SPRAWOZDANIE NR 3

data sporządzenia: 03.11.2015	wykonujący:
tytuł ćwiczenia:	Związki kompleksowe
opiekun grupy
data przyjęcia sprawozdania:	data oddania sprawozdania do poprawy:	data przyjęcia sprawozdania poprawionego:
data ostatecznego zaliczenia sprawozdania:		ocena

SPIS TREŚCI

Doświadczenie I
Część teoretyczna	Str. 2
Opracowanie wyników	Str. 4

Doświadczenie I

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

1. Temat: Badanie właściwości wybranych związków kompleksowych.

2. Cel: Zbadanie właściwości fizykochemicznych akwakompleksów, hydroksokompleksów
   i aminakompleksów miedzi (II), cynku(II), niklu (II), chromu(II), chlorokompleksów miedzi(II)
   i kobaltu(II). Porównanie stałych trwałości jonów tetrachlorożelazianowych(III), heksaflourożelazianowych(III) i heksa(N-cyjaniano)żelazianowych(III).

3. Osiągnięty efekt kształcenia:

CH1_W05.1:

2. sprawne posługiwanie się terminologią i nomenklaturą dotyczącą prostych związków kompleksowych

CH1_U02:

Student:

2. posiada umiejętność samodzielnego przeprowadzania doświadczeń zgodnie z instrukcją, obserwacji

ich rezultatów, wyciągania wniosków i przedstawiania ich wyników w formie pisemnej

CH1_U07:

Student:

1. potrafi zastosować przepisy z zakresu BHP pozwalające na bezpieczną pracę w laboratorium

2. potrafi posługiwać się oznaczeniami substancji chemicznych

3. potrafi stosować środki ochrony osobistej

4. potrafi udzielić pierwszej pomocy w nagłych wypadkach

5. potrafi zastosować się do przepisów przeciwpożarowych obowiązujących na Wydziale Chemii

6. potrafi odpowiedzialnie używać związków chemicznych oraz potrafi je ich selekcjonować

odpowiednio do sposobów utylizacji

CH1_U03:

Student:

1. posiada umiejętność zastosowania edytora tekstu do napisania sprawozdania z przeprowadzonych

w laboratorium doświadczeń

CH1_W07:

Student:

1. dysponuje wiedzą z zakresu BHP pozwalająca na bezpieczną pracę w laboratorium chemicznym

2. potrafi omówić oznakowanie substancji chemicznych

3. potrafi wymienić środki ochrony osobistej

4. potrafi przedstawić sposoby udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach

5. potrafi omówić przepisy przeciwpożarowe obowiązujące na Wydziale Chemii oraz wskazać drogi ewakuacji

6. potrafi wyjaśnić, w jaki sposób powinno się odpowiedzialnie używać niebezpiecznych związków chemicznych oraz w szczególności potrafi przedstawić zasady ich utylizacji

CH1_U14:

Student posiada umiejętność rzeczowego przygotowania sprawozdania (w języku polskim) dotyczącego wykonywanych w laboratorium prac na podstawie notatek własnych z dziennika laboratoryjnego zawierającego wymaganą część teoretyczną przygotowaną z wykorzystaniem różnych źródeł Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego Podstawy Chemii - Laboratorium

CH1_K05:

Student dba o jakość i staranność zarówno podczas wykonywania zadań na zajęciach laboratoryjnych,

jak i podczas opisywania ich wyników w zeszycie laboratoryjnym oraz w sprawozdaniach

CH1_K06:

Student potrafi w sposób odpowiedzialny używać odczynników chemicznych i uwzględniając ich negatywny wpływ na ludzi i środowisko naturalne przez używanie minimalnych ilości szkodliwych odczynników oraz odpowiednią ich utylizację, jak również potrzebę ograniczania ilości generowanych odpadów

4. Wstęp teoretyczny:

Związek kompleksowy - to związek obojnaczy lub typu soli, w którym jeden z jonów jest kompleksem. Kompleksem nazywamy jon lub atom metalu stanowiący centrum kompleksu, połączony z ligandami za pomocą wiązań koordynacyjnych, w których ligandy są donorami,
a jon/atom centralny jest akceptorem elektronów.

