Как определить степень окисления центрального атома в комплексном соединении?

Сначала по внешней сфере находят заряд комплексного иона: в mathrmK_3[Fe(CN)_6] три иона mathrmK^+, значит заряд комплекса 3-. Затем степень окисления центрального атома обозначают x и прибавляют заряды лигандов: x + 6·(-1) = -3, откуда x = +3. Нейтральные лиганды, например mathrmNH_3 и mathrmH_2O, в сумму ничего не добавляют.

Почему у переходных металлов несколько степеней окисления?

У d-элементов в образовании связей участвуют и внешние s-электроны, и электроны предвнешнего d-подуровня. Поэтому атом может отдавать разное число электронов: у железа +2 и +3, у хрома +2, +3, +6, у марганца +2, +4, +6, +7. С ростом степени окисления оксиды и гидроксиды из основных становятся амфотерными, затем кислотными.

← Все темы: Химия

Химия · теория к ЕНТ

Переходные металлы и комплексные соединения

Тема о d-элементах — железе, меди, хроме, марганце — и о комплексных соединениях: их строении, зарядах и названиях.

Потренировать эту темуС полным доступом — тренировка по этой теме, без него — бесплатный тест по предмету.

Что проверяет ЕНТ по этой теме

Раздел: 04 Химия и жизнь

Пункт спецификации НЦТ: 12 Переходные элементы и их соединения. Комплексные соединения

По нашей оценке, в варианте в среднем 1–2 задания по этой теме из 40.

Спецификация ЕНТ 2026 по этому предмету: темы и задания

Что нужно уметь

Определять степени окисления переходных металлов и связывать их с кислотно-основными свойствами оксидов и гидроксидов
Составлять уравнения реакций железа, меди и их соединений, в том числе цепочки превращений
Находить в комплексном соединении центральный атом, лиганды, координационное число и заряд комплексного иона
Называть комплексные соединения и решать по ним расчётные задачи

Кратко о главном

Степени окисления. Типичные: \mathrm{Fe} +2, +3; \mathrm{Cu} +1, +2; \mathrm{Cr} +2, +3, +6; \mathrm{Mn} +2, +4, +6, +7.
Оксиды и гидроксиды. С ростом степени окисления свойства меняются от основных к кислотным: \mathrm{CrO} — основный, \mathrm{Cr_2O_3} — амфотерный, \mathrm{CrO_3} — кислотный.
Железо. Хлор окисляет железо до +3: 2\mathrm{Fe + 3Cl_2} \rightarrow 2\mathrm{FeCl_3}; соляная, разбавленная серная кислота и соли меди — до +2: \mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}.
Строение комплекса. В \mathrm{K_3[Fe(CN)_6]} внутренняя сфера — в скобках: центральный атом \mathrm{Fe} и 6 лигандов \mathrm{CN^-} (координационное число 6), внешняя — \mathrm{K^+}.
Заряд комплекса. Степень окисления центрального атома плюс заряды лигандов: +3 + 6\cdot(-1) = -3; его уравновешивают три иона \mathrm{K^+}.
Название. Число лигандов (ди-, тетра-, гекса-), лиганд, центральный атом с суффиксом «-ат» у аниона и степенью окисления в скобках, затем катион: гексацианоферрат(III) калия.

Задания с разбором

Из банка заданий ENTLab, не из вариантов НЦТ. Сначала попробуй решить, потом открой разбор.

