Загальна інформація
Застосування
Схема досліду
У цьому досліді учні та студенти досліджують утворення комплексної сполуки.
При цьому вони помічають, що в багатьох йонів металів побічних підгруп комплексна сполука існує вже у водному розчині. Центральний йон оточує себе гідратною оболонкою (молекули води як ліганди навколо центрального йона); кажуть також про аквайонізований йон металу.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні та студенти вже мають бути обізнані з утворенням комплексів у теорії.
Принцип
У багатьох йонів металів побічних підгруп комплексна сполука виникає вже у водному розчині. Центральний йон оточує себе гідратною оболонкою (молекули води як ліганди навколо центрального йона); кажуть також про аквайонізований йон металу.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні та студенти за зміною забарвлення сполук спостерігають, що реакції комплексоутворення є рівноважними, а тому амоніак може заміщувати водні ліганди біля йона міді.
Завдання
Учні та студенти добувають амоніачний комплекс із йонами Cu як центральним атомом і досліджують властивості цього комплексу.
Правила безпеки
- Під час досліду треба носити захисні окуляри, рукавички та лабораторний халат.
- Розчин амоніаку - лужна їдка рідина з різким запахом випарів. Вона подразнює шкіру, очі й дихальні шляхи і всмоктується через шкіру.
- Етанол - легкозаймиста рідина, змішувана з водою, пари якої з повітрям можуть утворювати вибухонебезпечні суміші.
- Щодо H- і P-фраз зверніться, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
- Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Комплекси - це сполуки, побудовані з центрального йона чи центрального атома і кількох лігандів. Такі комплексні сполуки утворюються частіше, ніж можна припустити. Так, багато йонів металів уже у водному розчині оточують себе «гідратною оболонкою» і в такий спосіб утворюють комплексну сполуку. Чи координує йон металу у водному розчині навколо центрального йона молекули води, чи інші ліганди, залежить від координаційного зв'язку, тобто від того, наскільки міцно ліганд «зв'язаний» із центральним йоном.
Утворення комплексних сполук - це рівноважні реакції, тож в аквайонізованих йонах металів водні ліганди можна замінити іншими лігандами, як-от амоніачними. Наскільки стійка комплексна сполука, можна вивести з константи комплексоутворення. Що більше число константи комплексоутворення, то більше рівновага реакції комплексоутворення зміщена в бік комплексу.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Пробірка, Duran®, d = 30 мм, l = 200 мм, 1 шт. | 36304-01 | 6 | 2 | Штатив для пробірок, 6 отворів, d = 31 мм, дерево | 40569-10 | 1 | 3 | Штатив для фільтрування на 2 лійки | 33401-88 | 1 | 4 | Аналітична лійка, скло, d = 80 мм | 36276-00 | 2 | 5 | Фільтр круглий, якісний, d = 125 мм, 100 шт. | 32977-05 | 1 | 6 | Мірний циліндр, 25 мл | 36627-00 | 1 | 7 | Скляний стрижень, l=300 мм | 40485-05 | 4 | 8 | Ложка-шпатель, сталь, l = 150 мм | 33398-00 | 1 | 9 | Компактні ваги, AE ADAM, 1000 г : 0,1 г, модель CB1001 | ADA-CB-1001 | 1 | 10 | Чашечки для зважування, 500 шт. | 45019-50 | 1 | 11 | Промивалка, пластмаса, 500 мл | 33931-00 | 1 | 12 | Розчин аміаку, 25%, 1000 мл | 30933-70 | 1 | 13 | Купрум (ІІ) сульфат-5-гідрат | 30126-25 | 1 | 14 | Етанол (денатурат) | 31150-70 | 1 | 15 | Соляна кислота 37%, 1000 мл | 30214-70 | 1 | 16 | Вода дистильована | 31246-81 | 1 | 17 | Піпетка, з гумовим ковпачком, довгий наконечник | 64838-00 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання та виконання
- За допомогою чашки для зважування відважують прибл. 1,5 г купрум(II) сульфату і переносять у пробірку (рис. праворуч угорі). Далі купрум(II) сульфат розчиняють прибл. у 10 мл води. Потім до розчину купрум(II) сульфату додають 2,5 мл 25 %-го розчину амоніаку.
- Із цього темно-синього розчину відлий трохи розчину (прибл. 2 мл) в іншу пробірку і повільно накрапай туди піпеткою хлоридну кислоту.
- До решти розчину наприкінці додають 10 мл денатурованого спирту і фільтрують (рис. праворуч унизу). Для цього складають штатив для фільтрування, фільтрують суспензію і в такий спосіб виділяють утворений тетраамінокомплекс.
Опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/6)
Спостереження
Під час розчинення купрум(II) сульфату у воді утворюється світло-синій розчин. Після додавання розчину амоніаку розчин купрум(II) сульфату забарвлюється в темно-синій колір. Під час накрапування хлоридної кислоти темно-синій розчин знову світлішає (як вихідний розчин: водний розчин купрум(II) сульфату). Під час змішування з етанолом випадають темно-сині голчасті кристали, які на повітрі повільно розкладаються з виділенням амоніаку (запах).
Опрацювання результатів (1/3)
Твердий купрум(II) сульфат розчиняється, точніше реагує з водою, утворюючи світло-синю «комплексну сполуку» - тетрааквакомплекс. Отже, цю сполуку слід було б називати тетрааквакупрум(II) сульфат моногідрат, а тому її вже можна вважати комплексною сполукою.
Опрацювання результатів (2/6)
Опрацювання результатів (2/3)
У присутності (надлишкового) амоніаку він повністю заміщує водні ліганди біля атома міді, причому виникає виразна зміна забарвлення (густо-синє забарвлення розчину). Утворена комплексна сполука тетраамінокупрум(II) сульфат моногідрат нерозчинна в суміші «вода - етанол», а тому випадає у вигляді твердої речовини (густо-сині голки) і її можна виділити декантуванням надосадового розчину.
Те, що утворення тетраамінокомплексу теж є рівноважною реакцією, видно з того, що додаванням кислоти розчин з аміачним комплексом (продуктом) можна перевести назад у світло-синій розчин аквакомплексу (вихідної речовини).
Опрацювання результатів (3/6)
Опрацювання результатів (3/3)
Це можна пояснити тим, що амоніак кислотою невпинно протонується і в такий спосіб більше не доступний для реакції, тож урешті відбувається наступна реакція, яка зміщує реакцію обміну лігандів у бік аквакомплексу:
На повітрі тетраамінокупрум-комплекс повільно розкладається з виділенням амоніаку. Це унаочнює, що комплекси не такі стійкі, як гадає багато учнів. Як показує дослід, ліганди можна «усунути» від центральної частинки або замінити іншими.
Опрацювання результатів (4/6)
Питання
Опрацювання результатів (5/6)
Питання
Опрацювання результатів (6/6)
Перетягни слова у правильні поля! Те, що утворення тетраамінокомплексу теж є ____, видно з того, що ____ розчин з аміачним комплексом можна перевести назад у світло-синій розчин аквакомплексу. Це можна пояснити тим, що амоніак кислотою невпинно ____ і в такий спосіб більше не доступний для реакції, тож урешті відбувається реакція, яка зміщує реакцію обміну лігандів у бік аквакомплексу.