Propriétés et réactions des éléments et composés du bloc D - Session 2

Lorsqu'un ion de métal de transition est entouré de ligands, l'interaction entre l'ion métallique et le ligand provoque une distorsion de la symétrie des orbitales d des ions métalliques. Cette distorsion est due à la répulsion entre les électrons des orbitales d et les électrons des ligands. La répulsion provoque la division des orbitales d en deux niveaux d’énergie différents. Les niveaux d'énergie sont nommés t2get eg. Le t2gLe niveau possède trois orbitales d à faible énergie. Le egLe niveau possède deux orbitales d à haute énergie.

Le symbole ∆désigne la différence d'énergie entre les niveaux d'énergie t2g et eg. La différence énergétique ∆entre les deux ensembles d'orbitales d détermine la couleur du complexe. Lorsqu'un photon de lumière frappe le complexe, il peut être absorbé par un électron dans l'une des orbitales t2g. L'énergie du photon absorbé doit être la même que la différence d'énergie entre les niveaux t2g et eg. L'énergie absorbée provoque le saut de l'électron du niveau t2g au niveau eg. Cela entraîne un espace vide ou un trou au niveau t2g.

Le trou dans le niveau t2g peut être comblé par un électron provenant de l'un des ligands. Cet électron de ligand libère de l'énergie sous forme de photon de lumière. L’énergie libérée dans ce processus doit également être la même que la différence d’énergie entre les deux niveaux d’énergie orbitaux d. La couleur du photon libéré est complémentaire du photon absorbé, ce qui signifie qu'il a la couleur opposée. La couleur du photon libéré est la couleur du complexe de coordination donné. Cela signifie que si l'électron en orbitale d absorbe la lumière rouge, la couleur du complexe de coordination sera verte.

Nous allons maintenant discuter de la manière de nommer les complexes de coordination. Comme nous le savons, dans un composé inorganique, constitué de cations et d’anions, le cation est nommé en premier. Par exemple, dans le chlorure de sodium, le sodium est un cation et le chlorure est un anion. Les complexes de coordination sont de deux types. Un type est constitué d’un cation complexe et d’un anion simple. Hexaaminecobalt (III) Chloride, ou [Co(NH₃)₆]Cl₃est un exemple de tels complexes. Il se compose de Hexaaminecobalt (III) Chloridecation et anion chlorure.

Discutons des règles de dénomination de tels complexes. Tout d’abord, nous allons identifier l’ion métallique central. Après cela, nous trouverons l’état d’oxydation de l’ion métallique central. Par exemple, dans le cas de hexaaminecobalt(III) cation, qui est [Co(NH₃)₆]⁺³, le cobalt est l'ion métallique central. Ici, l’état d’oxydation du cobalt est positif trois. Après cela, nous identifierons les ligands. Dans cet exemple, le ligand est l'ammoniac N H three. Le ligand peut être neutre ou chargé négativement ou positivement.

Pour les ligands chargés négativement, oest ajouté à la fin de leur nom. Par exemple, si le ligand est un ion chlorure, le nom du chlorure sera écrit chlorido. Les ligands neutres n'ont pas de terminaison spéciale. Certains d’entre eux ont des noms spéciaux. H₂Oest nommé aqua. NH₃est nommé ammine. Dans le cas de ligands chargés positivement, ium est ajouté à la fin de leur nom. ⁺NH₂-NH₂est nommé hydrazinium. Dans [Co(NH₃)₆]⁺³, le ligand est NH₃. C'est un ligand neutre. On l'appelle ammine.

Nous allons maintenant compter le nombre de ligands. Pour deux, trois, quatre, cinq et six ligands du même type, nous utilisons les préfixes di, tri, tétra, penta et hexa. S'il existe plusieurs formes de ligands, ceux-ci sont nommés par ordre alphabétique. Maintenant, en combinant toutes les choses ensemble, nous allons d’abord écrire le numéro et le nom du ligand dans l’ion complexe. Après cela, nous écrirons le nom de l’ion métallique central. Le nom de l’ion métallique central est écrit tel quel. Après cela, nous écrirons l’état d’oxydation de l’ion métallique entre parenthèses. Le nom de [Co(NH₃)₆]⁺³est hexaaminecobalt(III) ion.

