الكيمياء الجامعية — السنة الثانية · Bachelor Year 2

18الفلزات الانتقالية ومعقدات التناسق

في سنة 1893 شرع كيميائي في السادسة والعشرين، ألفرد فرنر، في تفسير لغز. يكوّن كلوريد الكوبالت(III) أربعة مركبات مع الأمونيا، $\ce{CoCl3.6NH3}$ و $\ce{CoCl3.5NH3}$ ومركبين صيغتهما $\ce{CoCl3.4NH3}$ ، أحدهما أخضر والآخر بنفسجي. ويرسّب نترات الفضة الكلوريدات الثلاثة في الأول دفعة واحدة، واثنين من الثاني، وواحدًا فقط من كل من الأخيرين. وجواب فرنر — ست مجموعات مثبتة حول الفلز عند رؤوس ثماني أوجه، والباقي خارجها — أسس كيمياء التناسق. ويوسّع هذا الفصل معقدات مجلد السنة الأولى لتشمل هندستها، ومتماكباتها، وأسماءها، وعدًّا للإلكترونات يتنبأ بكربونيلات الفلزات الموجودة.

ما تعرفه من قبل

مجلد السنة الأولى: المعقد، والذرة المركزية، والربيطة، والربيطة المتعددة المخالب، والمعقد المخلبي، وثوابت التكوين، وعدد التناسق؛ والتوزيعات الإلكترونية لأيونات الفلزات الانتقالية (تُفقد إلكترونات $n$ s أولًا)؛ وأحماض لويس وقواعده، والروابط التساندية؛ ونموذج VSEPR؛ وأعداد الأكسدة؛ والمتماكبات المرآوية. والفصل 13: مدارات d وترتيب المستويين 4s و3d.

محاليل مائية لمركبات فلزات انتقالية: من اليسار إلى اليمين، نترات الكوبالت(II)، وثنائي كرومات البوتاسيوم، وكرومات البوتاسيوم، وكلوريد النيكل(II)، وكبريتات النحاس(II) وبرمنغنات البوتاسيوم. وألوان محاليل الكوبالت والنيكل والنحاس مصدرها معقداتها المائية. (صورة: بنجاه بي إم إم 27، ملكية عامة، ويكيميديا كومنز.)

18.1 الفئة d

تعريف 18.1 (العنصر الانتقالي)

العنصر الانتقالي عنصر لذرته، أو لأحد أيوناته الشائعة، طبقة فرعية d ممتلئة جزئيًا. ويكون لأيون مثل هذا العنصر فيه $n$ إلكترونًا في مداراته d توزيع $d^n$ .

قضية 18.2 (عدّ إلكترونات d)

لأيون الفلز الانتقالي $\mathrm M^{m+}$ من الزمرة ذات الرقم $g$ (من 3 إلى 12) توزيع $d^n$ مع $n = g - m$ .

برهان. للذرة المتعادلة $g$ إلكترونًا بعد الغاز النبيل السابق، في المدارات $n$ s و $(n - 1)$ d. وفي الأيونات، تقع مدارات d تحت المدار s (المثال 13.15): فكل إلكترونات التكافؤ الباقية، وعددها $g - m$ ، إلكترونات d. ∎

مثلًا $\ce{Fe^2+}$ (الزمرة 8) توزيعه $d^6$ ، و $\ce{Cu^2+}$ (الزمرة 11) $d^9$ ، و $\ce{Co^3+}$ (الزمرة 9) $d^6$ ، و $\ce{Pt^2+}$ (الزمرة 10) $d^8$ .

18.2 الربائط

تعريف 18.3 (عدد المخالب)

عدد المخالب لربيطة هو عدد ذراتها المرتبطة بالذرة المركزية نفسها. والربيطة الأحادية المخلب ترتبط بذرة واحدة ( $\ce{H2O}$ ، $\ce{NH3}$ ، $\ce{Cl-}$ ، $\ce{CO}$ )، والربيطة الثنائية المخلب بذرتين (الإيثان-1،2-ثنائي الأمين، ويُكتب en؛ وأيون الإيثانديوات، ox). والربيطة الجسرية ترتبط بذرتين فلزيتين في آن واحد. والربيطة الثنائية الموقع يمكن أن ترتبط عبر إحدى ذرتين مختلفتين، مثل أيون النتريت (عبر N أو O) أو الثيوسيانات (عبر S أو N).

