TD_COMPLEXES_1011

table des matières
A) Nomenclature en chimie de coordination 2 B) Isomérie en chimie de coordination 4 I. Nomenclature -Stéréochimie - Isomérie. 5 II. Analyse et recherche de la nature de composés de coordination 6 III. Champ cristallin. 7 IV. Notions diverses 11 V. Exercices plus globaux 12 VI. Chimie Organométallique 14 VII. TEXTES DE PARTIEL 16 IUT Orsay 2ème année TD de Chimie de coordination Données : h = 6,62 10-34 J.s c = 3 108 m s-1 N = 6,02 1023 Longueur d'onde couleur de la lumière couleur du
complexe
absorbée absorbée (complémentaire) 410 nm violet jaune citron
480 bleu orange
500 bleu vert rouge
530 vert pourpre
560 jaune citron violet
610 orange bleu
680 rouge bleu vert
700 pourpre vert Rappel: Loi de Curie [pic]
A) Nomenclature en chimie de coordination
Composé ionique : Alors que l'on écrit la formule avec le cation à
gauche et l'anion à droite, on nomme l'anion d'abord, le cation
ensuite (comme Na+Cl- chlorure de sodium).
Composé non ionique : nom en un seul mot.
Le nom de l'espèce complexe est indiquée en un seul mot (ex :
hexaaquafer(II)). Métal central - Etat d'oxydation : Le nom du métal est placé à la fin
du nom du complexe. L'état d'oxydation est indiqué en chiffres
romains, entre parenthèses, après le nom (éventuellement précédé du
signe - si c'est nécessaire). Le nom du métal dans un complexe anionique prend le suffixe "ate" :
K2Ni(CN)4 : tétracyanonickelate (II) de potassium.
Le nom du métal est inchangé dans un complexe neutre ou positif.
[CrCl2(H2O)4]Cl : chlorure de tétraquadichlorochrome (III). Nom des ligands : les ligands neutres sont nommés comme la molécule.
Exceptions :
H2O : aqua NH3: ammine CO carbonyl NO
nitrosyl.
Les ligands négatifs ont une terminaison en "-o"
Les ligands positifs (très rares) ont une terminaison en "-
ium"
Ordre des ligands Pour écrire la formule les ligands sont écrits
dans l'ordre négatifs, neutres, positifs, et par ordre alphabétique
dans chaque catégorie sans tenir compte d'éventuels préfixes
multiplicatifs. Les ligands polyatomiques sont écrits entre parenthèse
(H2O). Cette règle s'applique aussi lorsque des abréviations sont
utilisées pour les ligands (py pour la pyridine).
Pour nommer le composé, on annonce les ligands dans l'ordre
alphabétique sans tenir compte des charges et des préfixes
multiplicatifs. Un exemple :
[PtCl2(NH3)2] se nomme diamminedichloroplatine(II) Multiplicité des ligands : préfixes di - tri - tétra - penta - hexa -
hepta - octa - ennéa- déca - pour les ligands dont le nom est simple.
préfixes bis - tris - tétrakis -, pour des
ligands compliqués pour lesquels les préfixes normaux prêteraient à
confusion. Ligands pontants : Un ligand reliant deux atomes métalliques
est précédé de la lettre grecque ?. Point de liaison : S'il est nécessaire de préciser le point de
liaison du ligand, il est désigné en plaçant le symbole de l'élément
lié en italique entre deux tirets après le nom du groupe. (ex :
thiocyanato-S pour -SCN-, ou thiocyanato-N pour -NCS-). Autre possibilité : -SCN- thiocyanato -NCS-
isothiocyanato.
-NO2- nitro -ONO- nitrito Quelques ligands à connaître : [pic]
B) Isomérie en chimie de coordination [pic]
I. Nomenclature -Stéréochimie - Isomérie. I.1. Nommer les composés suivants :
[CrCl3(H2O)3]; [Cr(H2O)6]Cl3; [Cr(en)3][NiII(CN)5]
Ecrire la formule du tris-oxalatochromate(III)
d'hexaamminenickel(II). I.2. Donner le nom des composés suivants (ne pas oublier de
préciser les degrés d'oxydation de tous les métaux).
[Cr(en)3][FeIII(CN)6]
Na[Cr(EDTA)]. (le ligand EDTA porte une charge -4).
Représenter en perspective le complexe octaédrique [Cr(EDTA)]-.
Ecrire la formule du "bromure de tétraamminedichlorocobalt(III)"
et celle du "triamminebromodichlorocobalt(III). I.3. Représenter les isomères géométriques du complexe
octaédrique
Pt(Cl)2(NH3)2(H2O)2. Pour chaque isomère, indiquer s'il existe un
isomère optique. I.4. Représenter en perspective le complexe octaédrique
diamminebis(oxalato)chromate(III) dans lequel le ligand "oxalato"
(C2O4)2- est bidentate.
