכת המרכזי.
2. ליגנדים חזקים יותר של שדות מחליפים ליגנדים חלשים יותר בפתרון.
3. פתרון מימי של ניקל סולפט נראה ירוק בהיר כי Ni(H₂O)₆^{2 +} צורות מורכבות.
4. הוסף ברצף פתרונות של אמוניה, אתילנדיאמין, דימתילגליוקסים וציאניד לתמיסה המכילה ניקל תוך כדי ערבוב.
5. לאחר כל תוספת, הצבע הקודם נעלם והצבע החדש מופיע.
6. שינוי הצבע מציין היווצרות של קומפלקס תיאום חדש המונע על ידי כוחו של הליגנד. אלה יכולים להיות לכמת על ידי קבוע שיווי המשקל עבור כל תגובה:
   Ni(H₂O)₆²⁺(aq) + 6 NH₃ (aq) → Ni(NH₃)₆²⁺ (aq) + 6 H₂OK_eq = 1.2 x 10⁹
   Ni(NH₃)₆²⁺ (aq) + 3 en(aq) → Ni(en)₃²⁺ (aq) + 6 NH₃ (aq)K_eq = 1.1 x 10⁹
   Ni(en)₃²⁺ (aq) + 2 Hdmg(aq) → Ni(dmg)₂ (s) + 3 en(aq) + 2 H⁺ (aq)K_eq = 1.35 x 10⁵
   Ni(dmg)₂ (s) + 4 CN^- (aq) - → Ni(CN)₄^-2 (aq) + 2 dmg^- (aq)K_eq = 6.3 x 10⁷
7. קבוע שיווי המשקל בכל תגובה הוא גדול מאוד (>1), המציין כי התגובות הן כל המוצר מונע.

איור 1. מבנים של ניקל (II) מתחמי תיאום a-e.