تعريف 18.4 (كرة التناسق)

كرة التناسق لمعقد هي مجموعة الذرة المركزية والربائط المرتبطة بها، وتُكتب بين قوسين معقوفين؛ أما الأيونات الواقعة خارج القوسين فأيونات مضادة، غير مرتبطة بالفلز.

ربائط مخلبية. يمينًا: الإيثان-1،2-ثنائي الأمين (en)، ثنائي المخلب عبر ذرتي النيتروجين. وسطًا: أيون الإيثانديوات (ox)، ثنائي المخلب عبر ذرتي أكسجين. يسارًا: أنيون edta، الذي يلتف حول أيون فلزي بذرتي نيتروجين وأربع ذرات أكسجين كربوكسيلاتية (سداسي المخلب).

18.3 أعداد التناسق والهندسات

اثنان وأربعة وستة هي أكثر أعداد التناسق شيوعًا. فالفضة(I) والذهب(I) تعطيان معقدات خطية ( $\ce{[Ag(NH3)2]+}$ )؛ وتكوّن أربع ربائط رباعي أوجه ( $\ce{[CoCl4]^2-}$ ، $\ce{[Zn(NH3)4]^2+}$ ) أو مربعًا ( $\ce{[PtCl4]^2-}$ ، $\ce{[Ni(CN)4]^2-}$ )؛ وخمس، هرمًا ثنائيًا مثلثي القاعدة ( $\ce{Fe(CO)5}$ )؛ وست، وهي الحالة الأكثر شيوعًا بفارق كبير، ثماني أوجه.

هندسات التناسق الشائعة (الفلز برتقالي، والربائط رمادية؛ والروابط المتقطعة تتجه إلى خلف الصفحة).

نموذج VSEPR، الذي يضع أزواج الإلكترونات للذرة المركزية على أبعد ما يمكن بعضها عن بعض، يخفق هنا: فأيون $d^8$ مثل $\ce{Pt^2+}$ يحمل أربعة أزواج من إلكترونات d وأربع ربائط، ومع ذلك فمعقداته مربعة، لا رباعية الأوجه ولا ثمانية الأوجه. فإلكترونات d ليست أزواجًا متمركزة تدفع الربائط: بل تتعلق طاقاتها بالهندسة على نحو يحسبه الفصل التالي.

قضية 18.5 (المعقدات المربعة المستوية $d^8$ )

المعقدات الرباعية التناسق لأيونات $d^8$ من السلسلتين الانتقاليتين الثانية والثالثة ( $\ce{Pd^2+}$ ، $\ce{Pt^2+}$ ، $\ce{Au^3+}$ ) مربعة مستوية.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

يأتي التفسير، أي انشطار مستويات d بفعل الربائط، في الفصل 19.

18.4 المتماكبات

تعريف 18.6 (متماكبات المعقدات)

في معقد ثماني الأوجه $\mathrm{MA_3B_3}$ ، يحمل المتماكب fac الربائط B الثلاث على وجه واحد من ثماني الأوجه، والمتماكب mer على خط زوال (ثلاثة مواضع في مستوٍ يمر بالفلز). ومتماكبات الارتباط تختلف بالذرة التي ترتبط عبرها ربيطة ثنائية الموقع. ومتماكبات التأين تتبادل ربيطة مع أيون مضاد، فتعطي أيونات مختلفة في المحلول.

قضية 18.7 (عدّ متماكبات ثماني الأوجه)

في ثماني الأوجه، للمعقد $\mathrm{MA_4B_2}$ متماكبان (cis وtrans)، وللمعقد $\mathrm{MA_3B_3}$ متماكبان (fac وmer)، وللمعقد $\mathrm M(\mathrm{AA})_3$ ، ذي الربائط الثلاث الثنائية المخلب، متماكبان مرآويان، $\Delta$ و $\Lambda$ .

