Комплексные (координационные) соединения широко распространены в живой и неживой природе, применяются в промышленности, сельском хозяйстве, науке, медицине.

Комплексные соединения — это сложные вещества, построенные из более простых по составу частиц (молекул или ионов), способных к самостоятельному существованию.

Среди комплексных соединений есть соли, например тетраиодомеркурат (ІІ) калия K₂[HgI₄]; кислоты типа гексахлороплатината(ІV) водорода H[PtCl₆]-, основания, такие как гидроксид тетраамминмеди(ІІ) [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

Существуют и нейтральные комплексы типа тетракарбонилникеля [Ni(CO)₄], не имеющие внешней сферы.

«Химия идет к своей цели, к своему совершенствованию разделяя, подразделяя и еще раз подразделяя тела, и мы не знаем, каков будет предел её успехов. Мы не можем, поэтому, утверждать, что то, что сегодня признаётся простым, действительно простое», — написал великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье в 1787 г.

1. Явление необычное, но объяснимое

Может ли слабая кислота способствовать образованию сильного основания? Что за абсурдный вопрос! Однако это происходит при добавлении к раствору фторида калия борной кислоты (гидроксида бора).

Доказательство можно получить с помощью раствора индикатора фенолфталеина: в исходном фториде калия он приобретает слабо-розовую окраску, а после добавления борной кислоты становится ярко-малиновым.

Почему?

2. Двойной эффект

Когда к диоксиду кремния, растёртому в порошок, прилили раствор фтороводородной кислоты, он постепенно растворился. Образовалась бесцветная жидкость, над поверхностью которой появился, а потом исчез белый дымок.

Эту жидкость решили упарить в платиновой чашке, считая, что избыток летучей фтороводородной кислоты при этом будет удалён и останется только синтезированное из диоксида кремния вещество.

Однако, после удаления жидкости никакого вещества не обнаружилось, чашка оказалась пустой!

Что же произошло в растворе?

3. Он растворяется!

Гидроксид бериллия Ве(ОН)₂ амфотерен, и при осаждении его из растворов солей следует избегать избытка щёлочи, так как может образоваться растворимый гидроксокомплекс Na₂[Be(OH)₄]. Поэтому, проводя обменную реакцию получения Ве(ОН)₂ из ВеС1₂, вместо NaOH решили использовать соду — карбонат натрия: раствор Na₂CО₃ из-за гидролиза тоже имеет щелочную среду.

Сначала в колбе появился белый осадок, но потом произошло неожиданное: при введении избытка Na₂CО₃ осадок растворился.

В чём была ошибка химиков?

4. Мостики и ядра

Безводный хлорид алюминия разительно отличается по свойствам от своего шестиводного «брата» — кристаллогидрата А1С1₃ • 6Н₂О: он летуч, имеет желтоватый цвет и проявляет каталитическую активность в целом ряде органических реакций. Молярная масса этого соединения оказывается «удвоенной» и отвечает формуле А1₂С1₆.

Как такое стало возможным?

5. «Закомплексованный» йод

В 1813 г. французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак был увлечён изучением химии йода, открытого всего два года назад. Он убедился, что йод практически нерастворим в воде. Кристаллы йода могут долго лежать на дне сосуда с водой, не изменяя её цвета и прозрачности. Но стоит только прилить в этот сосуд раствор йодида калия, как жидкость становится коричневой.

Если к части этой жидкости добавить гидроксид калия, то она обесцветится. Коричневую жидкость можно выпарить в вакууме при комнатной температуре. При этом образуются чёрные кристаллы, которые уже при небольшом нагревании начинают выделять фиолетовые пары йода и становятся бесцветными.

Как объяснить наблюдения Гей-Люссака?

6. Вода особого рода

Кристаллогидраты сульфата, хлорида и нитрата меди(ІІ) содержат соответственно 5, 2 и 6 моль воды на 1 моль соли. Ещё в начале XX века химики не представляли себе, что данные соединения — комплексные. Но постепенно туман неопределенности рассеялся.

Как связаны молекулы воды в этих комплексах?

7. Похищение золота

В 1848 г. с одного уральского прииска стало исчезать золото. Это обнаружилось зимой, вскоре после того, как туда завезли банки с цианидом натрия, чтобы травить крыс. Все попытки найти похитителя не увенчались успехом.

Охранники тщательно проверили даже вывозимый с прииска мусор, но там, пожалуй, не было ничего подозрительного, кроме бутылей с отработанной кислотой. Найти вора помогла случайность.

