CHEMIA STRUKTURALNA KOMPLEKSÓW JONÓW METALI

Transkrypt

CHEMIA STRUKTURALNA
KOMPLEKSÓW JONÓW METALI BLOKU d
ćwiczenia laboratoryjne – MSU 1 rok, semestr LETNI
30 godz
zajęcia fakultatywne
dr Agnieszka Chylewska
prof. UG, dr hab. Aleksandra Dąbrowska
Ćwiczenia laboratoryjne realizowane są na podstawie autorskich instrukcji
opracowanych. Zajęcia trwają 5 tygodni i obejmują 6-cio godzinne ćwiczenia
laboratoryjne, podczas których studenci zapoznają się z techniką syntezy
połączeń koordynacyjnych oraz określania struktury uzyskanych związków za
pomocą metod instrumentalnych, m.in. spektroskopii uv-vis i ir, a także
miareczkowania potencjometrycznego.
ĆWICZENIE I-A
Teoria Wernera na przykładzie izomerów hydratacyjnych Co(III);
synteza
Preparatyka
a) synteza kompleksu-I kobaltu (SPRAWNE DYGESTORIUM)
1. Do kolby Erlenmeyera (250 mL) wsypać 8,0 g NH4Cl i 12,0 g CoCl2.6H2O i całość
rozpuścić w 20 ml zdemineralizowanej wody. Uzyskany roztwór doprowadzić do
wrzenia.
2. Dodać ostrożnie 25 ml stężonego roztworu amoniaku.
3. Schłodzić mieszaninę reakcyjną, przenieść na mieszadło magnetyczne i utrzymując
temperaturę w zakresie od 5 do 10°C (stosując łaźnię lód/sól) dodawać 1 ml porcjami
(zakraplacz) 32 ml 30% H2O2 (1 ml odpowiada 20 kroplom). Po dodaniu całej ilości
H2O2 pozostawić mieszaninę reakcyjną w temperaturze pokojowej do momentu
całkowitego rozkładu dodanego H2O2 (około 5 minut).
4. Mieszaninę ogrzewać przez 90 minut, utrzymując temperaturę w zakresie 55 - 65°C.
Usunąć mieszadło.
5. Schłodzić mieszaninę w łaźni z lodem.
6. Otrzymany osad przesączyć na lejku Buchnera (umocować stabilnie kolbę ssawkową)
używając sączka średniego (Whatman nr. 1). Resztki osadu można usunąć z kolby
przy użyciu kilku mililitrów przesączu z kolby ssawkowej. Uzyskany przesącz
przenieść do kolby z napisem przesącz.
7. Uzyskany na lejku osad przenieść ostrożnie do zlewki o pojemności 250 ml, w której
znajduje się gorąca mieszanina (70°C) zawierająca 4 ml stężonego kwasu solnego i
100 ml demineralizowanej wody.
8. Uzyskany roztwór doprowadzić do temperatury 90°C. Kiedy wszystkie składniki
roztworu ulegną rozpuszczeniu, dodać ostrożnie
ponownego wytrącenia produktu.
9. Schłodzić uzyskaną mieszaninę reakcyjną.
17 ml stężonego HCl, do
3
10. Odsączyć uzyskany produkt na lejku Buchnera, przemyć czterema porcjami po 5 ml
zimnego 95% etanolu i kolejno czterema porcjami 5 ml zimnego acetonu.
11. Zważyć uzyskany produkt.
12. Rekrystalicja produktu. Całą porcję otrzymanego produktu przenieść do 250 ml
zlewki i rozpuścić go w minimalnej objętości demineralizowanej wody w
temperaturze 85-90°C. Rozpocząć w przybliżeniu od objętości 50 ml, a jeśli ta porcja
nie wystarczy, dodać kolejne 10 ml wody i całość doprowadzić na powrót do
temperatury 85°C; czynność tę powtarzać aż do całkowitego rozpuszczenia się
związku. Jeśli to konieczne, gorący roztwór można przesączyć przez podgrzany lejek.
13. Uzyskany przesącz oziębić w łaźni lodowej do temperatury 5-10°C, a następnie
dodawać ostrożnie i powoli 5-10 ml stężonego HCl do ponownego wytrącenia
produktu. Uzyskany produkt odsączyć na lejku Buchnera, przemyć czterema porcjami
po 5 ml zimnego 95% etanolu i kolejno czterema porcjami 5 ml zimnego acetonu.
14. Produkt należy wysuszyć w piecu w temperaturze 100-110°C przez co najmniej 1
godzinę, a następnie przenieść do zważonej i opisanej buteleczki.
15. Zanotować barwę i masę [g] uzyskanego związku.
b) synteza kompleksu-II kobaltu (SPRAWNE DYGESTORIUM)
1. W kolbie Erlenmeyera (500 ml) rozpuścić 7,5 g NH4CI w 45 ml stężonego roztworu
amoniaku.
2. Całość ustawić na mieszadle magnetycznym i podczas intensywnego dodać 15,0 g
CoCl2.6H2O.
3. Po rozpuszczeniu soli kobaltu i powstaniu brązowej zawiesiny, dodawać powoli
(przez około 1-2 min), ciągle mieszając, w 1 ml porcjach (zakraplacz) 12 ml 30%
H2O2 (1 ml = 20 kropli).
4. Kiedy burzliwa reakcja ustanie, dodać powoli i ostrożnie 45 ml stężonego
HCl (będą powstawały duże ilości pary).