Stała trwałości kompleksu - to wielkość charakteryzująca reakcje tworzenia kompleksu w stanie równowagi.

M + nL ML_n

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

5. Akwakompleksy

Siarczan(VI) miedzi(II) w postaci stałej i bezwodnej ma postać białego proszku. Jest on higroskopijny dlatego po dłuższym kontakcie z powietrzem ulega uwodnieniu i przyjmuje błękitne zabarwienie. Sole zawierające wodę krystalizacyjną, a więc także badany sześciowodny siarczan(VI) miedzi(II), mają ciemnoniebieską barwę. Wodny roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) ma niebieskie zabarwienie bez względu na to, czy został sporządzony poprzez rozpuszczenie soli bezwodnej, czy uwodnionej.

pH roztworów [Zn(H₂O)₆](NO₃)₂ = 5 [Zn(H₂O)₆]²⁺ + H₂O [Zn(OH)(H₂O)₅]⁺ + H₃O⁺

[Ni(H₂O)₆](NO₃)₂ = 5 [Ni(H₂O)₆]²⁺ + H₂O [Ni(OH)(H₂O)₅]⁺ + H₃O⁺

[Al(H₂O)₆](NO₃)₃ = 3 [Al(H₂O)₆]³⁺ + H₂O [Al(OH)(H₂O)₅]²⁺ + H₃O⁺

[Cr(H₂O)₆](NO₃)₃ = 2 [Cr(H₂O)₆]³⁺ + H₂O [Cr(OH)(H₂O)₅]²⁺ + H₃O⁺

Odczyny pH badanych roztworów są kwaśne, ponieważ akwakompleksy ulegają deprotonacji skoordynowanych cząsteczek wody:

[Zn(H₂O)₆]²⁺ + H₂O [Zn(H₂O)₅(OH)]⁺ + H₃O⁺

[Ni(H₂O)₆]²⁺ + H₂O [Ni(H₂O)₅(OH)]⁺ + H₃O⁺

[Al(H₂O)₆]³⁺ + H₂O [Al(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H₃O⁺

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + H₂O [Cr(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H₃O⁺

6. Hydroksokompleksy

		NaOH, 2 mol/dm^3	NaOH, 6 mol/dm^3	HNO3, 2 mol/dm^3	HNO3, 6 mol/dm^3
wzór	[Zn(H2O)6]^2+	Zn(OH)2	[Zn(OH)4]^2-	Zn(OH)2	[Zn(H2O)6]^2+
nazwa	Jon heksaakwacynku(II)	Wodorotlenek cynku(II)	Anion tetrahydroksycynkowy(II)	Wodorotlenek cynku(II)	Jon heksaakwacynku(II)
wzór	[Ni(H2O)6]^2+	Ni(OH)2	Ni(OH)2	Ni(OH)2	[Ni(H2O)6]^2+
nazwa	Jon heksaawkaniklu(II)	Wodorotlenek niklu(II)	Wodorotlenek niklu(II)	Wodorotlenek niklu(II)	Jon heksaawkaniklu(II)
wzór	[Al(H2O)6]^3+	Al(OH)3	[Al(OH)4]^-	Al(OH)3	[Al(H2O)6]^3+
nazwa	Jon heksaakwaglinu(III)	Wodorotlenek glinu(III)	Anion tetrahydroksoglinowy(III)	Wodorotlenek glinu(III)	Jon heksaakwaglinu(III)
wzór	[Cr(H2O)6]^3+	Cr(OH)3	[Cr(OH)6]^3-	Cr(OH)3	[Cr(H2O)6]^3+
nazwa	Jon heksaakwachromu(III)	Wodorotlenek chromu(III)	Anion heksahydroksochromianowy(III)	Wodorotlenek chromu(III)	Jon heksaakwachromu(III)

[Zn(H₂O)₆]²⁺ + 2OH^- → Zn(OH)₂ + 6H₂O

Zn(OH)₂ + 2OH^- → [Zn(OH)₄]^2-

[Zn(OH)₄]^2- + 2H⁺ → Zn(OH)₂ + 2H₂O

Zn(OH)₂ + 6H₃O⁺ → [Zn(H₂O)₆]²⁺ + 2H₂O + 4H⁺

[Ni(H₂O)₆]²⁺ + 2OH^- → Ni(OH)₂ + 6H₂O

Ni(OH)₂ + OH^- → nie reaguje, jon Ni²⁺ nie tworzy związków kompleksowych z jonami OH^-

Ni(OH)₂+ H⁺ → nie reaguje, zgodnie z teorią osad Ni(OH)₂ rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach organicznych, być może w tym przypadku stężenie kwasu HNO₃ było zbyt niskie.