برهان. في ثماني الأوجه يكون أي موضعين إما متجاورين (cis، $90^\circ$ ) وإما متقابلين (trans، $180^\circ$ ): ترتيبان للربيطتين B. ومن أجل ثلاث ربائط B، فإما ألا يكون أي اثنين منها في وضع trans (فتشغل وجهًا واحدًا: fac) وإما أن يكون زوج واحد بالضبط في وضع trans ( والثالثة cis بالنسبة إلى كليهما: mer)؛ ولا توجد ثلاثة مواضع متقابلة مثنى مثنى. ومن أجل $\mathrm M(\mathrm{AA})_3$ ، يمتد كل مخلب على موضعين cis؛ وتلتف المخالب الثلاثة حول المحور الثلاثي كشفرات مروحة، دائرة إما مع عقارب الساعة وإما عكسها حين يُنظر إليها على طول ذلك المحور: صورتان مرآويتان، غير قابلتين للتطابق لأن المعقد بلا مستوي مرآة. ∎

في الأعلى: المتماكبان cis وtrans للمعقد MA_4B_2 (الربائط B زرقاء)، والمتماكبان fac وmer للمعقد MA_3B_3 (B حمراء). في الأسفل: المتماكبان المرآويان لمعقد ثلاثي المخلب مثل [Co(en)3]3+، منظورًا على طول المحور الثلاثي، رسم تخطيطي: كل مخلب (قوس أزرق) يصل موضعًا علويًا بموضع سفلي، والثلاثة تدور في اتجاه () أو في الاتجاه الآخر (). — في الأعلى: المتماكبان cis وtrans للمعقد $\mathrm{MA_4B_2}$ (الربائط B زرقاء)، والمتماكبان fac وmer للمعقد $\mathrm{MA_3B_3}$ (B حمراء). في الأسفل: المتماكبان المرآويان لمعقد ثلاثي المخلب مثل $\ce{[Co(en)3]^3+}$ ، منظورًا على طول المحور الثلاثي، رسم تخطيطي: كل مخلب (قوس أزرق) يصل موضعًا علويًا بموضع سفلي، والثلاثة تدور في اتجاه ( $\Delta$ ) أو في الاتجاه الآخر ( $\Lambda$ ).

18.5 الأسماء وعدّ الإلكترونات

طريقة 18.8 (تسمية معقد)

في الصيغة، اكتب كرة التناسق بين قوسين معقوفين، الفلز أولًا، ثم الربائط؛ وشحنة المعقد خارجهما.
في الاسم، اذكر الربائط بالترتيب الألفبائي مع بادئات التضعيف (ثنائي، ثلاثي، رباعي؛ وبيس، وتريس لأسماء الربائط المركبة): تنتهي أسماء الربائط الأنيونية باللاحقة «-و» (كلوريدو، سيانيدو، أوكسيدو، هيدروكسيدو)، وتحتفظ الربائط المتعادلة بأسمائها (أكوا، أمين، كربونيل).
ثم الفلز، مع اللاحقة «-ات» إذا كان المعقد أنيونًا (حديدات، نحاسات، كوبالتات)، ورقم أكسدته بالأرقام الرومانية.
تُسمّى الكاتيونات قبل الأنيونات: فالمركب $\ce{[Co(NH3)6]Cl3}$ هو كلوريد سداسي أمين الكوبالت(III)، و $\ce{K4[Fe(CN)6]}$ هو سداسي سيانيدو حديدات(II) البوتاسيوم.

تعريف 18.9 (عدّ الإلكترونات)

عدد إلكترونات التكافؤ لمعقد هو عدد إلكترونات d لأيون الفلز مضافًا إليه الإلكترونات التي تقدمها الربائط (اثنان لكل زوج مانح). وتنص قاعدة الثمانية عشر إلكترونًا على أن المعقدات المستقرة لفلزات منخفضة حالة الأكسدة مع ربائط قوية الارتباط مستقبِلة لإلكترونات $\pi$ مثل $\ce{CO}$ تميل إلى أن يكون لها 18 إلكترون تكافؤ.

تعريف 18.10 (الهابتية)

الهابتية لربيطة هي عدد ذراتها المرتبطة بالفلز عبر نظام $\pi$ واحد متصل؛ وتُكتب $\eta^n$ : فالإيثين المرتبط برابطته $\pi$ هو $\eta^2$ ، وحلقة البنتاديينيل الحلقي المرتبطة بكربوناتها الخمسة كلها $\eta^5$ .