5. Kontynuując mieszanie, podgrzewać mieszaninę reakcyjną do temperatury 80-85°
przez 20-30 min. Kolejno usunąć mieszadło i mieszaninę schłodzić do temperatury
pokojowej za pomocą łaźni z lodem.
6. Wytrącony produkt przesączyć na lejku Buchnera (umocować stabilnie kolbę
ssawkową) używając sączka średniego (Whatman nr. 1). Resztki osadu można usunąć
Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego
4
z kolby przy użyciu kilku mililitrów przesączu z kolby ssawkowej. Uzyskany
przesącz przenieść do kolby z napisem przesącz.
7. Stały produkt na lejku Buchnera, przemyć jedną 10 ml porcją lodowatej,
demineralizowanej wody, a następnie trzema 10 ml porcjami 95% etanolu i na końcu
trzema porcjami 10 ml zimnego acetonu.
8. Przemyty osad pozostawić do wyschnięcia przy włączonej próżni.
9. Rekrystalicja produktu. Całą porcję otrzymanego produktu przenieść do 250 ml
zlewki i rozpuścić go w 125 – 150 ml gorącego (85-90°C) 6M wodnego roztworu
amoniaku.
10. Uzyskany roztwór schłodzić do temperatury pokojowej w łaźni z lodem, a następnie
całą zawartość zlewki (powstają pary) wlać powoli do zlewki (400 ml) zawierającej
125 ml stężonego kwasu solnego.
11. Otrzymaną mieszaninę ogrzewać się na płytce grzejnej w temperaturze 80-85°C przez
20-30 minut, a następnie schłodzić uzyskany roztwór do temperatury pokojowej.
12. Uzyskany produkt przesączyć na lejku Buchnera, przemyć jedną 10 ml porcją
lodowatej, demineralizowanej wody, a następnie trzema 10 ml porcjami 95% etanolu
i na końcu trzema porcjami 10 ml zimnego acetonu.
13. Produkt należy wysuszyć w piecu w temperaturze 100-110°C przez co najmniej 1
godzinę, a następnie przenieść do zważonej i opisanej buteleczki.
14. Zanotować barwę i masę [g] uzyskanego związku.
Opracowanie wyników
1. Napisać zbilansowane równania reakcji chemicznej opisujące powstawanie obu
związków w oparciu o procedurę. Należy rozważyć wszystkie odczynniki stosowane
podczas syntezy.
2. Obliczyć liczby moli wszystkich odczynników stosowanych w procedurze syntezy (stężony,
wodny roztwór NH3 jest 15M, stężony HCI jest 12M, 30% H2O2 zawiera 30 g
H2O2 w 100 ml roztworu). Założyć, że gęstości wszystkich roztworów wynoszą 1 g.cm−1:
NH4Cl
_____________
NH3 (aq)
______________
HCl (aq)
______________
CoCl2.6H2O
______________
H2O2
______________
5
3. Podać reagent limitujący przebieg reakcji.
4. Obliczyć wydajność uzyskanego surowego produktu i produktu po rekrystalizacji.
5. Podać barwy i przypuszczalne nazwy otrzymanych związków.
6. Zarejestrować widma IR i UV-VIS uzyskany związków i na ich podstawie określić budowę
uzyskanych związków.
ĆWICZENIE I-B
Teoria Wernera na przykładzie izomerów hydratacyjnych Co(III);
analiza strukturalna (wykrywanie jonów chlorkowych)
Procedura laboratoryjna
1. Przygotować w 10 ml kolbach miarowych po dwie naważki (ok. 0,1g) zsyntezowanych
kompleksów kobaltu I i II (zanotować wagę rzeczywistą naważki), „zalewając” je
zdejonizowaną wodą, Następnie przenieść ilościowo naważkę kompleksu-I do wysokiej,
100 mL zlewki (przykładową procedura przygotowania naważki wagowo zamieszczono
w ramce poniżej).
Procedura przygotowania naważki (wagowo):
masa kolbki:
mk = 12.4555 g
masa kolbki ze związkiem: mk + mz = 12.4593 g
masa kolbki z rozpuszczalnikiem: mk + mz + mMeOH = 22.4633 g
masa molowa substancji:
425,56 g/mol
gęstość rozpuszczalnika:
0,791 g/ml
csoli =
[(mz + mk) - mk] dMeOH 1000
M{(mz + mk + mMeOH) - (mz + mk)}
2. Napełnić biuretę 0,1 M wodnym roztworem AgNO3, ustawić zero na biurecie
(sprawdzając, czy na końcu biurety nie znajduje się pęcherzyk powietrza).
3. Skalibrować pH-metr.
4. Roztwór w zlewce (przygotowany w punkcie 1) umieścić na mieszadle magnetycznym,
włożyć dipol magnetyczny oraz elektrodę (chlorosrebrową) połączoną z pH-metrem
ustawionym na odczyt potencjału i przeprowadzić miareczkowanie dokonując odczytu
6
po każdorazowym dodaniu 0,5 ml porcji AgNO3. Wyniki zanotować w dzienniku
laboratoryjnym. Pomiar powtórzyć dla drugiej naważki.
5. W identyczny sposób przeprowadzić miareczkowanie kompleksu-II.
