ĆWICZENIE III-D

ĆWICZENIE III-D
Mieszanoligandowy związek koordynacyjny jonu Co(III)
z monodorowymi ligandami nieorganicznymi
kinetyka wymiany akwaliganda
Odczynniki chemiczne
• stały [Co(OH2)(NH3)5](NO3)3, ), stały NaNO2, HClO4 (70%, d = 1.6 g.cm−3),
• woda dejonizowana
Szkło i sprzęt laboratoryjny
• zlewki, kolby, kuweta, pipety, kolby miarowe, papierki wskaźnikowe,
• mieszadło mechaniczne, dipol magnetyczny, spekol, termostatowana łaźnia wodna,
Przygotowanie roztworu [Co(OH2)(NH3)5](NO3)3
1.
Odważyć (wagowo) na wadze analitycznej 0,11g stałego produktu [Co(NH3)5(H2O)](NO3)3
otrzymanego na poprzedniej pracowni i tak przygotowaną naważkę przenieść do kolby miarowej
(25 mL) i rozpuścić w wodzie. Obliczyć dokładne stężenie otrzymanego roztworu.
2.
Przed przystąpieniem do pomiarów sprawdzić, czy cała substancja uległa całkowicie
rozpuszczeniu. Przelać zawartość kolby do probówki z gwintem, zamknąć korkiem i pozostawić
do dalszych etapów eksperymentu.
Przygotowanie buforu HNO2/NO2− o pH = 4.0
1. W kolbie miarowej (50 mL) przygotować 0.2 M wodny roztwór NaNO2.
2. Całość przenieść do wysokiej zlewki (100 mL), ustawić na mieszadle magnetycznym, włożyć dipol,
podłączyć pehametr i zmierzyć pH otrzymanego roztworu.
3. Uruchomić mieszanie i nie wyjmując elektrody wprowadzać ostrożnie za pomocą pipety,
kroplami stężony roztwór HClO4 (70%, d = 1,6 g/cm3), tak, aby pH uzyskanego buforu wynosiło
pH = 3,936 (ok. 0.11 mL).
4. Uzyskany bufor przenieść ponownie do specjalnie opisanej butelki.
prof. UG, dr hab. Aleksandra Dąbrowska
Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego
2
Kinetyka wymiany akwaliganda
1. Włączyć spektrofotometr uv-vis (lub spekol) 10 minut przed planowanym eksperymentem)
2. Ustawić w spektrofotometrze odpowiednie parametry pomiarowe (m.in. temperaturę pomiaru,
zakres pomiaru absorpcji, ścieżkę zapisu, nazwy serii pomiarowej, itp.). Zakres pomiarowy dla
badanych substancji wynosi 350 – 600 nm (lub 490 nm).
3. Wykonać pomiar w temperaturze pokojowej.
4. Skalibrować spektrofotometr/spekol na puste kuwety.
5. Do pustej kuwety odmierzyć 1.5 mL roztworu kompleksu i 1.5 mL roztworu buforu, wrzucić
niewielkie mieszadełko, oba roztwory dobrze wymieszać
6.
Zarejestrować widmo uv (A0) i zapisać czas reakcji (t0).
7. Przenieść kuwetę z roztworem na mieszadło.
8. W odstępach czasowych wynoszących 2 minuty zarejestrować wartość absorbancji do momentu,
aż zmiany absorbancji będą zerowe.
9. Każdorazowo po wykonaniu pomiaru kuwetę należy ustawiać na mieszadle magnetycznym.
Kinetyka izomeryzacji
1. Włączyć spektrofotometr uv-vis (lub spekol) 10 minut przed planowanym eksperymentem)
2. Ustawić w spektrofotometrze odpowiednie parametry pomiarowe (m.in. temperaturę pomiaru,
zakres pomiaru absorpcji, ścieżkę zapisu, nazwy serii pomiarowej, itp.). Zakres pomiarowy dla
badanych substancji wynosi 350 – 600 nm (lub 455 nm).
3. Ustawić termostat na temperaturę 40 °C.
4. Do probówki zamykanej korkiem wlać 10 mL roztworu kompleksu, a do drugiej 10 mL roztworu
buforu. Całość dobrze wymieszać i włożyć do termostatowanej łaźni.
5. Skalibrować spektrofotometr/spekol na puste kuwety.
10. Gdy temperatura roztworu osiągnie wymaganą wartość, oba roztwory znajdujące się w łaźni
należy zmieszać ze sobą.
6. Natychmiast po zmieszaniu odmierzyć do pustej kuwety 2 mL roztworu kompleksu w buforze,
zarejestrować widmo uv (A0) i zapisać czas reakcji (t0).
7. Po pomiarze zawartość kuwety wylać, a kuwetę wysuszyć.
8. Pozostały roztwór kompleksu umieścić na powrót w termostatowanej łaźni wodnej.
prof. UG, dr hab. Aleksandra Dąbrowska
Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego
3
9. W odstępach czasowych wynoszących 2 minuty rejestrować wartość absorbancji do momentu,
aż zmiany absorbancji będą zerowe.
Wyznaczanie A∞
1. Przygotować w zlewce łaźnię wodną o temperaturze 70 °C.
2. Przelać do próbki zamykanej korkiem 5 mL roztworu kompleksu i 5 mL roztworu buforu i oba
roztwory dobrze wymieszać.
3. Probówkę włożyć do łaźni wodnej i termostatować ją ok. 3 godzin.
4. Po tym czasie odmierzyć do pustej kuwety 3 mł uzyskanego roztworu i zarejestrować wartość A∞
(t∞).
Opracowanie wyników
1. Na podstawie uzyskanych wyników przygotować i uzupełnić poniższą tabelę:
T = 20 °C
czas t[s]
absorbancja (At)
(At– A0)
ln(At– A0)
(At– A0)−1
T = 40 °C
2. Dla każdej temperatury sporządzić 3 wykresy zależności: a) (At – A) = f(t); b) ln(At – A) = f(t); c) (At –
A)−1 = f(t) i na tej podstawie określić rząd reakcji.
3. Na podstawie odpowiedniego wykresu wyznaczyć wartość stałej szybkości reakcji wymiany
akwaliganda (w temperaturze pokojowej) i stałej szybkości reakcji izomeryzacji (t 40 °C)
4. Napisać ogólne wyrażenie obrazujące szybkość badanej reakcji.
5. Podać zapis reakcji wymiany akwaliganda i zaproponować mechanizm.
6. Podać zapis reakcji izomeryzacji i zaproponować mechanizm.
7. Przedyskutować jakościowo mechanizmy obu badanych reakcji.
prof. UG, dr hab. Aleksandra Dąbrowska
Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego
4
8. Określić różnice pomiędzy produktem trwałym kinetycznie a trwałym termodynamicznie.
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. 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. Balzani V.; Ballardini R.; Sabbatini N.; Moggi L., Inorg. Chem., 7:1398 (1968).
8. Grenthe I.; Nordin E., Inorg. Chem., 18:1109 (1979).
9. Grenthe I.; Nordin E., Inorg. Chem., 18:1869 (1979).
10. Nakamoto K.; Fujita J.; Murata H., J. Am. Chem. Soc., 80:4817 (1958).
prof. UG, dr hab. Aleksandra Dąbrowska
Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego