CW 20 - Wydział Chemii UJ

Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
Wstęp
Ogromna większość metali na różnych stopniach utleniania oraz część niemetali tworzy
obojętne związki kompleksowe z acetyloacetonem (pentan-2,4-dion, Hacac) jako ligandem.
Wśród nich metale bloku d często podlegają ogólnym wzorom:
a) [MII(acac)2L2] lub [MII(acac)2]n – jeśli liczba koordynacyjna metalu M wynosi 6; jeśli
są to kompleksy monomeryczne o geometrii oktaedrycznej – dla nich możliwa jest izomeria geometryczna cis-trans. Ligand L jest najczęściej jednowiążący, słabiej związany, stąd
możliwe są różne deformacje struktury (np. efekt
Jahna-Tellera). Ligand L to często cząsteczka
rozpuszczalnika: H2O, C2H5OH, ewentualnie, co
jest związane z metodą syntezy: cząsteczka NH3,
Rys. 1. Modele struktur [Ni(acac)2]3 (po
lewej) i [Co(acac)2]4 (po prawej). Schematycznie oznaczono ligand acac– jako:
np.: NiII (L= H2O, NH3), CoII (L= H2O,
C2H5OH). Mogą zdarzać się również układy polimeryczne, w których każdy z atomów central-
nych ma otoczenie oktaedryczne, a wielościany koordynacyjne mają wspólną ścianę lub
krawędź, np.: [Ni(acac)2]3, czy [Co(acac)2]4, wówczas część ligandów acac– pełni rolę
ligandów mostkujących, łączących dwa centra metaliczne (Rys. 1).
b) [MII(acac)2] – jeśli liczba koordynacyjna metalu M wynosi 4, są to kompleksy o geometrii płaskokwadratowej np.: CuII, PdII, (ewentualnie tetraedrycznej np.: BeII).
c) [MIII(acac)3] – jeśli liczba koordynacyjna metalu wynosi 6; są to kompleksy np.: AlIII,
GaIII, ScIII, FeIII, MnIII, CoIII, CrIII, VIII. Wykazują one czynność optyczną – są chiralne.
d) Możliwe są też inne układy o geometrii piramidy tetragonalnej np.: [ZnII(acac)2(H2O)],
czy [VIV(acac)2(O)], a także inne bardziej złożone struktury.
Niektóre ze związków wykazują ciekawe własności, które związane są z budową molekularną, np.: bis(acetyloacetoniano)kobalt(II) sublimuje w postaci tetrameru: [Co(acac)2]4, ale
z roztworów w obojętnych rozpuszczalnikach, które zawierają wodę można otrzymywać różne cząsteczki polimeryczne: [Co(acac)2]3·H2O, [Co(acac)2]2·2H2O, czy w skrajnych przypadkach postać monomeryczną: [Co(acac)2(H2O)2] – jako izomer trans. W każdym z wymienionych przypadków cząsteczki wody uzupełniają wolne miejsce koordynacji wokół jonu Co2+ w
taki sposób, aby zapewnić liczbę koordynacyjną 6 dla atomu centralnego, a tym samym jego
oktaedryczne otoczenie. Podobne właściwości posiadają kompleksy niklu(II) ([Ni(acac)2]3
oraz [Ni(acac)2(H2O)2]) i cynku(II) ([Zn(acac)2]3).
Strona 1 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
Tworzenie się względnie trwałych związków kompleksowych jonu acac– z wieloma
metalami potwierdzają wartości stałych tworzenia (Tabela 1).