6. Powtórzyć procedurę od punktu 1 do 5 tym razem dla roztworów uzyskanych w wyniku
rozpuszczenia 0,1 g tych samych substancji w 1 M NaOH.
1. Podać równania reakcji zachodzących podczas miareczkowania.
2. Wykreślić zależność E = f(VNaOH) i wyznaczyć punkty końcowe miareczkowań. Na tej
podstawie wyliczyć liczbę moli jonów chlorkowych i określić budowę zsyntezowanych
kompleksu- I i kompleksu-II kobaltu.
3. Przedyskutować otrzymane wyniki.
Literatura
1. Wilkinson G.; Gillard R.D.; McClevery J.A., Comprehensive Coordination Chemistry;
Pergamon Press, Oxford, 1:1-31; 2:23; 4:817 (1987).
2. Butler I.S.; Harrod J.F., Inorganic Chemistry; Benjamin/Cummings, Redwood City, Ca,
189ff (1989).
3. Nakamoto K., Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds;
Wiley, New York (1997).
4. Huheey J.E., Inorganic Chemistry, 3rd Ed.; Harper & Row: New York, 524 (1983).
5. Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa,
(1998).
6. Cygań́ ski A., Metody elektroanalityczne, WNT, Warszawa (1991).
7. Gran G., Determination of the Equivalence Point In Potentiometric Titrations. Part II in
Analyst, 77:661 (1952).
7
ĆWICZENIE II-A
Geometria i trwałość związków kompleksowych na przykładzie
kompleksu niklu(II) z ligandami typu zasad Schiffa;
synteza
Preparatyka
a)
synteza
N,N-disalicyloaldehydu
1,3-propanodiiminy
(ligand)
(SPRAWNE DYGESTORIUM)
1. W kolbie Erlenmayera (100 ml) rozpuścić 5,0 g (5,7 ml, 0,068 mola) 1,3propanodiaminy w 20 ml etanolu.
2. W oddzielnej zlewce, rozpuścić 16,5 g (14,2 ml, 0,135 mola) aldehydu salicylowego
w 20 ml etanolu.
3. Połączyć oba roztwory w kolbie. Powstający początkowo produkt będzie posiadał
żółtawe zabarwienie i będzie zawierał dwie warstwy.
4. Przenieść zlewkę zawierającą mieszaninę na mieszadło magnetyczne i całość
mieszać przez około 15 minut, a następnie schłodzić w łaźni lodowej przez 5 min.
Po tym czasie zaczną powstawać żółte kryształy produktu (wydzielanie kryształów
można przyspieszyć poprzez delikatne obracanie kolbą).
5. Uzyskane kryształy odsączyć za pomocą próżni, przemyć kilkakrotnie niewielką
ilością zimnego etanolu i pozostawić do wyschnięcia na ok. tygodnia.
6. Zapisać masę powstałego produktu i obliczyć wydajność reakcji.
b) synteza kompleksu Ni(II) z N,N-disalicyloaldehyd1,3-propanodiiminą
(SPRAWNE DYGESTORIUM)
1. Do kolby okrągłodennej (500 ml) wyposażonej w mieszadło magnetyczne
wprowadzić 5g (0,018 mola) N,N-disalicylaldehydu 1,3-propanodiiminy (ligand) i
rozpuścić tę ilość w 175 ml etanolu. Następnie dodać do tak otrzymanego roztworu
35,5 ml 1M roztworu NaOH. Początkowe trudności związane z trudną
8
rozpuszczalnością liganda można rozwiązać poprzez delikatne ogrzewanie i
mieszanie roztworu.
2. W osobnym naczyniu rozpuścić 4,25 g (0,018 mola) NiCl2.6H2O w roztworze
stanowiącym mieszaninę (v/v) 75 ml etanolu i 25 ml wody.
3. Do roztworu liganda umieszczonego w kolbie okrągłodennej dodawać kroplami
roztwór NiCl2.6H2O, przygotowany w punkcie 2. W trakcie dodawania barwa
cieczy będzie stopniowo zmieniała swoją intensywność z jasno żółtego do ciemno
brązowego.
4. Otrzymany w punkcie 3 roztwór i ogrzewać pod chłodnicą zwrotną przez około
2 godziny. Po tym czasie powinien zacząć pojawiać się w cieczy zielony produkt.
5. Przerwać
ogrzewanie
i
pozostawić
mieszaninę
reakcyjną
na
mieszadle
magnetycznym na noc.
6. Uzyskany po 24 godzinach roztwór zawiera dwie fazy: górną w kolorze ciemno
brązowym i dolną o barwie jasno-zielonej.
7. Odsączyć za pomocą próżni uzyskaną mieszaninę składającą się z dwóch
produktów: jednego o barwie zielonej i drugiego o barwie żółtej.
c) wyodrębnianie produktu o barwie brązowej
1.
Do kolby okrągłodennej zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i rurkę ze środkiem
suszącym wlać około 100 ml suchego, świeżo otwartego acetonu (przygotować
wcześniej i osuszyć za pomocą sit 4A) i ogrzewać go do wrzenia.
2.
Następnie
dodać
1
g
otrzymanego
wcześniej
N,N-disalicyloaldehyd-1,3-
propanodiimina niklu(II) i pozostawić mieszaninę na kilka minut, odłączając
