Data wykonania: 13.04.2010r.		Dr inż. Magdalena Frańska
Data oddania: 20.04.2010r.	Ćw. Nr 8; Ćw. Nr 9 Reakcje kompleksowania	Ocena:

I. Wstęp teoretyczny:

Kompleks składa się z atomu centralnego otoczonego przez inne atomy lub ich grupy zwane ligandami, przy czym przynajmniej jedno wiązanie atomu centralnego z ligandem ma charakter wiązania koordynacyjnego .Funkcje atomu centralnego spełniają najczęściej jony metali. Ligandami natomiast są jony elektroujemne lub cząsteczki obojętne.

Atom centralny jest akceptorem ligandu, a kompleks jest donorem ligandu. Ligand jest cząsteczką lub jonem, które atom centralny przyłącza, a kompleks zaś oddaje, zgodnie z poniższym równaniem reakcji tworzenia się kompleksów:

atom centralny + ligand
kompleks

Trwałość kompleksów wyraża się po przez tzw. stałą trwałości, która jest stałą równowagi reakcji tworzenia się kompleksu i wyraża się wzorem:

to stężenie kompleksu

[L] to stężenie ligandu

[M] to stężenie atomu centralnego

Jedną z własności kompleksów jest ich zdolność do przeprowadzania reakcji maskowania Reakcje maskowania to reakcje które polegają na przeprowadzeniu jonu przeszkadzającego w reakcji , w trwały kompleks tak aby stał się nieaktywny. Reakcja maskowania zachodzi tylko między wybranymi jonami, gdyż nie każdy odczynnik maskuje różne metale.

II. Przebieg i opracowanie ćwiczenia.

1. po dodaniu do NH₄SCN:

Fe³⁺- kompleks zmienił barwę na krwistoczerwoną

Ni²⁺,który jest jasnozielony- kompleks zmienił barwę na bardzo zielony

Co²⁺,który jest różowy- kompleks zmienił barwę na blado różową

Cu²⁺,który jest błękitny- kompleks zmienił barwę na zieloną

Podczas dodawania powyższych jonów nastąpiły następujące reakcje kompleksowania:

l.p.	metal	Wzór kompleksu	barwa	pK
1	Fe^3+	[Fe(SCN)6]^3-	krwistoczerwona	6,4
2	Ni^2+	[Ni(SCN)4]^2-	zielona	1,2
3	Co^2+	[Co(SCN)6]^4-	bladoróżowa	3,0
4	Cu^2+	[Cu(SCN)4]^2-	zielona	2,35

1.1.2 po dodaniu do NH₃ (aq):

Zn²⁺- pojawia się mało widoczny osad

Cd²⁺-brak zaobserwowanych zmian

Cu²⁺(niebieski)- zmiana barwy na granatowy

Ni²⁺(zielony)- zmiana barwy na błękitny

Co²⁺(różowy)- zmiana barwy na zieloną

Podczas dodawania powyższych jonów nastąpiły następujące reakcje kompleksowania:

l.p.	metal	Wzór kompleksu	barwa	pK
1	Zn^2+	[Zn(NH3)4]^2+	jasny osad	1,5
2	Cd^2+	[Cd(NH3)4]^2+	brak zmian	2,5
3	Cu^2+	[Cu(NH3)4]^2+	granatowy	4,0
4	Ni^2+	[Ni(NH3)6]^2+	błękitny	2,7
5	Co^2+	[Co(NH3)4]^2+	zielony	2,0

1.2.1

Do czterech probówek zawierających ok. 3 cm³ jonów Co²⁺ dodawaliśmy kolejno 1, 2 i 4 i 8 kropli NH₄SCN. Pojawia się różowe zabarwienie. Rozcieńczamy do równej objętości wodą. Zauważamy zmianę intensywności zabarwienia, tam gdzie jest najwięcej NH₄SCN intensywność koloru jest najmniejsza. Tam gdzie jest najmniej NH₄SCN nastąpiło odbarwienie.

1.2.2

Do probówki zawierającej ok. 2 kropel roztworu Fe³⁺ dodaliśmy ok. 1 cm³ stężonego HCl i ok. 2 kropel roztworu NH₄SCN, w tym momencie zauważamy zmianę zabarwienia na pomarańczową. Następnie dopełniamy probówki wodą. Taki roztwór pobieramy do kolejnych czterech probówek kolejno około 1, 2, 3 i 15 cm³ i dopełniamy wodą. Najintensywniejsza barwa jest w tej probówce w której mamy 15 cm³ roztworu.

1.3.1

W probówce mamy ok. 1cm³ roztworu EDTA oraz 3 krople roztworu NH₄SCN, dodajemy do niego po kropli roztworu zawierającego jony Fe³⁺, czekając na pojawienie się krwistoczerwonego zabarwienia. Pojawiło się ono po dodaniu 4 kropli jonów

1.3.2

Do 6 wgłębień płytki porcelanowej wlaliśmy po 2 krople roztworu NH₄SCN. Przygotowaliśmy następnie 0.1 M roztwór zawierający jony Fe³⁺, który następnie rozcieńczaliśmy do stężeń: 0.01, 0.001, 0.0001, 0.00001, 0.000001 M i dodawaliśmy do NH₄SCN.

Po dodaniu 0.1 M Fe³⁺, roztwór był krwistoczerwony, im bardziej rozcieńczony dodawaliśmy tym zabarwienie było jaśniejsze.

