شیمی و آزمایشگاه شیمی

برترين مطالب با موضوع شيمي و آزمايشگاه شيمي

تهيه یک نمک مضاعف و یک کمپلکس

تهيه یک نمک مضاعف و یک کمپلکس و مقایسه آنها و تهیه زاجها و بررسی رشد بلورهای آنها

 

هدف از انجام اين آزمايش تهيه نمک مضاعف سولفات آمونيم مس(II) و نمک مضاعف سولفات آمونيم نیکل(II) و کمپلکس تترا آمين مس(II) و مقايسه پاره ای از خواص نمک ساده، نمک مضاعف و نمک کمپلکس و همچنین تهيه زاج های کروم، آلومينيوم و آهن با استفاده از واکنشگر های  لازم و بررسی رشد بلوری آن ها می باشد.

 

در کمپلکس ها پيوند بين فلز و گروه های غير فلزی دهنده الکترون (ليگاند) از نوع پيوند کئورديناسيون می باشد. ليگاند ها را بسته به تعداد اتم کئوردينانس شونده، به ليگاند های يک دندانه، دو دندانه و... تقسيم می کنند. ليگاند های کی ليت دهنده می توانند همزمان از بيش از يک موقعيت به فلز متصل شوند. کی ليت ها کمپلکس هايی پايدارند و حلقه های 5 و 6 عضوی آن ها پايدارتر هستند.

 

Fe(CN)2  +  4 KCN    K2Fe(CN)6

 

AgCl  +  2 NH3    Ag(NH3)2Cl

 

پتاسيم هگزا سيانو فرات(II) در آب حل شده و محلولی را می دهد که هيچ نوع واکنش مشخص کننده يون Fe2+ ندارد، زيرا اين يون در محيط آزاد نيست و به صورت [Fe(CN)6]4- وجود دارد. اين يون يک يون کمپلکس است.

 

يک دسته معمول از نمک های مضاعف، زاج ها هستند که در حقيقت سولفات مضاعف پتاسيم و آلومينيم هستند.(KAl(SO4)2,12H2O)

 

در کمپلکس اوربيتال ليگاند انرژی کمتری از اوربيتال فلز دارند، در نتيجه پيوند ها تا حدودی خصلت يونی دارند و اوربيتال های مولکولی پيوندی به اوربيتال های گروه ليگاند شبيه ترند.

 

کمپلکس ها به دو نوع کمپلکس های ورنر (کمپلکس هايی که خصلت يونی بيشتر دارند) و کمپلکس های کربونيل فلز و آلی فلزی (پيوند فلز- کربن و بيشتر خصلت کووالانسی دارند) دسته بندی کرده اند.

 

ساختار هایی که در آن مولکول های یک ماده در درون شبکه ای از مولکول های ماده دیگری به دام می افتند را کلاترات می گویند. کلاترات شدن یک مولکول به اندازه آن مولکول بستگی دارد. فرایند تشکیل کلاترات را می توان ناشی از بر هم کنش بین مولکول های میزبان و میهمان در نظر گرفت.

 

زاج ها نوعی نمک های مضاعف هستند. نمک های مضاعف در اثر تبلور همزمان دو نمک با هم به نسبت مولی ساده به وجود می آيند. شکل و سیستم بلوری نمک مضاعف با شکل بلوری دو نمک سازنده يکی است. واحدهای بلوری زاج ها لزومی به شباهت با نمک های سازنده ندارند. در ساختمان زاج دو کمپلکس و نمک های مضاعف يک کمپلکس با يک نمک ساده وجود دارند.

 

پايداری کمپلکس ها وابسته به نوع فلز مرکزی (عدد اکسايش، شعاع) و ليگاند (قدرت نوکلئوفيلی، ممانعت فضايی و الکتروستاتيکی و کی ليت سازی) می باشد.

 

زاج ها دارای فرمول عمومی MIMIII(SO4)2,12H2O هستند. فلز يک ظرفيتی می تواند پتاسيم(K)، روبيديم(Rb)، سزيم(Cs) و آمونيوم(NH4+)، و فلز سه ظرفيتی کبالت(III)، آهن(III)، کروم(III)، آلومينيوم(III)، تيتانيم(III) و اسکانديم(III) است.