ogrzewanie.
3.
Za pomocą pompy próżniowej odsączyć otrzymany produkt. Jeśli zawiera on dużą
ilość zielonego produktu, należy przemyć go gorącym acetonem. Jeśli nie, to
uzyskane małe ilości
brązowego kompleksu można wyodręnić
poprzez
odparowanie brązowego przesączu.
4.
Zapisać masę uzyskanego produktu i obliczyć wydajność reakcji.
5.
Przechowywać brązowy produkt w eksykatorze próżniowym.
d) wyodrębnianie produktu o barwie zielonej
9
1. Odważyć około 5 g dwuskładnikowej mieszaniny produktów o barwie zielonej i
brązowej i umieścić ją w kolbie okrągłodennej zaopatrzonej w mieszadełko
magnetyczne.
2. W oddzielnej kolbie przygotować 125 ml gorącego roztworu stanowiącego
mieszaninę v/v etanolu i wody (4:1).
3. Dodać tak otrzymany roztwór do zielono-brązowej mieszaniny produktów i
całość ogrzewać do wrzenia (ciągle mieszając) przez 15 minut.
4. Po tym czasie całość ostudzić do temperatur pokojowej, uzyskany produkt
odsączyć i przemyć dodatkowymi porcjami mieszaniny etanol: woda (v/v) w
stosunku 4:1.
5. Uzyskany produkt pozostawić do wyschnięcia.
6. Zapisać masę związku i obliczyć wydajność reakcji.
1. Zapisać zachodzące procesy za pomocą reakcji chemicznych.
2. Podać nazwę reagenta limitującego syntezę liganda.
3. Podać nazwę reagenta limitującego syntezę kompleksu.
4. Zaproponować struktury uzyskanych izomerów.
5. Zapisać uzyskane wydajności reakcji w formie tabeli.
Związek
Masa molowa
[g.mol−1]
ligand
282
brązowy produkt
339
zielony produkt
357
Masa
Masa
teoretyczna [g] rzeczywista [g]
Wydajność
[%]
10
ĆWICZENIE II-B
Geometria i trwałość związków kompleksowych na przykładzie
kompleksu niklu(II) z ligandami typu zasad Schiffa;
analiza spektroskopowa
a) spektorskopia IR
1. Zarejestrować widma IR dla obu uzyskanych związków.
b) spektroskopia UV–Vis
1. Przygotować ilościowo 5 mL 0.015 M roztworu brązowego produktu
rozpuszczając naważkę w chloroformie.
2. Przygotować ilościowo 5 mL 0.015 M roztworu pirydyny rozpuszczając naważkę
w chloroformie.
3. Zarejestrować widma obu substancji w zakresie 450–900 nm i określić ich
molową absorpcję przy 600 nm.
4. Rozpuścić niewielką ilość zielonego produktu w chloroformie i zapisać barwę
uzyskanego roztworu.
c) spektroskopia UV–Vis - metoda Joba
1. Przygotować 25 ml 15 mM roztworu brązowego produktu (MW = 339 g.mol−1)
zalewając ilościowo naważkę chloroformem (stock solution 1)
2. Przygotować 25 ml 15 mM roztworu pirydyny (MW = 71,9 g.mol−1, d = 0,978
g.cm−3) zalewając ilościowo naważkę chloroformem (stock solution 2).
3. Przygotować serię 10 roztworów zgodnie z tabelą:
11
4. Zarejestrować widma UV–vis każdego roztworu ustawiając absorbancję 600 nm.
1.
Scharakteryzować i opisać uzyskane widma IR i dokonać analizy porównawczej obu
produktów (punkt a).
2.
Scharakteryzować i opisać uzyskane widma UV-vis i dokonać analizy porównawczej
obu produktów (punkt b).
3.
Na podstawie wyników uzyskanych w punkcie c) wykreślić zależność ułamka
molowego pirydyny vs AML.
4.
Określić skład kompleksu.
5.
Wyznaczyć ilość ligandów n korzystając z zależności: n = x / (1 - x), gdzie x stanowi
punkt przecięcia prostych na wykresie uzyskanym w punkcie 5.
12
ĆWICZENIE III-A
Mieszanoligandowy związek koordynacyjny jonu Co(III)
z monodorowymi ligandami nieorganicznymi
synteza
a) Preparatyka azotanu(V) akwapentaaminakobaltu(III)
1. Na wadze technicznej (nie na wadze analitycznej!) odważyć 3,6g (0,012 mola)
Co(NO3)2.6H2O i 2,5 g (0,031 mola) NH4NO3. Zapisać dokładną wagę i umieścić
obie stałe substancje w 400 mL zlewce.
2. Całość rozpuścić w nie więcej jak 10 mL gorącej wody z czajnika i mieszać do
momentu całkowitego rozpuszczenia. Następnie umieścić zlewkę na płycie
mieszadła (pod wyciągiem) i dodać ostrożnie 40 mL 6 M amoniaku (0,24 mol).
3. Następnie przez około 30 min dodawać, ciągle mieszając, 25 mL (0,022 mola) 3%
H2O2 w małych porcjach (0,8 mL/min.). Najlepszą wydajność osiąga się, jeżeli
3% H2O2 jest dodawany przez kroplomierz przy ciągłym mieszaniu roztworu.