Ni(OH)₂ + 6H₃O⁺ → [Ni(H₂O)₆]²⁺ + 2H₂O + 6H⁺

[Al(H₂O)₆]²⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃ + 6H₂O

Al(OH)₃ + OH^- → [ Al(OH)₄]^-

[Al(OH)₄]^- + H⁺ → Al(OH)₃ + H₂O

Al(OH)₃ + 6H₃O⁺ → [Al(H₂O)₆]³⁺+ 3H₂O + 3H⁺

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + 3OH^- → Cr(OH)₃ + 6H₂O

Cr(OH)₃ + OH^- →[Cr(OH)₆]^3-

[Cr(OH)₆]^3-+ 3H⁺ → Cr(OH)₃ + 3H₂O

Cr(OH)₃ + 6H₃O →[Cr(H₂O)₆]³⁺ + 3H₂O + 3H⁺

7. Aminakompleksy

		NH3aq 2 mol/dm^3	NH3aq 6 mol/dm^3	H2dmg	HNO3 6 mol/dm^3
wzór	[Zn(H2O)6]^2+	Zn(OH)2	[Zn(NH3)4]^2+	[Zn(NH3)4]^2+	[Zn(H2O)6]^2+
nazwa	Kation heksaakwacynku(II)	Wodorotlenek cynku(II)	Kation tetraaminacynku(II)	Kation tetraaminacynku(II)	Kation heksaakwacynku(II)
wzór	[Ni(H2O)6]^2+	Ni(OH)2	[Ni(NH3)6]^2+	[Ni(Hdmg)2]	[Ni(H2O)6]^2+
nazwa	Kation heksaakwaniklu(II)	Wodorotlenek niklu(II)	Kation heksaaminaniklu(II)	Dimetylogloksymian niklu(II)	Kation heksaakwaniklu(II)
wzór	[Al(H2O)6]^3+	Al(OH)3	Al(OH)3	-	[Al(H2O)6]^3+
nazwa	Kation heksaakwaglinu(III)	Wodorotlenek glinu(III)	Wodorotlenek glinu(III)	-	Kation heksaakwaglinu(III)
wzór	[Cu(H2O)6]^3+	Cu(OH)2	[Cu(NH3)4]^2+	[Cu(Hdmg)2]	[Cu(H2O)6]^3+
nazwa	Kation heksaakwamiedzi(II)	Wodorotlenek miedzi(II)	Kation tetraaminamiedzi(II)	Dimetylogliksymianmiedzi(II)	Kation heksaakwamiedzi(II)

[Zn(H₂O)₆]²⁺ + 2(NH₃∙H₂O) → 2NH₄⁺ + 6H₂O+ Zn(OH)₂

Zn(OH)₂+ 4 (NH₃∙H₂O) → [Zn(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^- + 4 H₂O

[Zn(NH₃)₄]²⁺ + H₂dmg → reakcja nie rachodzi, jon Zn²⁺ nie ma zdolności tworzenia chelatów
z dimetyloglioksymem

[Zn(NH₃)₄]²⁺ + 6H₃O⁺ → [Zn(H₂O)₆]²⁺ + 4NH₄⁺ +2H⁺

[Ni(H₂O)₆]²⁺ + 2 (NH₃∙H₂O) → 2NH₄⁺ + 6H₂O+ Ni(OH)₂

Ni(OH)₂ + 4(NH₃∙H₂O) →[Ni(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^- + 4 H₂O

[Ni(NH₃)₄]²⁺ + H₂dmg →

[Ni(NH₃)₄]²⁺ + 6H₃O⁺ → [Ni(H₂O)₆]²⁺ + 4NH₄⁺ +2H⁺

[Al(H₂O)₆]²⁺ + 3(NH₃∙H₂O) → 3NH₄⁺ + 6H₂O + Al(OH)₃

Al(OH)₃ + NH₃∙H₂O → reakcja nie zachodzi, jon Al³⁺ nie ma zdolności tworzenia związków kompleksowych z NH₃