Le nom du cation complexe est maintenant complet. Comme nous le savons, un anion chlorure y est attaché. Donc le nom de [Co(NH₃)₆]Cl₃est le chlorure d'hexaaminecobalt(III). Il existe un autre type de complexes de coordination constitués d'un cation simple et d'un anion complexe. Dans de tels cas, nous écrirons d’abord le nom du cation simple. Après cela, nous suivrons les mêmes règles pour nommer les anions complexes que celles décrites précédemment, à l'exception du nom de l'ion métallique central. Nous ajouterons ate à la fin du nom de l'ion métallique central. Par exemple, le nom de Na₃[Co(CN)₆]N A three C O C N sixle complexe est l'hexacyanidoferrate de sodium (III).

On peut également écrire la formule d’un complexe de coordination à partir de son nom. Nous suivrons les mêmes règles que celles que nous avons apprises. Par exemple, essayons d’écrire la formule du complexe de tétracyanidocuprate de sodium (II). Comme nous pouvons le voir, le sodium est l’ion simple. Le tétracyanidocuprate (II) est l'ion complexe. Nous écrirons toujours la formule a de l'ion complexe entre crochets. Comme on peut le voir, tétracyanido indique qu’il existe quatre ligands cyanure. o est à l'extrémité du cyanure, ce qui montre que le cyanure est un ligand chargé négativement. Il y a donc quatre ligands cyanures. Les ligands sont écrits entre parenthèses.

Le cuprate indique que l'ion métallique central est le cuivre. mangé dans le cuprate montre que l'ion complexe est un anion. Le chiffre deux écrit en chiffres romains après le cuprate entre parenthèses (II) indique que l'état d'oxydation du cuivre est positif deux. Nous écrivons d’abord le symbole de l’ion métallique. Après cela, nous écrivons le symbole du ligand entre parenthèses. Nous mentionnons également le nombre de ligands. Après cela, nous les mettons tous les deux entre crochets.

Nous trouvons maintenant la charge de l’ion complexe entier. Comme nous le savons, la charge d’un ligand est négative. Ainsi, la charge globale de l’anion complexe est calculée comme étant négative deux. Dans notre exemple, le sodium est le cation. Ainsi, deux ions sodium sont écrits pour égaler la charge négative deux de l'anion complexe. La formule complète du complexe de coordination donné est illustrée. Pouvez-vous écrire la formule du chlorure de tétraaminecuivre (II) ?.

Le test de flamme est une technique d'analyse simple. Il est utilisé pour identifier les ions en fonction des couleurs caractéristiques qu'ils produisent lorsqu'ils sont chauffés dans une flamme. Dans cette méthode, une petite quantité de l’échantillon contenant l’ion est placée dans une flamme. La chaleur de la flamme provoque l’excitation des électrons de l’ion et leur passage à des niveaux d’énergie plus élevés. Lorsque les électrons reviennent à leurs niveaux d’énergie d’origine, ils libèrent de l’énergie sous forme de lumière. La couleur de la lumière émise par l’ion est caractéristique de l’ion dans l’échantillon.

Pour effectuer un test de flamme pour les ions, une petite quantité de l’échantillon est d’abord dissoute dans l’eau pour former une solution. Une petite quantité de la solution obtenue est ensuite appliquée sur une boucle de fil ou un bâton en bois et chauffée dans une flamme. La couleur de la flamme produite par l'ion est observée. Il est ensuite comparé à des couleurs de référence connues pour identifier l’ion. Les ions sodium donnent une couleur de flamme jaune-orange. Les ions potassium donnent une couleur de flamme violette. Les ions calcium donnent une couleur rouge orangé.

Le test de l'anneau brun est un test chimique utilisé pour détecter la présence d'ions nitrate dans une solution. Pour effectuer le test, une petite quantité de sulfate de fer FeSO₄est ajouté à la solution testée. Ensuite, l'acide sulfurique concentré est ajouté avec précaution sur le côté du tube à essai. Il forme une couche séparée au fond du tube. Si des ions nitrate sont présents dans la solution, un anneau brun se formera à l'interface entre les deux couches. Cela indique la présence d’ions nitrate.