Dodawanie może być szybsze na początku, ale nie na końcu.
4. Należy dodać łącznie 15 mL w ciągu pierwszych 15 minut, i kolejną 10 mL
porcję przez kolejne 15 minut.
5. Po wprowadzeniu całej ilości H2O2 mieszaninę należy mieszać przez kolejne 10
minut, lub też do całkowitego zaniku wydzielającego się gazu.
6. Następnie powoli i ostrożnie dodać 30 mL (0,48 mola) 16 M HNO3.
7. Po dodaniu całej ilości kwau, uzyskaną mieszaninę należy schładzać (do ok. 5 °C)
przez kolejne 10 min.
8. Kolejno dodać taką objętość 96% etanolu, która w przybliżeniu odpowiada
objętości roztworu znajdującego się w dużej zlewce. W tym momencie obserwuje
się strącanie osadu. Jeśli tak się nie dzieje, należy powiadomić o tym
prowadzącego ćwiczenie i jeszcze raz przejrzeć całą procedurę.
9. Pozostawić całość w spokoju na 10 minut, aby umożliwić wytrącenie osadu, a
następnie odsączyć suchą pozostałość na lejku Büchnera. Wypłukać suche
pozostałości ze zlewki za pomocą etanolu (płuczka). Osad na sączku przemyć
13
etanolem, suszyć na powietrzu, a następnie zebrać osad, przenieść do czystej i
suchej zlewki (100 mL), zważyć go (wyliczyć wydajność), a następnie
przekrystalizować.
b) Krystalizacja azotanu(V) akwapentaaminakobaltu(III)
1. Przygotować 1 M roztwór amoniaku, którego ilość zależy od końcowej
wydajności reakcji syntezy kompleksu (na 1g surowego produktu należy zużyć 20
ml roztworu amoniaku).
2. Naważkę otrzymanego surowego produktu rozpuścić w odpowiedniej ilości
(wyliczonej powyżej) 1 M roztworu amoniaku. Uzyskany roztwór umieścić w
gorącej (80 °C) kąpieli wodnej i mieszać czystą, szklaną bagietką aż do
całkowitego rozpuszczenia substancji. Trzymać roztwór na gorącej łaźni przez
pełne pięć minut (temperatura łaźni powinna być bliska 80°C, jednak należy
uważać, aby nie przekroczyć 85 °C).
3. Schłodzić roztwór w łaźni z lodem aż temperatura zmierzona przez termometr (z
bańką całkowicie zanurzoną w roztworze) osiągnie 5°C (zadbać należy, aby
zlewka z roztworem nie przewróciła się, gdy lód zacznie się topić!).
4. Po osiągnięciu przez roztwór temperatury 5°C, dodawać kroplami 16 M roztwór
kwasu azotowego(V), cały czas trzymając mieszaninę reakcyjną w łaźni z lodem,
pod wyciągiem. Osad powinien się strącać wtedy, gdy dodawana ilość HNO3
całkowicie zneutralizuje ilość amoniaku stosowanego do rozpuszczenia surowego
produktu. Należy dodawać kroplami stężony roztwór kwasu azotowego(V) (z
około 25% nadmiarem w stosunku do ilości neutralizowanego produktu)
(wykonać stosowne obliczenia), wymieszać i pozostawić na kilka minut, aż do
ponownego wytrącania produktu (cały czas stosować łaźnię z lodem).
5. Należy sprawdzić pH mieszaniny reakcyjnej (kropla roztworu na papierek
wskaźnikowy), aby potwierdzić silnie kwasowe pH.
6. Otrzymane kryształy należy odsączyć za pomocą sączenia próżniowego.
7. Wilgotny osad zostawić na kilka minut na lejku i przemyć dwukrotnie 95%
etanolem. Na koniec pozostawić substancję pod próżnią przez kilka minut, a
następnie ostrożnie przenieść sączek z produktem stałym na szkiełko zegarkowe i
pozostawić do wyschnięcia.
14
8. Po wysuszeniu zeskrobać stały produkt ze sączka na specjalny papier i zważyć
suchy związek. Przygotować odpowiednią szklaną buteleczkę, nakleić karteczkę z
informacją o zawartości, zważyć ją (z korkiem), zapisać masę, a następnie
przenieść do niej otrzymany związek. Zapisać na etykiecie informacje dotyczące
nazwy związku, jego masy molowej i masy rzeczywistej.
1. Opracować uzyskane wyniki podając wydajności poszczególnych syntez i
wydajności krystalizacji.
2. Na podstawie zarejestrowanych widm UV-VIS podać charakterystykę spektralną
uzyskanego związku.
ĆWICZENIE III-B
Mieszanoligandowy związek koordynacyjny jonu Co(III)
z monodorowymi ligandami nieorganicznymi
potencjometryczne wyznaczanie stałej kwasowości
1. Przygotować naważkę 0,25 g preparatu [Co(OH2)(NH3)5](NO3)3, umieścić go w
wysokiej zlewce (250 mL) i rozpuścić w 75 ml wody destylowanej. Obliczyć
dokładne stężenie próbki.