Tabela 1. Wybrane zlogartymowane wartości stałych tworzenia kompleksów metali z acetyloacetonem
(t= 25 °C, I= 0)
Jon
Be2+ Mg2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+ Pd2+ Cd2+
Stała
log β1
7,90
3,65
4,21
5,07
5,40
5,96
8,25
5,03
16,7
3,83
log β2
14,62
6,28
7,30
8,67
9,57
10,54 15,05
8,80
27,6
6,60
3+
3+
3+
Jon
Stała
Al
3+
Ga
Ce
Fe
log β1
8,60
9,50
5,30
9,80
log β2
16,50 17,40
9,27
18,80
log β3
22,30 23,10 12,65 26,40
Acetyloacetoniany metali to najczęściej barwne, drobnokrystaliczne ciała stałe, które
zwykle wykazują stosunkowo niską rozpuszczalność w wodzie, trochę lepszą w niektórych
alkoholach (np.: metanol, etanol), natomiast dość dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych takich jaki: benzen, toluen, chloroform, cykloheksan, i inne. Właściwość ta
jest wykorzystywana w procesach ekstrakcji metali z fazy wodnej do fazy organicznej w postaci kompleksów w układzie ciecz-ciecz oraz do prowadzenia procesów rekrystalizacji tych
związków. Związki te odznaczają się dość dobrą trwałością termiczną, choć niektóre z nich
mogą być niestabilne wobec niektórych czynników środowiska np.: mogą wchodzić w reakcje
z tlenem, toteż wskazane jest odpowiednie ich przechowywanie.
Acetyloacetoniany metali bloków s, p, d, f otrzymuje się najczęściej poprzez działanie
na roztwór soli prostej metalu (np.: azotanu(V), chlorku, octanu, siarczanu(VI)) lub kompleks
metalu (np.: chlorokompleks lub inny), roztworem acetyloacetonianu sodu, potasu lub amonu,
który otrzymuje się działając stężonym roztworem amoniaku lub roztworem wodorotlenku
sodu na acetyloaceton – to reakcje transmetalacji. Odmiany tej metody syntezy (tzw. one-pot
synthesis) zwykle związane są ze zmieszaniem roztworu soli metalu z acetyloacetonem, a
następnie takim podniesieniu pH otrzymanego roztworu za pomocą np.: octanu sodu, węglanu
sodu, wodorowęglanu sodu, amoniaku, metanolanu sodu, roztworu zasady, przy którym nastąpi wytrącenie kompleksu. Niekiedy takie procedury mogą okazać się mało skuteczne lub
mało wydajne wówczas można otrzymać tego typu połączenia poprzez bezpośrednią reakcję
metalu, tlenku metalu lub węglanu metalu (lub innych związków) z acetyloacetonem w podwyższonej temperaturze. Można również skorzystać z metod utleniania-redukcji, gdzie jeden
z substratów podczas syntezy ulega częściowej redukcji najczęściej za pomocą acetyloacetonu lub dochodzi do utlenienia metalu za pomocą dodawanego utleniacza, np.: H2O2. Syntezy
Strona 2 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
te mogą być prowadzone, w zależności od rozpuszczalności i stabilności reagentów i produktów reakcji, w wodzie, roztworach wodno-etanolowych, dioksanowych lub innych rozpuszczalnikach organicznych, a nawet w układach dwufazowych wodno-organicznych.
Związki te stosowane są przede wszystkim jako: substraty wyjściowe do otrzymywania katalizatorów różnych reakcji (np. polimeryzacji olefin, hydratacji alkenów, otrzymywania alkenów i alkoholi metodą Fischera-Tropscha, transestryfikacji), stabilizatory polimerów
np. PCV, substraty do produkcji i modyfikacji powierzchni ceramicznych i szklanych (przy
czym wykorzystywana jest w tym celu bardzo dogodna metoda zol-żel nanoszenia takich powierzchni), utwardzacze żywic epoksydowych, klejów akrylowych i gum silikonowych, dodatki do smarów, sykatyw – substancji przyspieszających schnięcie farb, substraty do produkcji pestycydów, substraty do otrzymywania nanomateriałów, a także materiałów o interesujących właściwościach elektrycznych, magnetycznych i optycznych.
