🎨 d-prvky a komplexní sloučeniny

Barevný svět

O čem to je

Hypermangan je fialový, modrá skalice modrá, rez hnědá, krev červená. Za skoro každou barvou v chemii stojí d-prvky – kovy ze středu periodické tabulky.

Tvoří zvláštní „sloučeniny se slupkou“ – komplexy. Komplex železa v krvi přenáší kyslík, komplexy v laboratoři pomáhají poznat kovy podle barvy.

Nové pojmy

d-prvky (přechodné kovy)Prvky 3.–12. skupiny. Postupně zaplňují orbitaly typu d v předposlední vrstvě. Všechny jsou kovy.železo, měď, zinek, chrom, mangan, stříbro, zlato
Oxidační číslo (OČ)Formální náboj atomu ve sloučenině. d-prvky jich mívají více – mohou odevzdat různý počet elektronů.Mangan: od II (MnSO₄) po VII (KMnO₄).

Typické vlastnosti

  • kovy s vysokou teplotou tání, vedou teplo i proud
  • více oxidačních čísel
  • barevné sloučeniny – elektrony v d-orbitalech pohlcují část viditelného světla
  • tvoří komplexy
  • často jsou katalyzátory (Fe, Pt, Ni, V₂O₅)

Spoj sloučeninu s barvou – otoč kartu.

  • KMnO₄ – fialová
  • K₂Cr₂O₇ – oranžová
  • K₂CrO₄ – žlutá
  • CuSO₄ · 5 H₂O – modrá
  • [Cu(NH₃)₄]²⁺ – tmavě modrá

Komplexy – kov ve středu kruhu

Představ si táborák (kov) a kolem něj v kruhu sedící lidi (molekuly nebo ionty). Každý z nich si „přisedl“ a přinesl si vlastní deku – elektronový pár.

Centrální atomAtom (většinou d-prvku) uprostřed komplexu.Cu v [Cu(NH₃)₄]²⁺
LigandMolekula nebo ion navázaný na centrální atom. Má volný elektronový pár, který „půjčí“ do vazby.NH₃, H₂O, CN⁻, Cl⁻
Koordinační vazbaVazba, kde oba elektrony páru dodá jen ligand. Centrální atom nabídne prázdný orbital.
Koordinační čísloKolik vazeb s ligandy centrální atom má (nejčastěji 4 nebo 6).
Do modrého roztoku CuSO₄ přiléváš amoniak. Roztok ztmavne do sytě modré. Co vzniklo?
Čtyři molekuly NH₃ se volnými páry navázaly na Cu²⁺: Cu²⁺ + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺. Centrální atom Cu, ligandy NH₃, koordinační číslo 4.
Jaké je koordinační číslo a OČ železa v [Fe(CN)₆]⁴⁻?
Ligandů CN⁻ je šest → koordinační číslo 6. Šest CN⁻ dá −6, celý ion má −4 → Fe má +2 → Fe^II.

Komplexy v živé přírodě

  • hemoglobin – komplex železa, přenáší kyslík v krvi
  • chlorofyl – komplex hořčíku (ten ale není d-prvek)
  • vitamin B₁₂ – komplex kobaltu
✗d-prvky mají vždy jen jedno oxidační číslo jako sodík.
✓d-prvky mají typicky více oxidačních čísel.

Elektrony v orbitalech s a d mají podobnou energii, takže atom jich může odevzdat různý počet – Fe II i III, Mn II až VII.

d-prvky (3.–12. skupina) jsou kovy s více OČ, barevnými sloučeninami a katalytickými účinky. Tvoří komplexy: centrální atom + ligandy spojené koordinační vazbou.

Názvosloví komplexů

O čem to je

Žlutá krevní sůl, Tollensovo činidlo, Fehlingův roztok – v laboratoři potkáš spoustu komplexů s dlouhými názvy jako „hexakyanidoželeznatan draselný“. Ve skutečnosti se ten název skládá jako stavebnice z pár dílků.

Nové pojmy

d-prvkyPrvky 3.–12. skupiny, zaplňují orbitaly d. Všechny jsou kovy, mají více oxidačních čísel a tvoří komplexy.
Komplexní částiceCentrální atom + ligandy, píše se do hranaté závorky. Může být kation, anion i neutrální.[Cu(NH₃)₄]²⁺, [Fe(CN)₆]⁴⁻
Ligand a koordinační vazbaLigand je částice s volným elektronovým párem. Ten pár celý „daruje“ centrálnímu atomu – vznikne koordinační vazba.
Koordinační čísloPočet vazeb centrálního atomu s ligandy.

Dílky názvu

LigandNázev v komplexu
H₂Oaqua
NH₃ammin
CN⁻kyanido
Cl⁻chlorido
OH⁻hydroxido

Počet ligandů: di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), hexa (6).

  • Komplexní kation → přídavné jméno s běžnou koncovkou podle OČ (-natý, -itý…).
  • Komplexní anion → podstatné jméno s koncovkou -an (-natan, -itan…).

Postup

Najdi komplex v hranaté závorce a spočítej náboj celé závorky.
Spočítej OČ centrálního atomu (náboj závorky − součet nábojů ligandů).
Číslovka + název ligandu + kmen kovu + koncovka podle OČ.
Kation, nebo anion? Podle toho přídavné, nebo podstatné jméno.
Pojmenuj [Cu(NH₃)₄]SO₄.
Síran SO₄²⁻ → závorka má náboj 2+. NH₃ je bez náboje → CuII. Komplex je kation → přídavné jméno: tetra + ammin + měďnatý. Síran tetraamminměďnatý.
Pojmenuj K₄[Fe(CN)₆].
Čtyři K⁺ → závorka má náboj 4−. Šest CN⁻ = −6 → Fe = +2 (II). Komplex je anion → -an: hexa + kyanido + železnatan. Hexakyanidoželeznatan draselný („žlutá krevní sůl“). Koordinační číslo 6.
Jaké OČ má Fe v [Fe(CN)₆]³⁻ a jak se jmenuje K₃[Fe(CN)₆]?
Ligandy −6, závorka −3 → Fe = +3. Hexakyanidoželezitan draselný („červená krevní sůl“).

Doplň chybějící dílek názvu.

Obecné vlastnosti d-prvků

  • všechno kovy, vysoké teploty tání, vodivé
  • více oxidačních čísel (Mn II–VII)
  • barevné sloučeniny: KMnO₄ fialový, K₂Cr₂O₇ oranžový, K₂CrO₄ žlutý, CuSO₄ · 5 H₂O modrý
  • katalyzátory
✗[Cu(NH₃)₄]SO₄ = tetraamminsíran měďnatý
✓Síran tetraamminměďnatý

Ligandy patří k centrálnímu atomu (Cu), ne k síranu. Název komplexního kationtu je přídavné jméno: tetraamminměďnatý.

Komplex = centrální atom + ligandy (koordinační vazba) v [ ]. Název: číslovka + ligand + kov; kation → -natý/-itý, anion → -natan/-itan. OČ dopočítej z náboje závorky.
🎈Vzácné plyny🪙Železo, měď, zinek a další kovy