В схеме превращений \mathrm{Fe} \xrightarrow{X} \mathrm{FeCl_3} \xrightarrow{Y} \mathrm{Fe(OH)_3} веществами \mathrm{X} и \mathrm{Y} являются

A)\mathrm{Cl_2} и \mathrm{NaOH}
B)\mathrm{HCl} и \mathrm{NaOH}
C)\mathrm{ZnCl_2} и \mathrm{NaOH}
D)\mathrm{CuCl_2} и \mathrm{NaOH}

Ответ и разбор

Верный ответ: A

Во всех вариантах \mathrm{Y} — щёлочь \mathrm{NaOH}, она осаждает гидроксид: \mathrm{FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3}\downarrow + 3\mathrm{NaCl}. Значит, выбор решает \mathrm{X}: он должен сразу перевести железо в степень окисления +3. Это делает хлор — сильный окислитель: 2\mathrm{Fe} + 3\mathrm{Cl_2} \rightarrow 2\mathrm{FeCl_3}. Ответ A. B: с соляной кислотой железо переходит только в степень окисления +2: \mathrm{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2}\uparrow — получается \mathrm{FeCl_2}, а не \mathrm{FeCl_3}. C: железо в ряду активности металлов стоит после цинка и не вытесняет его из раствора соли — реакция железа с \mathrm{ZnCl_2} не идёт, \mathrm{FeCl_3} не образуется. D: в реакции с раствором \mathrm{CuCl_2} железо тоже переходит в степень окисления +2: \mathrm{Fe + CuCl_2 \rightarrow FeCl_2 + Cu}.

Название комплексного соединения \mathrm{K_4[Fe(CN)_6]}

A)гексацианоферрат(II) калия
B)гексацианоферрат(III) калия
C)тетрацианоферрат(II) калия
D)гексацианоферрат(IV) калия

Ответ и разбор

Верный ответ: A

Четыре иона \mathrm{K^+} во внешней сфере задают заряд комплексного иона 4-. Лигандов \mathrm{CN^-} шесть, отсюда приставка «гекса». Степень окисления железа: x + 6\cdot(-1) = -4, x = +2. Название: гексацианоферрат(II) калия. Гексацианоферрат(III) калия — это \mathrm{K_3[Fe(CN)_6]}; этот вариант выбирают, если не пересчитали заряд комплексного иона. «Тетрацианоферрат» получается, если число ионов калия принять за число лигандов. «(IV)» получается, если число ионов калия принять за степень окисления железа.

Типичные ошибки

Считать, что железо с соляной кислотой даёт \mathrm{FeCl_3}. Получаются \mathrm{FeCl_2} и водород; до +3 железо окисляют сильные окислители, например хлор.
Принимать число внешнесферных ионов за число лигандов или за степень окисления. Число лигандов — индекс внутри скобок, а степень окисления считают по заряду комплексного иона.
Не учитывать лиганды в расчётах: при образовании \mathrm{[Cu(NH_3)_4]SO_4} на 1 моль \mathrm{CuSO_4} уходит 4 моль \mathrm{NH_3} — коэффициент равен числу лигандов в формуле.
Считать все гидроксиды переходных металлов основаниями. \mathrm{Cr(OH)_3} амфотерен и растворяется в щёлочи; с ростом степени окисления кислотные свойства усиливаются.

Вопросы по теме

Как определить степень окисления центрального атома в комплексном соединении?: Сначала по внешней сфере находят заряд комплексного иона: в \mathrm{K_3[Fe(CN)_6]} три иона \mathrm{K^+}, значит заряд комплекса 3-. Затем степень окисления центрального атома обозначают x и прибавляют заряды лигандов: x + 6\cdot(-1) = -3, откуда x = +3. Нейтральные лиганды, например \mathrm{NH_3} и \mathrm{H_2O}, в сумму ничего не добавляют.
Почему у переходных металлов несколько степеней окисления?: У d-элементов в образовании связей участвуют и внешние s-электроны, и электроны предвнешнего d-подуровня. Поэтому атом может отдавать разное число электронов: у железа +2 и +3, у хрома +2, +3, +6, у марганца +2, +4, +6, +7. С ростом степени окисления оксиды и гидроксиды из основных становятся амфотерными, затем кислотными.

Потренировать эту тему

ENTLab пишет теорию своими словами на основе спецификации НЦТ. Мы не НЦТ и никак с ним не связаны.