 

پايداری زاج ها وابسته به اندازه يون های فلزی است. يون های يک ظرفيتی می توانند زاج های پايداری را تشکيل دهند، ولی هر قدر يون سه ظرفيتی بزرگتر باشد، از پايداری زاج کاسته می شود. دو کمپلکس تشکيل دهنده زاج از طريق يون های سولفات به هم متصل می شوند. (هيبريد فلزات sp3d2 و يا d2sp3 می باشد.)

 

روش های جداسازی کمپلکس ها از محلول:

 

1- تبخير حلال و سرد کردن محلول تغليظ شده (تبلور)

2- استخراج با حلالی که کمپلکس را در خود حل نمی کند.

3- اگر کمپلکس کاتيونی باشد با افزودن آنيون مناسب، نمک نامحلول را می توان جدا کرد. برای کمپلکس آنيونی از کاتيون مناسب استفاده می کنيم.

برای تهيه کمپلکس ها بايستی از خواص فلز و ليگاند آگاهی کامل داشت. نحوه واکنش فلز و ليگاند ها از قواعد ترموديناميک، ممانعت فضايی، فشار الکتروستاتيک و بسياری ديگر از پارامتر ها متأثر خواهد بود.

 

A) تهيه نمک های مضاعف

 

وسايل مورد نياز:

شيشه ساعت، لوله آزمايش، بشر 250 ml ، قيف، پيپت، کاغذ صافی، کاغذ تورنسل

 

مواد مورد نياز:

سولفات مس(II) 5 آبه، سولفات آمونيم، محلول آمونياک، اتانول، آمونياک 6 نرمال

 

روش کار

 

* تهيه نمک مضاعف سولفات آمونیوم مس(II)

 

0.2 گرم سولفات مس(II) 5 آبه را در 5 ml آب مقطر داغ حل کرده و به آن 0.1 گرم سولفات آمونيم اضافه کنيد. آن را با حرارت تغليظ کرده و روی ظرف را با شيشه ساعت پوشانده و در جای مناسبی نگه داريد. بعد از ته نشينی بلور ها، مايع بالايی را به آرامی سر ريز کرده و در نهايت بلور ها را جدا کنيد.

 

CuSO4.5H2O + (NH4)2SO4    (NH4)2Cu(SO4).6H2O

 

* تهیه نمک مضاعف سولفات آمونیوم نیکل(II)

 

2.25 گرم سولفات نیکل(II) را در 15 میلی لیتر آب مقطر داغ حل کنید. 1.5 گرم سولفات آمونیوم را به آن اضافه کنید محلول را گرم کنید و کاملاً به هم بزنید به طوری که تمام مواد با افزودن مقداری آب مقطر حل شوند. محلول را برای بلور گیری کنار بگذارید.

 

* تهيه کمپلکس تتراآمين مس(II)

 

2.5 گرم سولفات مس(II) 5 آبه را کاملاً سائیده و در 5 ml آب مقطر حل کرده (در یک بشر 50 ml) و به آن 10 ml آمونياک غلیظ بيافزائيد تا رسوب Cu(OH)2 کاملاً در آمونياک حل شود. 10 ml اتانول به محلول اضافه کرده تا سطح محلول کاملاً با اتانول پوشیده شود. روی بشر را با یک شیشه ساعت بپوشانید و محلول را به مدت 24 ساعت در محلی قرار دهيد. بلور ها را صاف کرده با کمی الکل شستشو دهيد. بعد آن ها را روی کاغذ صافی خشک کنيد.

 

CuSO4.5H2O  +  4 NH3    [Cu(NH3)4](SO4),H2O  +  4 H2O

 

مقايسه برخی از خواص نمک ساده، نمک مضاعف و نمک کمپلکس

 

1- 500 ميلی گرم سولفات مس 5 آبه را در يک لوله آزمايش حرارت دهيد.(رنگ سفيد) 2-3 قطره آب به آن افزوده و تغيير رنگ را مشاهده کنيد. سپس 5 ml آمونياک 6 مولار را به آن افزوده و تغييرات را مشاهده کنيد. (ابتدا هيدروکسيد مس(II) و سپس کمپلکس تتراآمين مس(II) تشکيل می شود.)

