Исследование свойств синтезированного соединения
Курсовая работа Синтез тригидрат трис(оксалато)кобальтата (III) калия K3[Co(C2O4)3] ∙ 3H2O
Выполнили: студенты 1 курса Бабич Валерия Олеговна, Васильев Антон Андреевич Научный руководитель: Васильченко Д. Б
Новосибирск 2013 г. Содержание
1. Введение 3 2. Литературный обзор 3 3. Практическая часть 5 4. Исследование свойств синтезируемого соединения 6 5. Вывод 8
ВВЕДЕНИЕ Целью данной работы является синтез комплексного соединения тригидрат трис(оксалато)кобальтата (III) калия K3[Co(C2O4)3] ∙ 3H2O. Качество синтеза предполагалось проверить с помощью инфракрасной и электронной спектроскопии. Данная работа является учебной. А сам метод синтеза достаточно универсален, и применим для широкого круга аналогичных комплексов переходных металлов.
Литературный обзор Свойства кобальта и его соединения Кобальт был открыт в тысяча семьсот тридцать пятом году Брандтом Кобальтом. Характеристика металла. Серо-стальной; очень вязкий; твердость 5,5 по Моосу; ферромагнетик, легко растворяется в окисляющих кислотах, медленно растворяется в неокисляющих кислотах в простых соединениях самая устойчивая степень окисления +2, для комплексных соединений более устойчивой является степень окисления +3. Важнейшие минералы: смальтин CoAs2 кобальтовый шпейс, кобальтин CoAsS кобальтовый блеск, эритрит Co3(AsО4)2 • 8Н2О кобальтовый цвет, гетерогенит Со2О3 • Н2О или Со2О3 • 2Н2О, линнеит Co3S4 кобальтовый колчедан. Главные месторождения: Заир, Канада, Россия, Германия, Швеция, Норвегия. Основное получение. Кобальт можно получить, восстанавливая углем из его оксида: Со₂O₃ + ЗС → 2Co + 2CO Кобальт является компонентом сплавов, составной частью катализатора (синтез Фишера — Троппа), а также искусственный изотоп 60Со используют в технике и медицине. Соединения кобальта Простые неорганические соединения наиболее устойчивы для кобальта в степени окисления +2. Стандартный природный потенциал Co³⁺/Co²⁺ сильно зависит от природы лиганда. Стабилизация кристаллическим полем делает более благоприятным образование кобальта (III) и ослабляет его окислительные свойства. Таким образом, для кобальта в степени окисления +3 характерна очень богатая химия координационных соединений, в то время как его простые неорганические соли неустойчивы в водных растворах, так как являются сильными окислителями. Акцепторные лиганды стабилизируют металл в низких степенях окисления. 1. Соединения кобальта +2. Степень окисления +2 наиболее устойчива для кобальта. Электронная конфигурация d7,которую он приобретает в этом состоянии, и сравнительно низкая энергия расщепления обеспечивают существование парамагнитных октаэдрических комплексов. Низкая энергия стабилизации октаэдрическим окружением приводит к энергетической близости между октаэдрическими и тетраэдрическими комплексами, объясняет легкость взаимных переходов между ними. Важную роль в формировании геометрии образующейся комплексной частицы играет стерический фактор: объемные отрицательно заряженные лиганды, такие как Cl⁻, Br⁻, I⁻, SO²⁻, CO²⁻, CO²⁻, способствуют образованию тетраэдрических комплексов, а компактные молекулы H₂O, NH₃ – октаэдрических. В случае некоторых отрицательно заряженных лигандов (OH⁻, NCS⁻, F⁻) в зависимости от условий синтеза могут быть получены комплексы разной геометрии. Часто об изменении координационного числа металла легко судить по переходу одной окраски в другую. 2. Соединения кобальта +3. Недавние исследования убедительно доказали, что ион [Co(H₂O)₆]³⁺ диамагнитен. Это единственный пример низкоспинового аквакомплекса среди 3d-элементов. Его образование энергетически выгодно. Фторидные комплексы кобальта (III) [CoF₃(H₂O)] – высокоспиновые. Они представляют собой светло-желтые порошки, разлагающиеся водой. Гексафторокобальтат (III) калия K₃[CoF₆] образуется при фторировании смеси хлоридов кобальта (II) и калия при температуре 400° C.