طريقة 18.11 (عدّ الإلكترونات)

أسند شحنات إلى الربائط بوصفها أنواعًا ذات طبقات مغلقة ( $\ce{Cl-}$ ، $\ce{H-}$ ، $\ce{C5H5-}$ ؛ و $\ce{CO}$ ، $\ce{PR3}$ ، $\ce{NH3}$ متعادلة) واستنتج حالة أكسدة الفلز.
عُدّ إلكترونات d للفلز، $n = g - m$ .
أضف إلكترونين لكل زوج مانح: زوج لكل ربيطة أحادية المخلب، وستة للمجموعة $\eta^5$ - $\ce{C5H5-}$ ، وستة للبنزين $\eta^6$ ، واثنان للألكين $\eta^2$ .
تُحسب الرابطة فلز–فلز إلكترونًا واحدًا لكل فلز.

قضية 18.12 (كربونيلات الفلزات)

للكربونيلات الثنائية المستقرة من السلسلة الانتقالية الأولى $\ce{Cr(CO)6}$ و $\ce{Fe(CO)5}$ و $\ce{Ni(CO)4}$ و $\ce{Mn2(CO)10}$ كلها 18 إلكترون تكافؤ لكل ذرة فلز.

برهان. الكروم(0)، $d^6$ ، مع ست ربائط CO: $6 + 12 = 18$ . والحديد(0)، $d^8$ ، مع خمس CO: $8 + 10 = 18$ . والنيكل(0)، $d^{10}$ ، مع أربع CO: $10 + 8 = 18$ . والمنغنيز(0)، $d^7$ ، مع خمس CO ورابطة Mn–Mn واحدة: $7 + 10 + 1 = 18$ ؛ أما $\ce{Mn(CO)5}$ الأحادي، بسبعة عشر إلكترونًا، فلا يوجد مركبًا مستقرًا، بل يتزاوج. وسبب تفضيل العدد 18 — تسعة مدارات تكافؤ للفلز، كل الرابطة منها وغير الرابطة ممتلئة — يُعطى في الفصل 19. ∎

يحمل الفيروسين، $\ce{Fe(\eta^5-C5H5)2}$ ، أيون حديد(II) ( $d^6$ ) بين أنيوني بنتاديينيل حلقي، يقدم كل منهما ستة إلكترونات: $6 + 12 = 18$ . وتخفق القاعدة في معظم معقدات حالات الأكسدة المرتفعة وفي كثير من المعقدات ذات الربائط الضعيفة: فللمعقد $\ce{[Ti(H2O)6]^3+}$ ثلاثة عشر إلكترونًا، وللمعقد $\ce{[Cu(H2O)6]^2+}$ واحد وعشرون.

لمحة تاريخية — فرنر وثماني الأوجه

اقترح ألفرد فرنر سنة 1893 أن للفلز، إلى جانب تكافئه، عدد تناسق من المجموعات المثبتة حوله مباشرة، وأن الكوبالت(III) يحمل ستًا منها عند رؤوس ثماني أوجه. ثم تنبأ بعدد المتماكبات التي ينبغي أن تكون لكل صيغة وأمضى عشرين سنة في تحضيرها؛ وفي سنة 1911 فصل معقدًا للكوبالت إلى متماكبيه المرآويين، مثبتًا أن الكيرالية لا تستلزم ذرة كربون. ونال جائزة نوبل في الكيمياء سنة 1913. (صورة شخصية من الحولية «جوائز نوبل»، 1914، ملكية عامة، ويكيميديا كومنز.)

18.6 تمارين

تمرين 18.1 ★

أعطِ توزيع $d^n$ للأيونات $\ce{Ti^3+}$ ، $\ce{V^3+}$ ، $\ce{Cr^3+}$ ، $\ce{Mn^2+}$ ، $\ce{Fe^3+}$ ، $\ce{Co^2+}$ ، $\ce{Ni^2+}$ و $\ce{Zn^2+}$ .

حل

حل التمرين 18.1.

$\ce{Ti^3+}$ $d^1$ ، $\ce{V^3+}$ $d^2$ ، $\ce{Cr^3+}$ $d^3$ ، $\ce{Mn^2+}$ $d^5$ ، $\ce{Fe^3+}$ $d^5$ ، $\ce{Co^2+}$ $d^7$ ، $\ce{Ni^2+}$ $d^8$ ، $\ce{Zn^2+}$ $d^{10}$ .

تمرين 18.2 ★

أعطِ عدد المخالب للماء، وللإيثان-1،2-ثنائي الأمين، ولأيون الإيثانديوات، ولربيطة edta ولأيون الثيوسيانات، وقل أيها ثنائي الموقع.

حل

حل التمرين 18.2.

الماء 1، وen 2، والإيثانديوات 2، وedta 6، والثيوسيانات 1؛ والثيوسيانات ثنائية الموقع (عبر S أو N).

تمرين 18.3 ★

سمِّ $\ce{[Cu(NH3)4]SO4}$ ، $\ce{K3[Fe(CN)6]}$ ، $\ce{[CoCl2(NH3)4]Cl}$ و $\ce{[Ni(CO)4]}$ .

حل

حل التمرين 18.3.

كبريتات رباعي أمين النحاس(II)؛ وسداسي سيانيدو حديدات(III) البوتاسيوم؛ وكلوريد رباعي أمين ثنائي كلوريدو الكوبالت(III)؛ ورباعي كربونيل النيكل(0).

تمرين 18.4 ★

تنبأ بهندسة $\ce{[Ag(NH3)2]+}$ ، $\ce{[CoCl4]^2-}$ ، $\ce{[PtCl4]^2-}$ و $\ce{[Fe(H2O)6]^2+}$ .

حل

حل التمرين 18.4.

خطي؛ رباعي الأوجه؛ مربع مستوٍ ( $d^8$ ، السلسلة الثالثة)؛ ثماني الأوجه.

تمرين 18.5 ★★

كم متماكبًا للمعقد المربع المستوي $\ce{[PtCl2(NH3)2]}$ ؟ ارسمها. (أحدها، السيسبلاتين، دواء مضاد للسرطان.)

حل

حل التمرين 18.5.

اثنان: cis (الكلوريدان متجاوران) وtrans (متقابلان). وفي رباعي الأوجه لن يكون إلا متماكب واحد.

تمرين 18.6 ★★

عُدّ إلكترونات التكافؤ في $\ce{Cr(CO)6}$ ، $\ce{Fe(CO)5}$ ، $\ce{Ni(CO)4}$ ، $\ce{V(CO)6}$ و $\ce{Mn2(CO)10}$ . أيها يخالف القاعدة، وكيف يسلك؟

حل

حل التمرين 18.6.

$\ce{Cr(CO)6}$ 18؛ $\ce{Fe(CO)5}$ 18؛ $\ce{Ni(CO)4}$ 18؛ $\ce{V(CO)6}$ : $5 + 12 = 17$ ؛ $\ce{Mn2(CO)10}$ 18 لكل ذرة منغنيز. ويخالف $\ce{V(CO)6}$ القاعدة: فهو بارامغناطيسي ويُختزل بسهولة إلى $\ce{[V(CO)6]-}$ ، الذي له 18.

تمرين 18.7 ★★

عُدّ إلكترونات التكافؤ في الفيروسين وفي الكوبالتوسين $\ce{Co(C5H5)2}$ . أيهما يتأكسد بسهولة، وإلى أي شيء؟

حل

حل التمرين 18.7.

الفيروسين: Fe(II) $d^6$ + 12 = 18. والكوبالتوسين: Co(II) $d^7$ + 12 = 19. ويفقد الكوبالتوسين إلكترونه الزائد بسهولة، فيعطي أيون الكوبالتوسينيوم $\ce{[Co(C5H5)2]+}$ ، الذي له 18.

تمرين 18.8 ★★

لمعقد النيكل(II) مع edta القيمة $\log_{10}K = 20.5$ ، وهي أعلى بكثير من قيم المعقدات التي يرتبط فيها النيكل بست ذرات مانحة منفصلة من النيتروجين أو الأكسجين. فسّر هذا الأثر المخلبي بعدد الجسيمات المحررة حين يحل المخلب محل ست جزيئات ماء.

حل

حل التمرين 18.8.

تحل ربيطة edta واحدة محل ست جزيئات ماء: $\ce{[Ni(H2O)6]^2+ + edta^4- -> [Ni(edta)]^2- + 6H2O}$ ، سبعة جسيمات من اثنين. فإنتروبيا التفاعل موجبة بقوة، و $K$ كبير جدًا. أما ست ربائط منفصلة فتحل محل ست جزيئات ماء دون أي زيادة في عدد الجسيمات.

تمرين 18.9 ★★

ارسم متماكبي الارتباط للمعقد $\ce{[Co(NO2)(NH3)5]^2+}$ .

