Номер 3, страница 83, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Почему предпочтительны комплексные соединения?

3. Решение

Комплексные соединения предпочтительны во многих областях науки и техники благодаря их уникальным и зачастую настраиваемым свойствам, которые отличают их от простых солей. Эти свойства обусловлены наличием центрального атома-комплексообразователя (обычно иона металла) и связанных с ним молекул или ионов, называемых лигандами. Основные причины их предпочтительности следующие.

Во-первых, высокая стабильность и селективность. Многие комплексные соединения, особенно образованные полидентатными (хелатирующими) лигандами, обладают очень высокой термодинамической стабильностью. Это явление, известное как хелатный эффект, позволяет прочно и избирательно связывать ионы металлов. Классический пример — этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), которая образует прочные комплексы с большинством ионов металлов и используется для их количественного определения, маскировки или удаления (например, при отравлении тяжелыми металлами или для умягчения воды путем связывания ионов $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$).

Во-вторых, способность изменять химические свойства ионов. Комплексообразование кардинально меняет свойства центрального иона. Например, изменяется растворимость: нерастворимые в воде соединения могут быть переведены в раствор. Так, нерастворимый хлорид серебра ($AgCl$) растворяется в водном растворе аммиака ($NH_3$) с образованием растворимого комплексного иона $[Ag(NH_3)_2]^{+}$. Также изменяется окислительно-восстановительный потенциал: связывание в комплекс позволяет стабилизировать необычные степени окисления (например, ион $Co^{3+}$ в водном растворе нестабилен, но его комплексы очень устойчивы) и управлять ходом редокс-реакций, что критически важно в катализе.

В-третьих, наличие уникальных физических свойств. Многие комплексы переходных металлов интенсивно окрашены из-за электронных d-d переходов, что используется для создания пигментов и в аналитической химии. Кроме того, магнитные свойства комплексов можно контролировать выбором лигандов, создавая высокоспиновые (парамагнитные) или низкоспиновые (часто диамагнитные) соединения для материалов с заданными характеристиками.

Наконец, все эти особенности обуславливают широчайший спектр практических применений. Комплексные соединения незаменимы в аналитической химии (комплексонометрия), в промышленности (катализ, гальванотехника), в медицине (лекарства, например цисплатин; диагностика, например МРТ-контрастные агенты) и играют ключевую роль в биологических системах (гемоглобин, хлорофилл, витамин В12).

Ответ: Комплексные соединения предпочтительны из-за их высокой стабильности, способности изменять химические (растворимость, редокс-потенциал) и физические (цвет, магнетизм) свойства ионов металлов, а также селективности взаимодействия. Эти уникальные и настраиваемые характеристики обуславливают их широчайшее применение в аналитической химии, промышленности, медицине, биологии и катализе.