На скользкой улице поселка старателей сани управляющего задели работника «пробирной лаборатории», и тот выронил саквояж. Что-то разбилось, повалил дым...

Наутро около дома владельца саквояжа нашли пустые бутыли с надписью «отработанная кислота», а в погребе обнаружили целую лабораторию: коробки с цинковой пылью, склянки с соляной кислотой, колбы, воронки и даже... золотой порошок, упакованный и подготовленный к отправке на чёрный рынок. Эксперт-химик уличил вора.

На чём были основаны выводы эксперта?

8. Медная радуга

Тёмно-коричневые кристаллы хлорида меди(ІІ) начали растворять в воде. Цвет раствора сначала был коричневым, потом, по мере разбавления, он стал зелёным, сине-зелёным и, наконец, голубым — точно таким же, как раствор сульфата меди(ІІ).

Чем объяснить изменение окраски?

9. Загадочная «соль Цейзе»

В 1827 г. датский химик-органик Вильям Кристофер Цейзе решил получить для одной из своих работ тетрахлороплатинат калия K₂[PtCl₄], малорастворимый в этаноле. Чтобы достичь как можно более полного осаждения комплексной соли, Цейзе решил провести реакцию:

H₂[PtCl₄] + 2КС1 = K₂[PtCl₄] + 2НС1

в спиртовой среде.

Однако вместо красно-коричневых кристаллов K2[PtCl4] выпал жёлтый осадок. Химический анализ показал, что в его состав входят не только хлорид калия и дихлорид платины, но также вода и этилен.

Коллеги и современники Цейзе (например, немецкий химик Юстус Либих), увидев формулу КС1 • PtCl₂ • С₂Н₄ • Н₂О, объявили её «плодом больного воображения».

Какова на самом деле формула «соли Цейзе»?

10. Чугаевские кольца

Русский химик Лев Александрович Чугаев в 1905 г. открыл реактив, носящий теперь его имя, для количественного и качественного определения никеля.

Что это за реактив и как он применяется?

11. Фиксаж и комплексы

Чтобы закрепить фотографическое изображение на плёнке, из неё надо удалить светочувствительные соли — галогениды серебра. Это непростая задача: ведь эти соли малорастворимы.

Самые первые «фотоматериалы» были изготовлены Карлом Шееле в 1784 г. и включали хлорид серебра AgCl. Для их закрепления использовался раствор аммиака.

Однако аммиачный фиксаж не пригодился Луи Дагеру, который в 1839 г. изобрёл светочувствительные материалы на основе иодида серебра AgI; для их закрепления понадобилось использовать раствор гипосульфита — тиосульфата натрия Na₂S₂О₃.

Почему?

12. Ошибка технолога

В цехе получения азотной кислоты один из технологов решил «усовершенствовать» подачу газовой смеси в контактный аппарат, где шло окисление аммиака до оксидов азота.

Стеклянную трубку (колонку) тех¬нолог наполнил медными стружками, залил раствором аммиака и под¬соединил к газопроводу на входе контактного аппарата.

Уже через полчаса после начала пропускания аммиачно-воздушной смеси жидкость в колонке приобрела синий цвет. А из контактного аппарата вместо оксидов азота стали выходить аммиак, пары воды и азот.

В чем состояла ошибка горе-изобретателя?

13. Зеркало Либиха

В 1836 г. немецкий химик Юстус Либих впервые провёл «реакцию серебряного зеркала» и получил блестящее металлическое покрытие на стеклянной поверхности.

Для проведения этого процесса он брал нерастворимый в воде оксид серебра (І) и раствор формальдегида (формалин) или глюкозу. Кроме того, требовался реагент, который мог бы перевести Ag₂О в раствор в виде комплексного соединения.

Какой реагент использовал Либих для этой цели?

14. Квасцы и Мусин-Пушкин

Алюмокалиевые квасцы известны с давних времен. Арабские и европейские алхимики-аптекари использовали эту бесцветную соль как лекарство (в том числе как кровоостанавливающее средство при порезах и ранениях). Алюмокалиевые квасцы служили также сырьём для получения серной кислоты.

В 1800 г. российский химик и минералог Аполлос Аполлосович Мусин-Пушкин получил другие «квасцы», образующие не бесцветные, а темно-фиолетовые кристаллы октаэдрической формы.

Что это за вещество?

Подсмотреть ответы

Н.Г. Антонюк, кандидат химических наук, доцент, Национальный университет «Киево-Могилянская академия»