Номер 4, страница 121, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Каково значение комплексных соединений и где они применяются?

Комплексные (координационные) соединения — это химические соединения, в которых центральный атом или ион (комплексообразователь) связан с несколькими окружающими его молекулами или ионами (лигандами) посредством донорно-акцепторных связей. Значение этих соединений огромно, а сферы их применения чрезвычайно разнообразны.

Значение и применение комплексных соединений

1. В живой природе (Биохимия и Биология)

• Фотосинтез: Хлорофилл, зеленый пигмент растений, который улавливает энергию солнечного света, является комплексным соединением магния.
• Дыхание: Гемоглобин, белок крови, отвечающий за перенос кислорода от легких к тканям, представляет собой комплексное соединение железа(II).
• Ферменты и витамины: Активные центры многих ферментов, катализирующих жизненно важные реакции, содержат ионы металлов в виде комплексов. Например, витамин B12 (цианокобаламин) — это комплексное соединение кобальта, необходимое для кроветворения и функционирования нервной системы.

2. В медицине

• Хелатотерапия: Этот метод используется для лечения отравлений тяжелыми металлами (свинцом, ртутью). Пациенту вводят комплексообразующие вещества (хелатирующие агенты), такие как ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота), которые связывают токсичные ионы металлов в прочные, нетоксичные, растворимые комплексы, способствуя их выведению из организма.
• Лекарственные препараты: Одним из наиболее известных примеров является цисплатин, $cis-[Pt(NH_3)_2Cl_2]$, который широко используется в химиотерапии для лечения онкологических заболеваний.
• Диагностика: Комплексы гадолиния применяются в качестве контрастных агентов при магнитно-резонансной томографии (МРТ), что позволяет значительно улучшить визуализацию внутренних органов и тканей.

3. В промышленности и технике

• Металлургия: Процессы комплексообразования лежат в основе извлечения и очистки многих металлов. Например, при добыче золота его переводят в растворимый цианидный комплекс $ [Au(CN)_2]^- $, отделяя от пустой породы. Аналогичные методы используются для разделения платиновых металлов, получения чистого никеля.
• Гальванотехника: Для нанесения качественных и равномерных металлических покрытий (серебрение, золочение, никелирование) используют электролиты, в которых ионы металлов находятся в виде комплексных соединений. Это обеспечивает стабильность процесса и высокое качество покрытия.
• Химический катализ: Комплексы переходных металлов (например, родия, палладия, титана) являются высокоэффективными катализаторами в производстве пластмасс (полиэтилен, полипропилен), синтетического каучука, уксусной кислоты и многих других органических продуктов.
• Производство красителей и пигментов: Многие яркие и стойкие синтетические пигменты являются комплексными соединениями. Примеры: берлинская лазурь $KFe[Fe(CN)_6]$, фталоцианиновые пигменты (комплексы меди, придающие синий и зеленый цвета).
• Умягчение воды: В бытовой химии (например, в стиральных порошках) и в промышленности для предотвращения образования накипи используют комплексоны (например, трилон Б), которые связывают ионы жесткости $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$ в прочные растворимые комплексы.

4. В аналитической химии

• Качественный анализ: Образование характерно окрашенных комплексов используется для обнаружения ионов. Классический пример — реакция ионов железа(III) $Fe^{3+}$ с тиоцианат-ионами $SCN^-$ с образованием кроваво-красного комплекса, что позволяет обнаружить даже следовые количества железа.
• Количественный анализ: Метод комплексонометрии, основанный на титровании растворами комплексонов (чаще всего ЭДТА), позволяет с высокой точностью определять концентрацию большинства ионов металлов в растворах.

Ответ: Комплексные соединения играют ключевую роль в процессах жизнедеятельности (фотосинтез, дыхание) и находят широчайшее применение в различных областях человеческой деятельности. Они используются в медицине для лечения и диагностики, в промышленности для получения металлов, создания катализаторов и красителей, в аналитической химии для точного анализа веществ, а также в быту для умягчения воды.