Ligand
Acetyloaceton (Hacac) jest najprostszym β-diketonem należącym do uniwersalnych i
najczęściej używanych odczynników chelatujących, bidentnych (dwuwiążących). Jest to bezbarwna ciecz (t.top.= –23 °C, t.wrz.= 139 °C, d25 °C= 0,972 g/cm3), dobrze rozpuszczalna w
wodzie (S25 °C = 17,6 g/ 100 g) – lepiej rozpuszczalna w niektórych alkoholach (metanol, etanol) czy chloropochodnych węglowodorów (chlo-
H3C
roform) oraz w acetonie i eterze dietylowym. W
roztworze acetyloaceton występuje w dwóch od-
C
kę tego diketonu można traktować jako słaby kwas
organiczny, który ulega procesowi dysocjacji wg
równania: Hacac
O
H2C
mianach tautomerycznych, przy czym przeważa
forma enolowa (2 – patrz obok), a zatem cząstecz-
H3C
C
OH
C
O
HC
C
O
H3C
H3C
1
2
H+ + acac–, pKa25 °C= 8,99. Proces dysocjacji formy enolowej acetylo-
acetonu wzrasta wraz ze wzrostem pH roztworu oraz wraz ze wzrostem siły jonowej roztworu.
Podwyższenie pH roztworu podczas syntezy związków kompleksowych sprzyja więc zachodzącej reakcji kompleksowania. Anion acetyloacetonianowy, który uległ koordynacji może
być w łatwy sposób modyfikowany: w takim stanie można przeprowadzać reakcje na ligandzie np.: reakcje kondensacji aldolowej lub można wprowadzać nowe podstawniki do liganda.
Spektroskopia w podczerwieni – acetyloaceton i jego kompleksy
Acetyloaceton posiada kilka charakterystycznych pasm (Rys. 2.) pochodzących między innymi od drgań rozciągających węgiel-tlen: ν(C=O) i ν(C–O).
Strona 3 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
Rys. 2. Widmo IR acetyloacetonu (pentan-2,4-dion, film cieczy).
W związku kompleksowym pasma te ulegają przesunięciu, z powodu koordynacji do
centrum metalicznego w kierunku niższych liczb falowych. Pojawiają się również inne pasma,
szczególnie w zakresie 700 – 400 cm–1 świadczące o koordynacji liganda do centrum metalicznego. W tym zakresie należy poszukiwać dość intensywnych pasm pochodzących między
innymi od drgań rozciągających metal-ligand (metal-tlen): ν(M–O), które zwykle są obecne w
widmie w zakresie 520 – 610 cm–1. Poniżej (Rys. 3.) zamieszczono przykładowe widmo
kompleksu pewnego metalu.
Rys. 3. Widmo IR kompleksu [M(acac)2] pewnego metalu (pastylka KBr).
Pomiary magnetyczne
Wiele związków metali przejściowych charakteryzuje się obecnością jednego lub więcej niesparowanych elektronów. Związki takie określa się jako paramagnetyczne, są one
obdarzone trwałym dipolowym momentem magnetycznym µ; a w zewnętrznym polu magnetycznym są wciągane do pola. Całkowity moment magnetyczny (µ) stanowi sumę momentów związanych z orbitalnym (µL) oraz spinowym (µS) momentem pędu elektronów. W przypadku kompleksów metali d-elektronowych 4 okresu z dobrym przybliżeniem można założyć,
Strona 4 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
że µ ≈ µS, czyli zaniedbać przyczynek orbitalny. Wartość spinowego momentu magnetycznego µS jest proporcjonalna do spinowego momentu pędu:
µS = g ⋅ S ⋅ ( S + 1) ⋅ µ B
(1) lub też
µS =
(2)
N ⋅ ( N + 2) ⋅ µ B
gdzie:
g – tzw. czynnik Landego lub czynnik magnetogiryczny (g = 2,00232 dla swobodnego elektronu);
S – liczba kwantowa całkowitego spinowego momentu pędu (S = ½·N); N – liczba niesparowanych elektronów;
µB – magneton Bohra (µB =
e⋅h
; e – ładunek elektronu, ħ = h/2π, h – stała Plancka; me –
2 ⋅ me
masa elektronu); wartość liczbowa tej powszechnie stosowanej jednostki momentu magnetycznego wynosi w układzie jednostek SI: 9,274·10–24 J·T–1.
Analizując wzory (1), (2) można zauważyć, że wyznaczając eksperymentalnie wartość
µS (tzw. efektywny moment magnetyczny µeff) można uzyskać informację o liczbie niesparo-
wanych elektronów w badanym układzie. Wartość µeff można obliczyć na podstawie pomiarów molowej podatności magnetycznej χm. Generalnie rzecz biorąc podatność magnetyczna
określa zachowanie badanej próbki w zewnętrznym polu magnetycznym. Działanie zewnętrznego pola magnetycznego na umieszczoną w nim substancję można zilustrować wzorem:
M = χ·B
(3)
gdzie:
M – namagnesowanie próbki (wielkość wektorowa)
χ – podatność magnetyczna objętościowa (wielkość bezwymiarowa)
B – natężenie pola magnetycznego (wielkość wektorowa)
Należy rozróżnić podatności magnetyczne: objętościową χ, gramową χg oraz molową
χm:
χ
(cm3/g)
ρ
(4)
χm = χg·MN (cm3/mol)
(5)
χg =
gdzie:
ρ – gęstość badanej próbki
MN – masa molowa badanej próbki
Strona 5 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
Zależność pomiędzy spinowym momentem magnetycznym µeff oraz molową podatnością magnetyczną χm podaje wzór:
µeff =
3⋅ k ⋅ χm ⋅T
N A ⋅ µ0 ⋅ µ B
(6)
gdzie:
k – stała Boltzmanna
T – temperatura w skali Kelvina
µ0 – przenikalność magnetyczna próżni (w układzie jednostek cgs równa jedności)
W układzie jednostek cgs (nadal powszechnie stosowanym w magnetochemii) zależność powyższa sprowadza się do:
µeff =
8⋅ χm ⋅T
(7)
Istnieje kilka metod wyznaczania molowej podatności magnetycznej, m.in. metody
tradycyjne polegające na pomiarze zmiany ciężaru próbki umieszczonej w polu magnetycznym (waga Gouya, waga Faradaya), metody polegające na pomiarze siły wywieranej na magnesy po umieszczeniu próbki w ich polu (waga Evansa), czy też bardzo czułe i kosztowne
metody wykorzystujące nadprzewodnikowy interferometr kwantowy (SQUID).
Wykorzystując metodę Evansa, gramową podatność magnetyczną (χg) można obliczyć ze wzoru:
χg =
C ⋅ l ⋅ ( R − R0 )
10 9 m
(8)
gdzie:
C – stała kalibracyjna wagi (tu: C = 1)
l – wysokość próbki w rurce (cm)
R – odczyt na wadze dla rurki z próbką
R0 – odczyt na wadze dla pustej rurki
m – masa próbki (g)
Analiza elementarna
Kiedy syntezuje się nowy związek chemiczny, jedną z pierwszych informacji, którą
chce o nim zdobyć badacz, jest jego wzór chemiczny. Jedną z często wykorzystywanych metod analitycznych pozwalających na ustalenie wzoru empirycznego nowego związku jest analiza elementarna. Polega ona na kontrolowanym spaleniu określonej masy próbki badanego
związku, a następnie pomiarze ilości powstających tlenków (standardowo CO2, H2O oraz
Strona 6 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
tlenków azotu), rozdzielanych na kolumnie chromatografu gazowego. Pozwala to na podanie
składu procentowego (procentu masowego) oznaczanych pierwiastków w badanym związku.
Istnieją także metody analityczne pozwalające ustalić zawartość procentową innych pierwiastków niż C, H, N, S w badanym związku, np. absorpcyjna spektroskopia atomowa oraz
metody grawimetryczne.
Zagadnienia:
Nomenklatura związków kompleksowych; izomeria kompleksów oktaedrycznych: cis-trans,
optyczna; metody syntezy związków kompleksowych; teoria pola krystalicznego; wyznaczanie wzorów sumarycznych na podstawie wyników analizy elementarnej, podstawowe zagadnienia spektroskopii w podczerwieni: umiejętność analizy widm IR dla charakterystycznych
ugrupowań: C=O, C–O, O–H, C–H, C=CH; paramagnetyzm związków kompleksowych; właściwości magnetyczne: moment magnetyczny, podatność magnetyczna.
Literatura obowiązkowa:
1. M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski „Wstęp do chemii koordynacyjnej”
PWN, Warszawa, 2010; rozdziały: 3.2., 4.3., 7.
2.
S.F.A. Kettle „Fizyczna chemia nieorganiczna na przykładzie chemii koordynacyjnej” PWN, Warszawa, 1999; rozdziały: 7, 9, 12.2.
3. A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” PWN, Warszawa, 2010; rozdział: 15.
4. W. Zieliński, A. Rajca „Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji
związków organicznych” WNT, Warszawa, 1995; rozdział: 7.
5. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle „Spektroskopowe metody identyfikacji
związków organicznych” PWN, Warszawa, 2007; rozdział: 2.6.
Literatura dodatkowa:
1. A. K. Brisdon „Inorganic spectroscopic methods” Oxford Science Publications
2. K. Nakamoto „Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds: Applications in coordination, organometallic, and bioinorganic chemistry”
Wiley, 6-th edition
Strona 7 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
Wykonanie ćwiczenia
0. Zadanie PRE-LAB (do wykonania przed przyjściem do laboratorium na ćwiczenie; należy przynieść notatki z pisemnym rozwiązaniem zadań):
a) Oblicz wszystkie brakujące ilości substancji używanych w syntezach przedstawionych
w pkt. 1.
b) Dopasuj wzór empiryczny dla związku Mn(II) zawierającego ligand octanowy, otrzymanego w środowisku wodno-etanolowym (lub dla związku podanego uprzednio przez
prowadzącego) dysponując następującymi wynikami analizy elementarnej: znaleziono:
C, 19,73; H, 5,69%.
c) Poszukaj w bazie NIST (http://webbook.nist.gov/chemistry) i SDBS Spectral Database
(http://riodb.ibase.aist.go.jp/riohomee.html) widm IR: Hacac oraz jakichkolwiek jego
związków z metalami przejściowymi 4 okresu.
1. Syntezy
A. Grupa syntez typu „redox”
a) Związek Mn(III): W kolbce stożkowej lub zlewce (50 ml) rozpuścić KMnO4 (0,50 g)
w minimalnej ilości H2O (ok. 5 -7 ml), lekko ogrzewając roztwór (ok. 40 °C). Do roztworu dodać bardzo wolno Hacac (XX ml; oblicz ilość ze 100% nadmiarem) (uwaga:
po pierwszej kropli liganda roztwór się intensywnie pieni, reakcja jest silnie egzotermiczna) i mieszać dość intensywnie na mieszadle magnetycznym ogrzewając mieszaninę reakcyjną przez około 5 – 10 minut (kolbkę przykryć szkiełkiem zegarkowym). Po
tym czasie mieszaninę ochłodzić w wodzie z lodem. Drobnokrystaliczny produkt barwy
brunatnoczarnej odsączyć na lejku ze spiekiem szklanym, przemyć zimną wodą destylowaną (i małą ilością zimnego etanolu), przenieść na szalkę Petriego i wysuszyć na
powietrzu lub suszarce w temperaturze 60-70 °C. Zważyć otrzymany preparat. (Uwaga:
produkt przechowywany na powietrzu przez dłuższy czas może być nietrwały)
Równanie reakcji:
2MnO4– + 7Hacac 2[Mn(acac)3] + 2CH3COO– + CO2 + 4H2O
b) Związek Co(III): W kolbce stożkowej lub zlewce (50 ml) rozpuścić Co(NO3)2·6H2O
(0,71 g) w H2O (5 cm3). Po otrzymaniu klarownego roztworu wprowadzić powoli Hacac
(XX ml; oblicz ilość z 10% nadmiarem) rozpuszczony w etanolu (8 ml) i mieszać dość
intensywnie na mieszadle magnetycznym. Następnie wprowadzić powoli 10% H2O2
(XX ml; oblicz ilość z ok. 24-krotnym nadmiarem) oraz dodać małymi porcjami stałego,
bezwodnego CH3COONa (1,02 g; 12,5 mmol). (uwaga: roztwór zmienia barwę z różo-
Strona 8 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
wej na ciemnozieloną.) Kolejno zatężyć roztwór ogrzewając go i mieszając do momentu,
gdy na ściankach pojawia się osad. Po tym czasie mieszaninę ochłodzić w wodzie z lodem. Krystaliczny produkt barwy ciemnozielonej odsączyć na lejku ze spiekiem szklanym, przemyć lodowatą wodą destylowaną, przenieść na szalkę Petriego i wysuszyć na
powietrzu lub w suszarce w temperaturze 60-70 °C. Zważyć otrzymany preparat.
Równanie reakcji:
2[Co(H2O)6]2+ + 6Hacac + 4CH3COO– + H2O2 2[Co(acac)3] + 4CH3COOH + 14H2O
B. Grupa syntez typu „nie-redox”:
a) Związek Fe(III): Zaproponuj i przeprowadź jego syntezę (analogicznie do przepisów
powyżej, ale bez utleniacza/reduktora) wychodząc z ilości ok. 1,2 mmola soli żelaza(III)
rozpuszczonej w małej ilości wody (ok. 4 ml), używając ok. 10% nadmiaru liganda
(rozpuszczonego w etanolu, ok. 10 ml). Jako odczynnika alkalizującego użyj bezwodnego CH3COONa (w ilości ok. 1,5-1,7-krotnego nadmiaru nad ligandem).
Równanie reakcji:
[Fe(H2O)6]3+ + 3CH3COO– + 3Hacac [Fe(acac)3] + 3CH3COOH + 6H2O
b) Związek Cu(II): Zaproponuj i przeprowadź jego syntezę (analogicznie do przepisów
powyżej, ale bez utleniacza/reduktora) wychodząc z ilości ok. 2,4 mmola soli miedzi(II)
rozpuszczonej w małej ilości wody (ok. 3 ml), używając ok. 10% nadmiaru liganda
(rozpuszczonego w etanolu, ok. 1 ml). Jako odczynnika alkalizującego użyj bezwodnego CH3COONa (w ilości ok. 1,5-1,7-krotnego nadmiaru nad ligandem).
Równanie reakcji:
[Cu(H2O)6]2+ + 2Hacac + 2CH3COO– [Cu(acac)2] + 2CH3COOH + 6H2O
2. Pomiar widm IR
Uwaga: Wariant pomiarów widm IR wskaże asystent.
Wariant I – metoda transmisyjna.
a) Odważyć ok. 1,5 mg badanej substancji.
b) Wymieszać badany związek z uprzednio wysuszonym KBr.
c) Przygotować pastylkę przy użyciu pastylkarki i prasy.
d) Zarejestrować widmo IR pastylki w zakresie 400-4000 cm-1.
Wariant II – metoda osłabionego całkowitego odbicia (ATR).
a) Zarejestrować widmo IR badanego związku oraz liganda Hacac.