Таблица 1. Свойства некоторых соединений кобальта.
Кобальт, один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина В12 (кобаламин). Кобальт задействован при кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях. Потребность человека в кобальте 0,007-0,015 мг, ежедневно. В теле человека содержится 0,2 мг кобальта на каждый килограмм массы человека. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз. Избыток кобальта для человека вреден. Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта - Со2(СО)8. Практическая часть Оборудование: · Стакан ёмкостью 150 мл; · Плитка; · Магнитная мешалка; · Капельная воронка; · Стеклянная коническая воронка; · Бумажный фильтр; · Стакан ёмкостью 250 мл; · Воронка Бюхнера; · Стеклянная палочка. Реактивы: · Вода; · Щавелевая кислота; · Оксалат калия; · Карбонат кобальта (II); · Диоксид свинца; · Ледяная уксусная кислота; · Этанол.
Методика синтеза 1. В стакан ёмкостью 150 мл налили 60 мл воды и нагрели до 80°С на плитке. В горячую воду поместили 1,9 г щавелевой кислоты, 7 г оксалата калия и растворили их при нагревании: K2C2O4+H2C2O4 = 2KHC2O4 (в водном растворе при нагревании). При этом образовалась кислая соль KHC2O4. 2. Затем, продолжая нагревание и перемешивание на магнитной мешалке, добавили небольшими порциями 2,5 г карбоната кобальта (II) (каждую следующую порцию добавляли после прекращения выделения диоксида углерода): KHC2O4+CoCO3 = K2[Co2(CO4)2]+CO2+Н2О. Раствор приобрел темно-розовый цвет. Смесь охладили до 40 °С. 3. При энергичном перемешивании добавили 2,5 г диоксида свинца, при котором смесь приобрела черный цвет, затем – 2,5 мл ледяной уксусной кислоты из капельной воронки со скоростью 0,5 мл за 2-3 минуты (работали при этом под тягой!). При этом реакционная смесь изменила окраску на темно-изумрудный цвет: 3K2[Co(C2O4)2]+PbO2+4CH3COOH = 2K3[Co(C2O4)3]+(CH3COO)2Pb+(CH3COO)2Co+2H2O. 4. Полученный раствор профильтровали на стеклянной конической воронке через бумажный фильтр («красная лента») в стакане ёмкостью 250 мл. Во время фильтрации от раствора отделили темно-серый осадок. Скорее всего, это был не растворившийся PbO2. 5. Медленно добавили без перемешивания 75 мл этанола: K3[Co(C2O4)3]+C2H5OH+3H2O=K3[Co(C2O4)3]∙3H2O+C2H5OH. В осадок выпали изумрудные кристаллы. 6. Выпавшие изумрудно-зеленые кристаллы отфильтровали на воронке Бюхнера, промыли 10 мл смеси этанола и воды, взятых в равных количествах, и 5 мл этанола. Это было сделано для того, чтобы этанол забрал лишнюю воду из комплекса и быстрее испарился при сушке. Кристаллы сушили на фильтре током воздуха до тех пор, пока вещество не перестанет прилипать к стеклянной палочке. 7. Сухой препарат перенесли в тарированный бокс и взвесили. Исследование свойств синтезированного соединения Характеристика соединения. Соединение представляет собой изумрудно-зеленые игольчатые кристаллы. Температура плавления комплекса 112оС. Соединение растворимо в воде. Чувствительно к нагреванию. Таблица 2. Электронный спектр поглощения свежеприготовленного раствора (5∙10-3 М) в области 350-800 нм.
Пики поглощения экспериментальные и коэффициенты экстинкции близки к эталону, отличия незначительные, скорее всего это связано с загрязненностью препарата. Таблица 3. ИК-спектр соединения в области 4000-400 см-1.
ИК-спектроскопия подтвердила то, что полученное вещество является комплексом K3[Co(C2O4)3] ∙ 3H2O. Удельная электропроводность свежеприготовленного раствора: 3.09 Ом-1см-1. Молярная электропроводность свежеприготовленного раствора: 309 Ом-1см2. Расчет выхода комплекса: Масса получившегося вещества: m=5,3 г. Количество исходного вещества: m=7,9 г. Ожидаемая масса полученного комплекса: m=13.84 г. Общий выход комплекса в процентах: 38.3%.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (935)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |