前几篇都写得有机反应,今天来给大家科普一下络合反应。、
配合物==络合物=\=螯合物
络合物是一个由中心离子(或原子)和周围的配体形成的。常见的有TACN中的 四氨合铜(Ⅱ)离子,鉴定硝酸根的棕色环中的 一亚硝酰·五水合铁(Ⅰ)离子 (这个记不清了);黄血盐中的 六氰合铁(Ⅱ)酸根,赤血盐中的 六氰合铁(Ⅲ)酸根;还有 四羰基镍(分子)
命名时如果配合物是分子,那么可以没有后缀,阴离子写酸根,阳离子写离子。。别的大家没必要知道。
螯合物是配合物(络合物)的一种,通俗的说就是一个配体与中心原子的配位键数目大于1个,络合物中有含中心离子的环状结构的叫螯合物。
络合反应是可逆反应,而且一般螯合反应的平衡常数更大!!
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正片
三草酸合铁(Ⅲ)酸钾是一种用处很广的东西。。有兴趣的可以尝试用他做纳米铁粉或者是感光颜料。
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理论:
三价铁离子有较强氧化性。我们先扯一下氧化性,中学学完大家可能觉得浓度对氧化性的影响很小。就比如说不管浓稀,我们都说高锰酸钾溶液具有强氧化性。但是实际上,当溶液足够稀时,我们会发现他的氧化性会剧烈下降。对于这一个现象大家可以用“平衡原理”进行近似解释。但是实际上我们一个经验公式-----能斯特法方程(电极电势)可以从更精确的定量关系上边解决问题。
虽说叫经验公式,但是他其实可以推导出来!
倒数第二个公式可以求解非标状态下的电势哦,但是最后一个公式最简单(上边是装逼过程。。和本章链接不大。仅作了解)
到这里我们看一下,三价铁浓度升高时,三价铁:二价铁比例势必升高。其电势也会升高
我查了一下,三价铁到二价铁大约是+0.77V;二氧化碳到草酸是-0.49V.(酸性,当电极反应参与的氢离子或者是氢氧根都会影响电极电势。所以规定1莫每升为标准)。电极电势越大氧化性越强,越小还原性越强。这个数是负数就可以在1莫的酸中还原氢气了(仅仅是从热力学可行实际反映不一定能发生)。
这样一看好TM无语啊,碱性环境三价铁离子沉淀严重(有兴趣的同学用平衡知识可以算一下),酸性中三价铁会很轻易氧化、破坏草酸。咋办??(实际上在稀溶液中混合可以制备出三草酸合铁(Ⅲ)酸根,在三价铁氧化草酸之前草酸就和三价铁结合,降低了游离态三价铁离子浓度而使之不能氧化草酸,但是不能量产,原因在后边解释)
别急,这样子我们就用到以前学的知识,先将低氧化态的离子沉淀或者配位,并加入能与高价离子配位的物质,从而将该离子的浓度降的极低,削弱了他的氧化性或者是还原性。
在这里,络合剂就是草酸根。
不理解?? 正常。我们看一下这个实验的过程:
制备亚铁盐(主要是为了亚铁盐易变质的原因,略)-----配亚铁盐溶液------加入草酸(生成黄色的草酸亚铁)----倾析上清----温水洗涤4次----过氧化氢氧化(恒温40℃)并且加入草酸钾提供配离子----煮沸除过氧化氢-----加草酸,酸溶氧化物,配位,得到产物。
主要反应是这样的:
是不是还是一头雾水?没事,下边我们开始试验。
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实验部分正式开始:
首先称取5.04克的摩尔盐(六水合硫酸亚铁铵)入15mL去离子水溶解之,加入1mL1M的稀硫酸,并辅以小火至沸
遂加入25mL饱和草酸溶液
即得到草酸亚铁沉淀
利用倾析法去除上清,并用少量温热的去离子水洗涤沉淀
这是去离子水
洗涤
洗涤后的沉淀--金灿灿的
下一步是氧化,在沉淀中加入10毫升饱和的草酸钾溶液,水浴锅预热至40摄氏度并保温。之后逐滴滴入质量分数3%的过氧化氢20毫升充分氧化
向沉淀中加入10毫升饱和草酸钾溶液,并且水浴锅保温至40摄氏度准备氧化
(44℃是为了快速预热内容物)
之后向混合物中缓慢滴加20mL,3%的过氧化氢,可以看到溶液颜色发生了极大的变化
之后开始煮沸除去过氧化氢。除不干净下一步会失败(别问我。。老师说的)。这是除干净的 。。
(不过加热时间也不能过长,否则会让反应生成的水合氧化铁脱水,使得与酸的反应性降低,下一步难以反应。。)
最后一步配位,加入8mL饱和草酸溶液(可以调整一下),控制pH=3到4。若沉淀有残余没有完全溶解,那可以稍微加热一下,温度不能很高了!再不行保下温(必要时不加草酸饱和溶液),实在不行趁热过滤吧。
刚加入草酸时并没有全部溶解
还好稍微一热就溶解了
溶液变得非常清亮
非常漂亮的绿色溶液
看下方试纸。测pH比3略多,小于4.
然后先常温冷却。看看我的晶体,大小均匀--
然后就是我们最爱的冷却结晶了,别忘了10mL的1:1的乙醇:丙酮,用于降低溶剂极性,加速晶体析出的
之后依旧是抽滤,无水乙醇洗一次,不见光的地方阴干
看产品,感觉还可以
测测质量,算算产率(我很懒,不想算了)
好了,实验结束了。正当我拿着成果准备偷渡的时候,老师走了过来看了一眼,来了句:“产率还可以,那个,回收桶在讲台上,别忘了把产物倒进去。”
WTF!!!
日。。。。。。。。。。
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好了,实验部分正式结束。该轮到马后炮的时间了。
刚刚我卖了一个关子,说直接用稀溶液制备再浓缩为何不行。我们看到,这个实验里除了过氧化氢,几乎全部都用的是饱和溶液。道理都懂,但是我们为什么不再蒸发下子呢?原因是这个络离子不耐热,而且光敏感。易分解。有能力的可以研究一下他的分解机理。我们为了不让他分解就只能避免引入水分。。至于过氧化氢吗,那是为了防止反应过于剧烈才用的低浓度的。
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