2. W tak przygotowanym roztworze zanurzyć wykalibrowaną elektrodę kombinowaną
połączoną z pehametrem,
włączyć
mieszadło,
włożyć do roztworu dipol magnetyczny i ostrożnie
sprawdzając
czy
w
trakcie
mieszania
nie
istnieje
niebezpieczeństwo stłuczenia elektrody.
3. Do biurety (25 mL) wprowadzić 0,1 M mianowany roztwór zasady sodowej.
Sprawdzić, czy wylot biurety jest wypełniony w całości titrantem i czy początkowa
objętość titranta „ustawiona” jest na 0 mL
4. Przeprowadzić miareczkowanie dokonując odczytu po każdorazowym dodaniu
0,5 ml porcji roztworu titranta. Miareczkować do momentu dodania 125%
równoważnej ilości titranta.
15
5. Przeprowadzić miareczkowanie dwukrotnie.
1. Na podstawie wyników uzyskanych z pomiarów potencjometrycznych wykreślić
krzywą miareczkowania pH = f(VNaOH).
2. Na podstawie skoku obliczyć wartość stałej pK (eksperymentalna) i porównać ją
z wartością wyznaczoną na podstawie obliczeń (teoretyczna).
3. Napisać równanie reakcji obrazującej równowagę, dla której wyznaczono
wartość pK.
Literatura
1.
Wilkinson G.; Cotton F.A., Advanced Inorganic Chemistry, 6thEd.; Wiley, New York
(1999).
2.
Huheey J.E., Inorganic Chemistry, 3rd Ed.; Harper & Row: New York (1983).
3.
Basolo F.; Pearson R.G., Mechanisms of Inorganic Reactions, Wiley, New York
(1958).
4.
Shriver D.F.; Atkins P.W., Inorganic Chemistry; Freeman, New York, 452 (1990).
5.
Butler I.S.; Harrod J.F., Inorganic Chemistry; Benjamin/Cummings, Redwood City,
Ca, (1989).
6.
Nakamoto K., Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination
Compounds; Wiley, New York (1997).
6. Wilkinson G.; Gillard R.D.; McClevery J.A., Comprehensive Coordination Chemistry;
Pergamon Press, Oxford, 1:1-31; 2:23; 4:666 (1987).
7. Adell B., Z. Anorg. Allg. Chem., 279:219 (1955).
8. Wendlandt W.W.; Woodlock J.H., J. Inorg. Nucl. Chem., 27:259 (1965).
9. Balzani V.; Ballardini R.; Sabbatini N.; Moggi L., Inorg. Chem., 7:1398 (1968).
10. Grenthe I.; Nordin E., Inorg. Chem., 18:1109 (1979).
11. Grenthe I.; Nordin E., Inorg. Chem., 18:1869 (1979).
12. Nakamoto K.; Fujita J.; Murata H., J. Am. Chem. Soc., 80:4817 (1958).
16
ĆWICZENIE IV-A
Chiralne kompleksy optycznie czynne na przykładzie
chloranu(VII) tris-(1,10-fenantrolina)niklu(II)
synteza emetyku
a) Otrzymywanie tritlenku antymonu
1. 10g trójchlorku antymonu rozpuścić w roztworze złożonym z równych objętości 8
ml stężonego HCl i 8 ml wody.
2. W osobnym naczyniu rozpuścić 40 g Na2CO3 w 200 ml wody i otrzymany
roztwór doprowadzić do wrzenia.
3. Do tak otrzymanego, wrzącego roztworu wlewać powoli roztwór SbCl3, i całość
gotować do chwili, gdy przestanie wydzielać się CO2.
4. Kolejno zlać ciecz znad osadu, osad odsączyć i przemyć gorącą wodą, aż do
usunięcia z niego jonów chlorkowych.
5. Sprawdzić
obecność
jonów
chlorkowych
za
pomocą
AgNO3
(próbka
osadu rozpuszczona w rozcieńczonym kwasie azotowym nie powinna dawać
zmętnienia z roztworem azotanu srebrowego).
6. Otrzymany osad suszyć w temp, 100°.
b) Otrzymywanie winianu antymonylu potasu
1. W kolbie zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną umieścić 36 g trójtlenku antymonu,
40 g kwaśnego winianu potasowego i 400 ml wody zakwaszonej 2 ml stężonego
kwasu solnego.
2. Uzyskany roztwór gotować przez 2 godz. do momentu rozpuszczenia większości
trójtlenku antymonu.
3. Następnie roztwór wymieszać i dodawać stopniowo 10% roztworu KOH aż do
otrzymania odczynu słabo kwaśnego (papierek lakmusowy).
4. Gorący roztwór odsączyć od nadmiaru nierozpuszczonego trójtlenku antymonu, a
uzyskany osad przemyć niewielką ilością gorącej wody.
17
5. Otrzymany przesącz zagęścić w parownicy porcelanowej do momentu
pojawienia się kryształów emetyku.
6. Powstały
roztwór
pozostawić
w
lodówce
na
dobę
do
krystalizacji
na dobę, po czym odsączyć go, a wydzielone kryształy przemyć niewielką
ilością zimnej wody.
7. Ług pokrystaliczny zagęszcza się i zbiera nowe porcje kryształów.
8. Otrzymany emetyk suszy się w temp. 40°.
b) Jodometryczne oznaczanie czystości winianu antymonylu potasu