حل

حل التمرين 18.9.

نتريتو- $\kappa N$ ( $\ce{Co-NO2}$ ، متماكب النيترو، أصفر) ونتريتو- $\kappa O$ ( $\ce{Co-O-N=O}$ ، متماكب النتريتو، أحمر).

تمرين 18.10 ★★★

كم متماكبًا فراغيًا للمعقد $\ce{[CoCl2(en)2]+}$ ؟ وأيها كيرالي؟

حل

حل التمرين 18.10.

ثلاثة: المتماكب trans (لاكيرالي: له مستويات مرآة) والمتماكبان المرآويان للمتماكب cis (يلتف المخلبان والكلوريدان في اتجاه أو في الآخر).

تمرين 18.11 ★★★

من أجل $\mathrm{MA_4B_2}$ ، عُدّ المتماكبات التي يتنبأ بها سداسي مستوٍ ومنشور ثلاثي لست ربائط، وفسّر كيف يحسم عدد المتماكبات المكتشفة بين الهندستين.

حل

حل التمرين 18.11.

السداسي المستوي: B في الموضعين 1،2 (أورثو)، و1،3 (ميتا)، و1،4 (بارا): ثلاثة متماكبات. والمنشور الثلاثي: B على حرف من حروف أحد المثلثين، أو على حرف عمودي، أو قطريًا على وجه مستطيل: ثلاثة. ويعطي ثماني الأوجه اثنين. وعدم إيجاد أكثر من اثنين، رغم محاولات كثيرة ومركبات عدة، يستبعد الهندستين الأخريين — ما لم يكن متماكب ثالث قد فات.

تمرين 18.12 ★★★

عُدّ إلكترونات التكافؤ في $\ce{[RhCl(PPh3)3]}$ وفي $\ce{[IrH(CO)(PPh3)3]}$ ( $\ce{PPh3}$ مانح لإلكترونين، و $\ce{H-}$ بوصفه هيدريدًا). أيهما يمكنه استقبال ربيطتين إضافيتين؟

حل

حل التمرين 18.12.

$\ce{[RhCl(PPh3)3]}$ : Rh(I) $d^8$ + 4 × 2 = 16. $\ce{[IrH(CO)(PPh3)3]}$ : Ir(I) $d^8$ + 5 × 2 = 18. ومعقد الروديوم، بإلكتروناته الستة عشر، يمكنه استقبال إلكترونين إضافيين (الإضافة التأكسدية، الفصل 20).

18.7 مسألة: أمينات الكوبالت عند فرنر

مسألة 18.1

مسألة نهاية الأسبوع — أربعة أمينات لكلوريد الكوبالت(III) والكلوريد الذي تحرره، وصيغها بالأقواس المعقوفة، ومتماكبا رباعي الأمين وما يثبتانه عن الهندسة، والنشاط الضوئي لمعقد ثلاثي المخلب

المعطيات: أربعة مركبات، A $\ce{CoCl3.6NH3}$ (برتقالي مصفر)، وB $\ce{CoCl3.5NH3}$ (أرجواني)، وC وD $\ce{CoCl3.4NH3}$ (أخضر وبنفسجي). مع فائض من نترات الفضة، يرسّب مول واحد من A ثلاثة مولات من $\ce{AgCl}$ ، وB مولين، وC وD مولًا واحدًا لكل منهما. وتُظهر الموصليات المولية 4 و3 و2 و2 أيونات لكل وحدة صيغة.

الجزء الأول — الكلوريد والأيونات.

أي الكلوريدات تتفاعل فورًا مع أيونات الفضة؟
كم كلوريدًا مرتبطًا بالكوبالت في كل مركب؟
قارن أعداد الأيونات بالموصليات.
ما عدد أكسدة الكوبالت في المركبات الأربعة؟
ما توزيعه $d^n$ ؟
ما العدد الكلي للربائط التي يحملها الكوبالت في كل مركب؟

الجزء الثاني — الصيغ والأسماء.

اكتب A وB وC وD بالأقواس المعقوفة.
سمِّ A وB.
سمِّ كاتيون C وD.
ما نوع التماكب بين C وD؟
ماذا يكون مركب $\ce{CoCl3.3NH3}$ ، وكم أيونًا يعطي؟
كم متماكبًا يكون لذلك المركب في ثماني الأوجه؟

الجزء الثالث — الهندسة.