1.3.3

Do probówki która zawierała 1cm³ roztworu zawierającego jony Cu²⁺ dodaliśmy 9 cm³ wody. Następnie rozcieńczaliśmy roztwór w proporcji 1:10. w ten sposób przygotowaliśmy cztery roztwory. Do każdej z probówek dodaliśmy kilka kropli 2 M NH_3(aq). Zmianę intensywności zabawienia przedstawia tabela:

1 cm^3 Cu^2+i 9 cm^3 wody	Rozcieńczony 10 razy	Rozcieńczony 100 razy	Rozcieńczony 1000 razy
Ciemnoniebieski kolor	Jasnoniebieski kolor	Błękitny kolor	Prawie bezbarwny

1.1.1

Do probówki zawierającej wodę destylowaną dodaliśmy roztwór z jonami Fe³⁺ , nie zauważyliśmy zmian zabarwienia. Gdy do roztworu dodaliśmy dwumetylogliksym (DMG) , zauważyliśmy pierwszą zmianę zabarwienia, na kolor słomy. Następnie dodaliśmy NH_3(aq), następuje zmiana zabarwienia, a papierek wskazuje środowisko alkaiczne. Po dodaniu 2M H₂SO₄ nastąpiło odbarwienie roztworu. Wnioskiem z tego doświadczenia, jest nietrwałość kompleksu w środowisku obojętnym lub kwaśnym.

1.1.2

W probówce mieliśmy roztwór zawierający jony Al³⁺. Dodaliśmy do niego 1cm³ 2M roztwór KOH i kilka kropel 3% oksyny. Pojawił się żółty osad kompleksu. Następnie dodaliśmy kilka kropel 2M H₂SO₄. pod wpływem kwasu nastąpiło rozpuszczenie się osadu.

Papierek uniwersalny w tym roztworze zabarwił się na kolor niebieski. Świadczy to o zasadowym odczynie roztworu.

1.1.3

Do probówki w której był NH₄SCN dodaliśmy kroplę roztworu zawierającego jony Fe³⁺ . pojawiło się krwistoczerwone zabarwienie charakterystyczne dla kompleksu. Następnie dodaliśmy NH₄F. w miarę dodawania fluorku amonu następowało odbarwienie roztworu. Świadczy to o skompleksowaniu jonów Fe³⁺ przez fluorki. Przedstawia to reakcja:

Następnie dodawaliśmy po kropli 6M H₂SO₄. roztwór ponownie przyjął barwę krwistoczerwoną po dodaniu do niego 7 kropli kwasu. Zachodzącą zmianę przedstawia reakcja:

Pod wpływem kwasu ponowienie pojawił się w roztworze kompleks tiocyjanowy.

1.1.4

Do roztworu zawierającego jony Cu²⁺ dodaliśmy kilka kropel 2M NH₄OH. Roztwór był koloru błękitnego. Zmienił on zabarwienie na ciemnoniebieskie, aż granatowe, które po dodaniu kwasu odbarwiło się.

Cu⁺⁺ + 2OH^- Cu(OH)₂↓

niebieski osad

Cu(OH)₂ + 2H⁺ Cu²⁺ + 2H₂O

1.2.1

Na płytkę porcelanową z wgłębieniami wprowadziliśmy po krpoli roztworu zawierającego jony Fe³⁺ i NH₄SCN. Roztwór zabarwił się na krwistoczerwono. Następnie kompleks rozcieńczyliśmy wodą i dodawaliśmy kolejno po kropli: 2M HCl, 2M H₃PO₄, 2M H₂C₂O₄. zauważyliśmy zmiany w zabarwieniu:

2M HCl- roztwór był trochę jaśniejszy

H₃PO₄- nastąpiło odbarwienie

H₂C₂O₄- nastąpiła zmiana zabarwienia na żółtą

1.2.2

Na płytce porcelanowej z wgłębieniami, nanosiliśmy po kropli roztworu wg schematu:

Bi³⁺+ J^- czarny

Fe³⁺+ J^- żółty

Fe³⁺+J^-+ C₂O₄^2- żółty

Bi³⁺+ J^-+C₂O₄^2- siwy

Bi³⁺+ J^-+C₂O₄^2-+Fe³⁺ żółty

Zaobserwowaliśmy podane wyżej zmiany zabarwienia roztworów.

C₂O₄^2- spełnia w tych reakcjach rolę czynnika maskującego, ponieważ tworzą z Fe³⁺i Bi³⁺mocniejsze związki.

Fe³⁺+J^-+ C₂O₄^2- FeC₂O₄⁺ + J^-

Bi³⁺ + J^- + C₂O₄^2- BiC₂O₄⁺ + J^-

III. Wnioski

• Najczęstszą liczbą koordynacyjną jest 4 lub 6- widać to w tabeli nr 2 i 3

• Przez rozcieńczanie można zmienić intensywność zabarwienia kompleksu.

• Na trwałość kompleksów wpływa środowisko roztworu

• Najtrwalsze kompleksy mają wysokie pK np : [Cu(NH₃)₄]²⁺

• Kompleksy w wyniku reakcji chemicznych mogą się odbarwiać

• Metale: Cu, Fe, Co, które były w doświadczeniach i które zaliczają się do metali chromoforowych są zdolne do tworzenia w reakcjach chemicznych barwnych kompleksów.

• Reakcji maskowania ulegają najtrwalsze kompleksy

• Im więcej jonów dodamy tym bardziej trwały kompleks

• Reakcja maskowania nie zachodzi zawsze. Zachodzi tylko pomiędzy niektórymi jonami, zależy to od odczynnika.

---