3. Pomiar podatności magnetycznej
Strona 9 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
a) Włączyć wagę Evansa co najmniej na 10 min przed pomiarem (przekręcić pokrętło
RANGE w pozycję skali x1).
b) Zmierzyć temperaturę T (K) w pomieszczeniu, w którym jest waga Evansa.
c) Ustawić pokrętło ZERO tak, by wskazanie wagi wynosiło 000.
d) Zważyć pustą probówkę na wadze analitycznej m0 (g).
e) Umieścić pustą probówkę w tulejce i dokonać odczytu (R0).
f) Wsypać do probówki badany związek tak, aby jego wysokość zawierała się w przedzia-
le 2,5-3,5 cm (minimalna wysokość dopuszczalna to 1,0-1,5 cm); odczytać wysokość l
(cm).
g) Zważyć probówkę z badanym związkiem na wadze analitycznej i obliczyć masę próbki
m (g).
h) Umieścić probówkę z badanym związkiem na wadze Evansa i dokonać odczytu (R).
Opracowanie wyników
1. Oblicz wydajność syntezy otrzymanego związku kompleksowego. Podaj równanie reakcji
zachodzącej w trakcie syntezy.
2. Opisz przeprowadzoną syntezę w sposób prezentowany w publikacjach naukowych.
(Przykład: Pokaże asystent.)
3. Na podstawie wyników analizy elementarnej otrzymanych przez asystenta dopasuj wzór
sumaryczny otrzymanego związku. Wyniki przedstaw w Tabeli 1.
Wzór tabeli:
Tabela 1. Zawartość procentowa C, H, N dla badanego związku …..
MN (g/mol) %C
%H
Znaleziono
Obliczono dla CaHbOdMe
Wzór związku kompleksowego: ………………..
%M
Uwaga: Rozbieżność pomiędzy wartościami znalezionymi eksperymentalnie a obliczonymi dla przyjętego wzoru związku kompleksowego nie powinna przekraczać 1,00% dla
żadnego pierwiastka.
4. Narysuj wzory strukturalne:
a) dwóch form tautomerycznych Hacac
b) dwóch otrzymywanych związków kompleksowych (MIII i MII)
5. Przedstaw na rysunkach widma IR otrzymanego związku wraz z widmem Hacac w zakre-
sie 1800-400 cm-1 (Rys. 1) oraz 4000-1800 cm-1 (Rys. 2). Zaznacz na rysunkach położenia
intensywnych pasm. Przeanalizuj otrzymane widma IR, przypisz wybrane pasma drgań
rozciągających do odpowiednich grup funkcyjnych wypełniając Tabelę 2. Czy w widmie
Strona 10 z 11
Ćwiczenie 20
Acetyloacetoniany metali bloku d – synteza i ogólna charakterystyka
IR badanego związku obserwuje się pasma charakterystyczne dla liganda? Czy pojawiają
się one przy tych samych częstościach? Czy pojawiają się pasma nieobserwowane w
widmie Hacac?
Wzór tabeli:
Tabela 2. Wybrane pasma IR badanego związku …….. oraz Hacac
Związek badany ………
Położenie pasma (cm-1) Typ drgania
Hacac
Położenie pasma (cm-1)
Typ drgania
6. Oblicz gramową χg (cm3/g) i molową χm (cm3/mol) podatność magnetyczną (z pominię-
ciem przyczynku diamagnetycznego) dla badanego związku oraz związków wskazanych
przez prowadzącego dla porównania. Oblicz dla nich eksperymentalne momenty magnetyczne µeff (µB).
7. Przy założeniu odpowiednich symetrii pól ligandów (odpowiednich wielościanów koor-
dynacyjnych) oblicz dla nich teoretyczne wartości spinowych momentów magnetycznych
µteor (µB).
8. Porównaj teoretyczną i eksperymentalną wartości spinowego momentu magnetycznego
dla badanych związków; podaj liczbę niesparowanych elektronów, wielościan koordynacyjny i narysuj diagram poziomów energetycznych orbitali d – wszystkie te informacje
zamieść w Tabeli 3.
Strona 11 z 11