1. Rozpuścić 0,5 g preparatu i 0,5 g kwasu winowego w 50 ml wody, a następnie
dodać 2 g węglanu sodu.
2. Napełnić biuretę 0,1 N roztworem jodu.
3. Do roztworu zawierającego preparat dodać kilka ml skrobii i przeprowadzić
miareczkowanie.
1. Zapisać zachodzące procesy za pomocą reakcji chemicznych.
2. Zanotować uzyskane wydajności.
3. Oznaczyć czystość otrzymanego preparatu zakładając, że1 ml 0,1 N roztworu
jodu odpowiada 16,695 mg krystalicznego winianu antymonylu potasu (związek
ten powinien rozpuszczać się klarownie w 5 częściach wody i nie powinien
ciemnieć po zadaniu HCl i roztworem ZnCl2 nawet po upływie godziny).
18
ĆWICZENIE IV-B
Chiralne kompleksy optycznie czynne na przykładzie
chloranu(VII) tris-(1,10-fenantrolina)niklu(II)
synteza kompleksu
Eksperyment należy przeprowadzić pod wyciągiem, w jednorazowych polietylenowych
rękawicach, które należy nosić podczas pracy z wszystkimi odczynnikami. Zarówno
1,10-fenantrolina jaki i jej kompleksy są trujące (kompleksy działają jak leki blokujące
zakończenia nerwowe, powodujące paraliż); Należy obchodzić się bardzo ostrożnie z solami
organicznymi nadchloranów. Obecność zarówno grup utleniających jak i redukujących, a
także jonu metalu (działającego często jako katalizator w reakcji redoks) jest przyczyną, że
sole tę często ulegają eksplozji.
a) Trihydrat nadchloranu L-tris-(1,10-fenantrolina)niklu(II)
1. W zlewce (100 mL) przygotować naważkę 0,6 g chlorku niklu(II) i rozpuścić ją w 16 ml
wody. Kolbę postawić na mieszadle magnetycznym (dipol) i ciągle mieszając dodawać
1,5 g monohydratu 1,10-fenantroliny.
2. Mieszaninę reakcyjną o kolorze głębokiej czerwieni należy mieszać dopóki cała
substancja nie ulegnie całkowitemu rozpuszczeniu.
3. Po tym czasie, kolbę reakcyjną schłodzić na łaźni z lodem (krystalizator z pokruszonym
lodem) do temperatury 15°C i, ciągle mieszając, powoli dodawać roztwór 2,5 g 0,5hydratu D-winianu antymonylu potasu (emetyk) w 53 ml wody.
4. Wytrącony osad odsączyć na lejku Buchnera, przemyć trzema porcjami 3,5 mL
lodowatej wody i pozostawić do wyschnięcia. Kolejno przenieść do 50 mL (zważonej)
zlewki i zważyć go (nazwać go osadem A i pozostawić do przekształcenia w Denancjomer).
5. Uzyskany różowy przesącz przenieść do zlewki (10 mL) i natychmiast dodawać
kroplami 2,5 ml 1 M chloranu(VII) sodu. Wytrącone różowe kryształy (L-enecjomer) ldr Agnieszka Chylewska
19
[Ni(o-phen)3](ClO4)2.3H2O przesączyć na lejku Buchnera, przemyć 3,5 ml lodowatej
wody, wysuszyć i zważyć.
6. Kolejno przenieść otrzymany L-enecjomer do zlewki (100 mL) i rozpuścić kryształy w
50 ml ciepłej (60 °C), świeżo przygotowanej 30% mieszaniny aceton-woda.
7. Ostudzić roztwór do 20 °C i ponownie wytrącić L-enenacjomer przez powolne
dodawanie 8 ml 1,0 M nadchloranu sodu (rekrystalizacja).
8. Otrzymane różowe kryształy odsączyć na lejku Buchnera, przemyć trzema porcjami 3,5
ml lodowatej wody, wysuszyć na powietrzu, przenieść do odważonej i podpisanej
buteleczki, zważyć i przechowywać w eksykatorze.
b) Trihydrat nadchloranu D-tris-(1,10-fenantrolina)niklu(II)
1. Różowy osad A (otrzymany w punkcie a) rozpuścić w 15 ml 1,0 M NaOH i
przefiltrować roztwór (lejek zwykły).
2. W celu wytrącenia kompleksu, do otrzymanego przesączu należy dodawać kroplami
lodowaty kwas octowy (około 0,6 ml), aż do uzyskania pH∼6 (papierek wskaźnikowy).
3. Osad odsączyć na lejku Buchnera, przemyć trzema porcjami 7 ml lodowatej wody,
wysuszyć, przenieść do 100 mL (zważonej) zlewki i zważyć go.
4. Kolejno rozpuścić osad w minimalnej objętości (około 40ml) 0,05 M NaOH i
przesączyć (lejek zwykły) roztwór. Do otrzymanego przesączu dodawać kroplami 3ml
1M chloranu(VII) sodu i ponownie odsączyć różowy osad za pomocą lejka Buchnera,
przemyć go czterema 3,5 ml porcjami lodowatej wody, wysuszyć, przenieść do 100 mL
(zważonej) zlewki i zważyć go.
5. Ponownie rozpuścić osad w minimum (około 50 ml) ciepłej (60 °C) mieszaniny 30%
aceton-woda. Schłodzić otrzymany roztwór do 25 °C (krystalizator z pokruszonym
lodem) i dodawać kroplami 0,7ml 1,0 M chloranu(VII) sodu.
6. Przesączyć otrzymany roztwór (lejek zwykły) do zlewki (100 mL) a do otrzymanego
przesączu dodać ponownie 5ml 1,0 M chloranu(VII) sodu.
7. Wytrącony osad czystego D-enencjomeru przesączyć na lejku Buchnera, przemyć
trzema 3,5ml porcjami lodowatej wody, wysuszyć na powietrzu, przenieść do
odważonej i podpisanej buteleczki, zważyć i przechowywać w eksykatorze
20
1. Zarejestrować widmo IR (w nujolu) otrzymanych izomerów bezpośrednio po jej
syntezie jak i po tygodniu.
2. Opisać wszystkie reakcje prowadzące do rozdziału obu enencjomerów, podając rolę
emetyku.
Wyznaczanie skręcalności optycznej obu enencjomerów
3. Przygotować 50% roztwór aceton/woda.
4. Przygotować 0,15% (w/v) L-enencjomeru w 50% roztworze aceton/woda (Lroztwór) i zmierzyć jego skręcalność za pomocą polarymetru.
5. Przygotować 0,15% (w/v) D-enencjomeru w 50% roztworze aceton/woda (Droztwór) i zmierzyć jego skręcalność za pomocą polarymetru.
6. Oba roztwory (L-roztwór) i (D-roztwór) pozostawić do następnej pracowni i
zmierzyć ich skręcalność.
Literatura
1. Wilkinson G.; Cotton F.A., Advanced Inorganic Chemistry, 6thEd.; Wiley, New York
(1999).
2. Huheey J.E., Inorganic Chemistry, 3rd Ed.; Harper & Row: New York (1983).
3. Basolo F.; Pearson R.G., Mechanisms of Inorganic Reactions, Wiley, New York
(1958).
4. Shriver D.F.; Atkins P.W., Inorganic Chemistry; Freeman, New York, 452 (1990).
5. Butler I.S.; Harrod J.F., Inorganic Chemistry; Benjamin/Cummings, Redwood City,
Ca, (1989).
6. Nakamoto K., Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination
Compounds; Wiley, New York (1997)..
21
Dodatek
Nazewnictwo związków kompleksowych
Aby poprawnie nazywać związki kompleksowe, należy także dobrze
zapisywać ich wzory. We wzorze sumarycznym zapisujemy najpierw
kationową, a potem anionową część związku. Część kompleksową
zapisujemy w nawiasie kwadratowym, podając najpierw symbol atomu
centralnego, następnie ligandy anionowe, a na koniec ligandy obojętne.
Kolejność nawiasów we wzorze jest następująca:
[( )]
[{( )}]
[{[( )]}]
[{{[( )]}}] itd.
Nazwę związku tworzymy w następujący sposób: podajemy najpierw
nazwę części anionowej, stosując końcówkę "-an", a następnie części
kationowej. Nazwę części kompleksowej tworzymy, podając nazwy
wszystkich ligandów wraz z ich krotnościami w kolejności alfabetycznej,
a na końcu podając nazwę atomu centralnego. Dodatkowo podajemy
wartościowość atomu centralnego (możemy ją pominąć zgodnie z
poprzednimi zasadami - jest to tzw. metoda Stocka) lub ładunek danej
części kompleksu. W nazewnictwie związków kompleksowych używamy
liczebników greckich. Jeśli część kompleksowa ma krotność większą niż
jeden, to jej nazwę ujmujemy w nawiasy i poprzedzamy przedrostkiem
greckim - bis, tris, tetrakis, pentakis, heksakis itd. Zamiast
wartościowości atomu centralnego możemy podać ładunek całego
kompleksu (często jest to wygodniejsze - tzw. metoda Ewensa-Bassetta).
Poniżej trochę przykładów nazw związków kompleksowych.
• Na[Sb(OH)6] heksahydroksoantymonian(V) sodu (lub
heksahydroksoantymonian(1-) sodu)
• K4[Fe(CN)6] heksacyjanożelazian(II) potasu (lub
heksacyjanożelazian(4-) potasu)
• Ag[SbF6] heksafluoroantymonian(V) srebra
• [Cd(NH3)4]Cl2 chlorek tetraaminakadmu(II)
• [Ni(NH3)6]Cl2 chlorek heksaaminaniklu
• [Co(NH3)4]SO4 siarczan(VI) tetraaminakobaltu
• [Cu(NH3)2]2[Cu(CN)4] tetracyjanomiedzian(II) bis(diaminamiedzi(I))
• [Cr(C6H6)2] dibenzenchrom(0)
• [Cr(H2O)4(NH3)2][Fe(CN)5NO] pentacyjanonitrozylżelazian(II)
tetraakwadiaminachromu(III)

CHEMIA STRUKTURALNA KOMPLEKSÓW JONÓW METALI

Transkrypt

Podobne dokumenty

1. Ze sprzedaży „Gazety w Paski” Kuba uzyskał 39zł w monetach

Typowe parametry Wygląd koncentratu klarowny, pomarańczowy

INSTYTUCJA: Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra

Dzień Otwarty UJ – 18 marca 2016r.

Małgorzata Lubańska

MALCLEAN TOP

I ROK CHEMII ZAJĘCIA LABORATORYJNE Z PODSTAW CHEMII

C bis Klasa – biologiczno-chemiczna

ĆWICZENIE 4.

Aniosyme DLT - Medi-Sept