Combien ce composé possède-t-il d'isomères (géométriques et
optiques) ? I.5.
a- Représenter en perspective le complexe [CoCl3(NH3)3] de
géométrie octaédrique. Quelle est sa charge électrique ? Combien ce
composé possède-t'il d'isomères (géométriques et optiques) ? .
b- On considère le composé [CoCl2(NH3)4]Cl. Comment s'appelle ce
composé (précisez le degré d'oxydation du Cobalt) ? Le complexe
constituant ce composé a une géométrie octaédrique. Représenter en
perspective les différents isomères géométriques. Existe-t-il des
isomères optiques ? Si oui les représenter.
c- Mêmes questions en ce qui concerne le complexe octaédrique
[CoCl2(NH3)3(H2O)].
d- Mêmes questions en ce qui concerne le complexe [CoCl2(en)2]
également de géométrie octaédrique (Attention : le ligand "en" ou
(éthylènediamine) ne peut connecter que deux sommets adjacents de
l'octaèdre, de part et d'autre d'une arête).
Aide : il est conseillé de partir du résultat obtenu pour le
composé [CoCl3(NH3)3] et d'effectuer les substitutions adéquates de
ligands. I.6. On considère le composé [CoCl(NH3)en2]Cl de géométrie
octaédrique, dans lequel le ligand "en" est l'éthylènediamine ou 1,2
diaminoéthane H2N-CH2-CH2-NH2 bidentate (le ligand "en" ne peut
occuper que les sommets d'une même arête).
Nommer ce composé, représenter les isomères géométriques du complexe
et pour chacun d'eux indiquer s'il peut être dédoublé en antipodes
optiques. I.7. Représenter tous les isomères optiques du
trisglycinatoplatine(IV). II. Analyse et recherche de la nature de composés de coordination
II.1. Quelle molécule se cache sous l'étiquette commerciale
portée sur un flacon ?
Le chlorure de chrome (III) est conditionné dans des flacons
indiquant la formule CrCl3, 6 H2O. En réalité, il ne s'agit pas d'un
sel "Cr3+ + 3 Cl-", et un complexe est présent au sein de la structure
du solide.
a- Faire la liste des complexes octaédriques du chrome a priori
envisageables, compte tenu de la st?chiométrie du composé.
b- On dissout 0,1 mole de ce composé dans de l'eau et l'on
obtient une solution verte. Lorsque l'on ajoute un excès de nitrate
d'argent, on précipite 0,1 mole de AgCl. Quel(s) est (sont) le(s)
complexe(s) présent(s) dans la solution ? En déduire un modèle
concernant les espèces constitutives du solide.
c- Au bout de quelques jours, la solution aqueuse verte est
devenue bleu grise et l'action du nitrate d'argent permet alors de
précipiter 0,3 moles de AgCl. Quel est alors le complexe présent dans
la solution ?. Que s'est-il passé au cours du temps ?
d- Pourquoi la couleur a-t-elle évolué avec le temps ? Le sens
du changement (du vert vers le bleu) peut-il être interprété ? II.2. On considère le ligand "picolylamine" bidentate représenté
ci-dessous :
[pic]
La réaction d'un excès de ce ligand en solution dans l'éthanol
sur du chlorure ferreux conduit à un composé A que l'on peut isoler
sous forme d'un solide cristallin.
L'analyse élémentaire de A conduit aux pourcentages massiques
suivants:
Fe: 11,27% - C: 48,29% - N: 16,90% - O: 3,22% - H: 6,04% - Cl: 14,30%. a- Exprimer la st?chiométrie (ou formule brute) du composé A
sous la forme Fe1CaNbHcCldOe (c'est-à-dire que l'on ramène la formule
à une mole de fer)
b- Le chauffage d'un échantillon de 200 mg de composé A vers
60°C entraîne le départ d'une masse de 18,51 mg d'éthanol qui se
vaporise. Combien y a t'il de moles d'éthanol par mole de fer ?
D'autre part, le composé A est soluble dans l'eau, et l'action de
nitrate d'argent sur une solution de 250 mg de A provoque la formation
de 144,35 mg de chlorure d'argent AgCl. (Ag = 108 et Cl = 35,5). Les
ions Cl- présents dans le composé A se trouvent-ils libres ou
complexés ? Préciser le cas échéant les quantités relatives.
c- Compte tenu de toutes les informations, proposer une
formulation plus claire du composé A, en faisant apparaître le ligand
picolylamine (pic), sachant que l'éthanol n'est pas complexé sur le
fer, mais simplement "piégé" dans le réseau. Proposer un dessin (en
perspective) du complexe présent dans le composé A.
II.3. Recherche d'un complexe (autre exemple). On chauffe 500 mg d'un composé [Pt(NH3)4]Cl2 à 250°C. Un gaz se
dégage et l'échantillon subit une perte de masse de 50,9 mg. Si l'on
fait barboter le gaz dans de l'eau, celle ci prend un pH basique. Le
composé obtenu, dissout dans l'acétone, ne donne pas de précipité
lorsque l'on ajoute du nitrate d'argent.
a- Identifier (nom et formule) le composé résultant du
traitement thermique de [Pt(NH3)4]Cl2.
b- Proposer une géométrie pour ce composé sachant qu'il ne
présente pas d'isomère géométrique.
III. Champ crista