 

2- مقداری از نمک مضاعف تهيه شده در آزمايش قبل را در 5 ml آب حل نمائيد. به روش مشابه محلول کمپلکس تهيه کنيد. رنگ دو لوله آزمايش را مقايسه کنيد. سپس هر دو لوله آزمايش را با 20 ml آب مقطر رقيق کرده و تغييرات را مشاهده نمائيد. (فقط در يکی از آن ها رسوب هيدروکسيد مس آبی رنگ ظاهر می شود.)

 

3- مقدار کمی از نمک ها را جداگانه در لوله آزمايش ريخته و به ملايمت حرارت دهيد. تغييرات رنگ را مشاهده نمائيد. گازی که از آن ها خارج می شود را به کمک کاغذ تورنسل شناسايی کنيد.(آمونياک، آب و تری اکسيد گوگرد خارج می شود و اکسيد مس(II) سياه رنگ به وجود آمده که در نهايت به اکسيد مس(I) قرمز رنگ تبديل می شود.

 

B) تهيه زاج ها

 

وسايل مورد نياز:

چراغ گاز بونزن، بشر 250 ml، کوره الکتريکی، قيف بوخنر، اتوکلاو، تشتک بلوری، شيشه ساعت، کروزه چينی يا پلاتينی، همزن مغناطيسی

 

مواد مورد نياز:

دی کرومات پتاسيم، اسيد سولفوريک غليظ، اتانول، سولفات آهن(II) بلوری، سولفات آمونيوم، اسيد سولفوريک 1 N، اسيد نيتريک غليظ، سولفات آلومينيم آبدار، سولفات پتاسيم، اسيد کلريدريک، تيوسيانات پتاسيم يا آمونيوم، سود، استات آمونيوم، معرف آلومينون، سنگ معدن آلونيت، پتاس 4 N

 

روش کار

 

* تهيه پتاسيم(I) کروم(III) سولفات 12 آبه (زاج کروم)

 

اين ترکيب به نام زاج کروم معروف است. مقدار 3 gr پتاسيم دی کرومات را در 30 ml آب مقطر حل کنيد. در حال هم زدن با افزودن 3.6 ml اسيد سولفوريک غليظ آن را به وسيله 2.5 ml الکل (اتانول) که به آرامی به محلول اضافه می شود در سرما احيا کنيد.(دمای محلول نباید از 50°C تجاوز کند.) مخلوط را در جايی ساکن جهت گرفت بلور های زاج نگهداريد. بلور ها را جدا و بازده را بدست آورید.

 

* تهيه پتاسيم(I) آلومينيم(III) سولفات 12 آبه (زاج آلومینیوم)

 

5 گرم سولفات آلومينيوم آبدار را در 30 ml آب مقطر حل کنيد. مقدار مناسبی از سولفات پتاسيم را در مقدار مناسب آب گرم حل کرده تا محلول سير شده ای بدست آيد. اين محلول را به محلول سولفات آلومينيم اضافه کنيد. محلول را به هم بزنید. با سرد کردن تدريجی محلول حاصل، بلور زاج آلومينيم تشکيل می شود. پس از 24 ساعت بلور ها را جدا کنید و بازده را محاسبه نمایید.

 

* تهيه آمونيوم(I) آهن(III) سولفات 12 آبه (زاج آهن)

 

مقدار 3.16 گرم سولفات فرو متبلور (آهن(II) سولفات آبدار) و 1.5 گرم سولفات آمونيوم را در 10 ml اسيد سولفوريک 1 N حل کرده، چند قطره اسيد نيتريک غليظ به آن اضافه کنيد. محلول را روی حمام آب تا نزدیک نقطه جوش گرم کنید. آهن(II) در اثر گرما و حضور اسيد نيتريک به آهن(III) اکسيد شده و بلور های زاج آهن با سرد کردن تدريجی ظاهر می شوند. بلور های تشکیل شده را بعد از 48 ساعت صاف کرده و بازده عمل را بدست آورید.

 

+ نوشته شده در  شنبه 1387/04/29ساعت 11:0 AM  توسط م.ر. قیصری  |