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Ceux-ci peuvent être des atomes (H,
O, Cl, etc
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) ou des molécules
par ailleurs stables en dehors de toute interaction avec un métal ( NR3, PR3,
R2C=CR2, pyridine, etc
...
L’atome central est un acide de Lewis, il possède plusieurs lacunes
électroniques (orbitales atomiques vides)
...
Nous pouvons
donc imaginer que tout ion positif comme un acide de Lewis potentiel est
susceptible de s’associer à une base de Lewis pour former un complexe
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Les complexes mononucléaires ont un seul ion métallique central, les
complexes polynucléaires ont plusieurs ions métalliques centraux liés par des
ligands formants un pont, ou par des liaisons directes métal-métal
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Un complexe est caractérisé par sa géométrie qui dépend de son nombre de
coordination
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Un complexe qui réagit rapidement lors de la substitution d’un ligand par un
autre est dit labile
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II- Les ions de transition :
Les atomes des éléments de la première série de transition, de Sc à Zn, de nombres
atomiques 21 à 30, sont caractérisés par deux électrons 4s extérieurs et 1 à 10
électrons d
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Fréquemment ces ions perdent
des électrons d additionnels pour former des ions de charge (+3) tels que V3+, Cr3+ et
Fe3+
...
III- Les ligands :
Il existe essentiellement deux types de ligands :
Ceux qui apportent une ou plusieurs paires d'électrons au métal qu’on appelle
les ligands "pairs" notés L ou Ln, n étant le nombre de pairs d'électrons
données au métal
...
) ou deux électrons d’une liaison
entre deux atomes du ligand L
...
Alors qu'un ligand L ou Ln ne prend formellement aucun électron au métal pour
former la liaison métal-ligand puisqu'il s'agit d'une liaison donneur-accepteur, le
ligand X ou LnX partage la liaison avec le métal en lui demandant un électron
comme dans une liaison covalente
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IV- Nomenclature des complexes :
La nomenclature est importante dans la Chimie de Coordination en raison de
l'existence des isomères
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De nombreux manuels ne respectent pas ces nouvelles
règles
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Dans l'ion complexe, le nom du ligand ou des ligands précède celui de l'atome
métallique central (c'est l'inverse dans l'écriture de la formule)
...
Le nom du ligand se termine généralement par 'o' si le ligand est négatif
('chloro'
pour
Cl-,
'cyano'
pour
CN-,
'hydrido'
pour
H-)
Quelques ligands ont des noms particuliers : 'aqua' pour eau, 'ammine' pour
NH3, 'carbonyl' pour CO, 'nitrosyl' pour NO
3
...
) indique le nombre de
chacun des ligands (mono est omis dans le cas d'un unique ligand d'un type
donné)
...
Par exemple :
est
nommé
dichlorobis(triphenylphosphine)nickel(II)
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4
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6
...
Par exemple : NH3 (ammine)
doit être considéré comme un ligand commençant par 'a' et vient avant Cl(chloro)
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3H2O : Tetraoxalatochromate(III)de potassium trihydraté
[CrCl2(H2O)3]Cl : Chlorure de dichlorotriaquachrome(III)
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Les liaisons métal-ligand sont polarisées et la paire d’électrons est plus fortement
localisée sur le ligand que sur le métal (le ligand est plus souvent une entité plus
électronégative que le métal de transition)
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En
revanche, un ligand X, qui n’avait apporté qu’un électron pour former la liaison, se
dissocie sous forme anionique X− en emportant les deux électrons de cette liaison
...
Le bilan de
cette dissociation s’écrit donc :
[MLl Xx]q ⇒ l L + x X− +M(x+q)
Le degré d'oxydation (DO) du métal dans le complexe est donc égal à la somme
algébrique du nombre de ligands X et de la charge du complexe
DO = x + q (composés mononucléaires)
Exp :
Complexe
[Fe(CO)5]
[Ir(CO)(Cl)(PPh3)2]
[Mn(CO)6]+
[Ni(CN)5]2-
x
0
1
0
5
q
0
0
+1
-3
DO
0
1
1
2
Etat d’oxydation
Fe(0)
Ir(I)
Mn(I)
Ni(II)
VI- Règle des 18 électrons :
La règle des 18 électrons affirme que:
« 18 électrons doivent être fournis par le métal et ses ligands associés pour atteindre
la configuration électronique d’un gaz rare »
Compter les électrons dans les complexes des éléments de transition est très
important et la manière la plus simple d’y parvenir consiste à appliquer les différentes
règles présentées ci-dessous
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1
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Additionner les électrons de valence du métal et les électrons donnés par tous
les ligands : chaque ligand L apporte deux électrons dans l’environnement du
métal, chaque ligand X un électron, le nombre total d’électrons apportés par
les ligands est donc égal à (2l + x), en ce qui concerne le métal de transition,
seuls les électrons de valence sont pris en compte
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2
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3
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Cette méthode de détermination du nombre d’électrons ne permet pas d’obtenir le
degré d’oxydation du métal ou le nombre ‘réel’ d’électron d présents
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VII-
Propriétés des complexes :
Les deux propriétés les plus importantes que possèdent les complexes de
coordination sont la couleur et le magnétisme
...
Les études récentes
ont montré que cette coloration est essentiellement due à l’influence du ligand sur
l’ion de transition
...
Cette différence de coloration
s’explique par les différents complexes qui se forment (Cu(H2O)62+ dans l’eau, …
...
b- Magnétisme :
La présence de métaux de transitions dans les complexes et donc de niveaux d
insaturés génère des propriétés magnétiques intéressantes pour les complexes de
métaux de transitions
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Rq : un complexe diamagnétique est toujours incolore et un complexe
paramagnétique est toujours coloré
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Exemple : Fe3+ + SCN-
[Fe(SCN)]2+ coloration rouge sang
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On peut les fixer par des ions thiosulfates :
AgBr(s) + 2S2O32-(aq)
[Ag(S2O3)2]3-(aq) + Br-(aq)
c- Métallurgie extractive :
La complexation permet l’extraction de minerais dans la roche grâce à des
solutions comme l’extraction de l’or (Au) par les ions cyanures [Au(CN)2]-
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e- Mécanismes vitaux :
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Exemple : l’hémoglobine est un complexe de fer(II) et d’une porphyrine qui
transporte O2 dans le sang
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h- Stockage d’informations :
On peut aussi utiliser des complexes magnétiques pour le stockage de
données