ارسم $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ في وضعي cis وtrans في ثماني الأوجه.
عُدّ متماكبات $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ المتوقعة لست ربائط عند رؤوس سداسي مستوٍ.
عُدّ المتماكبات المتوقعة لمنشور ثلاثي.
لم يجد فرنر قط أكثر من اثنين. ماذا يثبت ذلك؟
هل البرهان كامل؟ ماذا كان سيعني وجود متماكب ثالث؟
أيّ المركبين C وD هو cis، علمًا أن المتماكب cis يمكن تحويله إلى معقد مخلبي مع الإيثانديوات بينما لا يمكن ذلك للمتماكب trans؟

الجزء الرابع — النشاط الضوئي.

ارسم $\ce{[Co(en)3]^3+}$ .
هل له مستوي مرآة؟ ومركز تناظر؟
كم متماكبًا فراغيًا له؟
ماذا يثبت فصل مثل هذا الكاتيون إلى متماكبين مرآويين؟
هل $\ce{[CoCl2(en)2]+}$ كيرالي في هيئته cis؟ وفي هيئته trans؟
لماذا كان لفصل فرنر لمعقد لا يحوي أي كربون أهمية؟
اذكر عدد متماكبات $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ التي يتنبأ بها ثماني الأوجه، وكلٌّ من السداسي المستوي والمنشور الثلاثي.

حل

حل المسألة 18.1.

1. الكلوريدات الواقعة خارج كرة التناسق، الحرة في المحلول. 2. A: 0؛ B: 1؛ C وD: 2. 3. A: $[\ce{Co(NH3)6}]^{3+}$ + 3 $\ce{Cl-}$ : أربعة أيونات؛ B: 3؛ C وD: 2. وهي متوافقة. 4. +3. 5. $d^6$ . 6. ست في كل منها: 6 $\ce{NH3}$ ؛ 5 $\ce{NH3}$ + 1 Cl؛ 4 $\ce{NH3}$ + 2 Cl. 7. $\ce{[Co(NH3)6]Cl3}$ ؛ $\ce{[CoCl(NH3)5]Cl2}$ ؛ $\ce{[CoCl2(NH3)4]Cl}$ (مرتين). 8. كلوريد سداسي أمين الكوبالت(III)؛ وكلوريد خماسي أمين كلوريدو الكوبالت(III). 9. رباعي أمين ثنائي كلوريدو الكوبالت(III). 10. متماكبات هندسية (cis–trans). 11. $\ce{[CoCl3(NH3)3]}$ ، معقد متعادل: لا أيونات، ولا كلوريد يترسب فورًا. 12. اثنان: fac وmer. 13. cis: ذرتا Cl عند $90^\circ$ ؛ trans: عند $180^\circ$ . 14. ثلاثة (مواضع أورثو وميتا وبارا على السداسي). 15. ثلاثة. 16. إنه يدعم ثماني الأوجه، الهندسة الوحيدة من الثلاث التي تتنبأ باثنين. 17. لا: فغياب متماكب ثالث دليل سلبي. ولو وُجد متماكب ثالث لاستبعد ثماني الأوجه. 18. المركب الذي يكوّن المعقد المخلبي: فالإيثانديوات الثنائية المخلب لا تمتد إلا على موضعين cis. 19. ثلاثة مخالب en حول الكوبالت، يمتد كل منها على موضعين cis. 20. لا هذا ولا ذاك: لا مستوي مرآة ولا مركز تناظر. 21. متماكبان مرآويان، $\Delta$ و $\Lambda$ . 22. أن الربائط الست مرتبة في ثلاثة أبعاد، كما في ثماني الأوجه؛ فالترتيب المستوي يعطي أيونًا لاكيرالي. 23. cis: كيرالي (متماكبان مرآويان). trans: لاكيرالي. 24. بيّن أن النشاط الضوئي خاصية للهندسة الجزيئية عمومًا، لا للكربون، وأكّد ثماني الأوجه. 25. يتنبأ ثماني الأوجه للأيون $\ce{[CoCl2(NH3)4]+}$ بعدد من المتماكبات قدره $\boldsymbol{2}$ ؛ ويتنبأ السداسي المستوي والمنشور الثلاثي بعدد قدره $\boldsymbol{3}$ .

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

عرض كل المصطلحات (852) في المسرد