uebungsblatt 5_Lsg

Tutorium zur „Allgemeinen Chemie“
Aufgabenblatt V Lösungen
17.11.2006
1.
Wenden Sie die Regeln für die Benennung von Komplexen auf die
folgenden Beispiele an und bestimmen Sie jeweils die Oxidationsstufe des
Zentralions:
Na2[Fe(CO)4] → Dinatrium-tetracarbonylferrat(-II)
[Co(CN)2(NH3)2(H2O)2]+ → Diammindiaquadicyanocobalt(III)
[Ni(H2O)2(NH3)4]SO4 → Tetraammindiaquanickel(II)-sulfat
2.
Welchen Magnetismus (diamagnetisch oder paramagnetisch) zeigen
folgende Verbindungen:
[Fe(H2O)6]SO4: d6 high-spin, paramagnetisch
K4[Fe(CN)6]:
d6 low-spin, diamagnetisch
NaCl:
diamagnetisch
cis-Platin:
d8, diamagnetisch
3.
Leiten Sie die Aufspaltung der d-Orbitale für tetraedrische Komplexe und
trigonal-bipyramidale Komplexe her! Wie groß ist die Ligandenfeldaufspaltung im Tetraeder im Vergleich zu der im Oktaeder?
Tetraedrische Komplexe:
Orbitallappen zeigen in
Richtung der WürfelflächenMittelpunkte
→ d x 2 − y2 , d z 2 weiter von den
Orbitale zeigen in Richtung der
Mittelpunkte der Würfelkanten:
→ dxy, dxz, dyz näher an den
Liganden.
Liganden (schwarze Punkte)
entfernt.
Daraus ergibt sich folgendes Aufspaltungsschema für die d-Orbitale:
Trigonal-bipyramidale Komplexe:
Aufspaltung der d-Orbitale in 3 Niveaus: Die direkte Orientierung des
d z 2 -Orbitals in Richtung der axialen Liganden bewirkt dessen starke
Destabilisierung, während die entarteten dxz, dyz-Orbitale am schwächsten
mit den „Punktladungen“ (Liganden) wechselwirken und daher stabilisiert
werden. Die beiden Orbitale in der äquatorialen Ebene, dxy und d x 2 − y 2
werden schwach destabilisiert.
d z2
d x 2 − y2 , dxy
dxz, dyz
4a.
Erläutern Sie den Begriff „Chelat-Effekt“. Warum sind Chelatkomplexe
allgemein sehr stabil?
Höhere thermodynamische Stabilität von Komplexen mit mehrzähnigen
Liganden im Vergleich zu entsprechenden Komplexen mit einzähnigen
Liganden.
Grund: positive Reaktionsentropie: Erhöhung der Teilchenzahl:
L
L) +6L
→ M( L
M(L)6 + 3 L
3
Häufig auch energetisch günstiger.
4b.
Geben Sie Beispiele für Chelat-Liganden (min. zwei)!
Ethylendiamin, EDTA
Vgl. Lehrbuch
5.
Rubin ist ein Mineral, das im Wesentlichen aus Al2O3 (Korund) besteht.
Seine rote Farbe erhält Rubin durch den Einbau von Cr(III) in manche der
Oktaederlücken. Smaragd ist ein Mineral, das im Wesentlichen aus einem
Beryllium-Aluminium-Silikat besteht, in das an wenigen Stellen Cr(III)
anstelle Al(III) eingebaut ist. Die grüne Farbe von Smaragd kommt durch
die Cr(III) Ionen zustande. Warum kann ein und dasselbe
Übergangsmetall-Ion, das in beiden Verbindungen jeweils durch
Sauerstoff-Funktionen koordiniert ist, so verschiedene Farben
verursachen?
Die grüne Farbe des Smaragds kommt durch die Absorption von rotem
Licht (Komplementärfarbe zu grün) zustande. Die rote Farbe des Rubins
durch Absorption von blauem Licht. Blaues Licht hat eine höhere Energie
als rotes Licht. Folglich ist die Ligandenfeldaufspaltung im Smaragd
kleiner als im Rubin.
6.
Zeichnen Sie die Strukturen von:
XeF2, SF6, SF4, [XeF5]–, ClF3
F
F
Xe
F
F
F
F
,
F
F
F
F
F
S
S
F
F
F
,
F
,
F
Cl
Xe
F
F
;
F
F