Al(OH)₃ + H₂dmg → nie przeprowadza się reakcji ze względu na brak klarownego roztworu

Al(OH)₃ + 3H₃O⁺ → [Al(H₂O)₆]³⁺

[Cu(H₂O)₆]²⁺ + 2(NH₃∙H₂O) → 2NH₄⁺ + 6H₂O+ Cu(OH)₂

Cu(OH)₂ + 4(NH₃∙H₂O) → [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^- + 4 H₂O

[Cu(NH₃)₄]²⁺ + H₂dmg →

[Cu(NH₃)₄]²⁺ + 6H₃O⁺ → [Cu(H₂O)₆]²⁺ + 4NH₄⁺ +2H⁺

8. Chlorokompleksy

	substrat	reakcja	produkt
wzór	[Co(H2O)6)]^2+	[Co(H2O)6)]^2+ +4Cl^- → [CoCl4]^2- + 6H2O	[CoCl4]^2-
barwa	różowy	−−−−−−−−	niebieski
nazwa	Kation heksaakwakobaltu(II)	−−−−−−−−	Anion tetrachlorokobaltanowy(II)
wzór	[Cu(H2O)6)]^2+	[Cu(H2O)6)]^2+ +4Cl^- → [CuCl4]^2- + 6H2O	[CuCl4]^2-
barwa	niebieski	−−−−−−−−	zielony
nazwa	Kation heksaakwamiedzi(II)	−−−−−−−−	Anion tetrachloromiedzianowy(II)

9. Działanie atramentu sympatycznego

W wodnym roztworze chlorku kobaltu ustala się stan równowagi pomiędzy jonami kompleksowymi: tetrachlorokobaltanowymi(II) i heksaakwakobaltu(II).

[CoCl₄]^2- + 6 H₂O [Co(H₂O)₆] + 4Cl^- ΔH<0

Napis na bibule ma barwę lekko różową pochodzącą od jonów heksaakwakobaltu(II). Reakcja hydratacji jest procesem egzotermicznym, więc podwyższenie temperatury zgodnie z regułą Przekory powoduje przesuwanie stanu równowagi powyższej reakcji w lewo. Wówczas napis zmienia barwę na niebieską pochodzącą od jonów tetrachlorokobaltanowych(II).

10. Wymiana ligandów w jonie kompleksowym Fe(III)

	[Fe(H2O)6]^3+	+ stęż HCl	+ 2M KSCN	+ 2M KF
barwa	Jasnożółty roztwór	Żółty roztwór	Krwistoczerwony osad	Bezbarwny roztwór
wzór	[Fe(H2O)6]^3+	[FeCl4]^-	[Fe(NCS6]^3-	[FeF6]^3-
nazwa	Kation heksaakważelaza(III)	Anion tetrachlorożelazianowy(II)	Anion heksa(tiocyjaniano-N)żelazianowy(III)	Anion heksafluorożelazianowy(III)

Uzgodnij reakcje chemiczne:

[Fe(H₂O)₆]³⁺ + 4Cl^- → [FeCl₄]^- + 6H₂O

[FeCl₄]^- + 6SCN^- → [Fe(NCS₆]^3- + 4Cl^-

[Fe(NCS₆]^3- + 6F^- → [FeF₆]^3- + 6SCN^-

Powyższe reakcje zachodzą spontanicznie, ponieważ dodawane odczynniki tworzą z jonem żalaza(II) kompleksy o coraz wyższej stałej trwałości. W reakcji pierwszej, jon żelaza(III) tworzy kompleks z jonami chlorkowymi [FeCl₄]^- o stałej trwałości 1,35·10². Dodawane następnie aniony tiocyjanianowe tworzą
z żelazem kompleksy [Fe(NCS₆]^3- o stałej trwałości 1,3·10⁶.Wprowadzony na koniec aniony fluorkowe wypierają z kompleksu [Fe(NCS₆]^3- aniony SCN^- tworząc kompleks [FeF₆]^3- o stałej trwałości 1,3·10¹⁶.

Sprawozdanie nr 3

Związki kompleksowe Strona 1

---