1、4.学习分光光度计利用。二、实验原理 . 配合物合成原理:1.三氯化六氨合钴的化学式为Co(NH3)6Cl3,橙黄色晶体,20在水中的溶解度为 molL-12.钴的性质: Co3+为正三价离子,d2sp3杂化,内轨型配合物。在酸性溶液中,Co3+具有很强的氧化性 ,易于许多还原剂发生氧化还原反映而转变成稳固的Co2+。Co(NH3)63+离子是很稳固的,其K(稳)1035,因此在强碱的作用下(冷时)或强酸作用下大体不被分解,只有加入强碱并在沸热的条件下才分解。2 Co(NH3)6Cl3 + 6 NaOH = 2 Co(OH)3 + 12 NH3+ 6 NaCl3、本实验以活性碳为催化剂,用过氧
2、化氢氧化有氨和氯化铵存在的氯化钴溶液制备三氯化六氨合钴()。2CoCl26H2O 10NH3 2NH4Cl H2O2 =2Co(NH3)6Cl3 14H2O (橙黄色)在水溶液中,电极反映(Co3+/Co2+)=,因此在一样情形下,Co()在水溶液中是稳固的,不易被氧化为Co(),相反,Co()很不稳固,容易氧化水放出氧(Co3+/Co2+)= V (O2/H2O)= V。但在有配合剂氨水存在时,由于形成相应的配合物Co(NH3)62+,电极电势Co(NH3)63+/ Co(NH3)62+= V,因此CO()很容易被氧化为Co(),取得较稳固的Co()配合物。. NH3的测定原理。 由于三氯化
3、六氨合钴在强酸强碱(冷时)的作用下,大体不被分解,只有在沸热的条件下,才被强碱分解。因此试样液加NaOH溶液作用,加热至沸使三氯化六氨合钴分解,并蒸出氨。蒸出的氨用过量的2%硼酸溶液吸收,以甲基橙为指示剂,用HCl标准液滴定生成的硼酸氨,可计算出氨的百分含量。Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6 NaClNH3+H3BO3 = NH4 H2BO3NH4 H2BO3 + HCl = H3BO3 + NH4Cl. 钴的测定原理利用3价钴离子的氧化性,通过典量法测定钴的含量 Co(OH)3+3HCl= Co3+3 H2O2 Co3+2I-=2 Co2+I2I2 +2
4、S2O32- =2 I-+ S4O62-.氯的测定原理利用莫尔法即在含有Cl的中性或弱碱性溶液中,以K2CrO4作指示剂,用AgNO3标准溶液滴定Cl。由于AgCl的溶解度比AgCrO4小,依照分步沉淀原理,溶液中实现析出AgCl白色沉淀。当AgCl定量沉淀完全后,稍过量的Ag+与CrO4-生成砖红色的Ag2CrO4沉淀,从而指示站点的抵达。终点前:Ag+Cl-=AgCl (白色) Ksp=10-10 终点时:2Ag+CrO42-=Ag2CrO4(砖红色)Ksp=10-12 Co(NH3)6Cl3晶体场理论确信配合物颜色原理。中心离子与配体阴离子之间彼此作用而非形成共价键中心离子Co的5个d轨
5、道由于受周围配体NH3 负电场不同程度的排斥作用能级割裂,dx2-y2,dz2轨道能量升高,dxy,dxz,dyz,较前两个轨道升高的低些晶体场理论能够说明配合物的颜色。由于Co的3d轨道没有填满,在NH3 的作用下d轨道发生割裂,当Co3+ 吸收可见光区某一波长的光发生d-d跃迁,这时需要吸收E=hc/入 的割裂能。用分光广度仪测必然范围内不同波长下对应的吸光度,作曲线,得出最大吸光度下对应的波长,配合物所呈现的颜色确实是最大吸收光的补色。三、仪器和药品 1. 实验仪器分光光度仪、水浴加热装置、抽滤装置、凯氏定氮仪、容量瓶(100 ml,250ml)、 ml移液管、250ml锥形瓶、 温度计
6、(100 0C)1支、250 ml碘量瓶、量筒(25 ml、100 ml)各1个、烧杯、pH试纸(周密) 2. 药品 浓氨水、5 H2O2、 浓盐酸、CoCl26H2O、95%乙醇、 NH4Cl固体、2%硼酸溶液、活性炭、10NaOH溶液、95%乙醇、KI固体、 冰、晶体、AgNO3固体、无水碳酸钠固体、NaCl固体、% 淀粉溶液、甲基橙指示剂、甲基红溴甲酚氯指示剂、K2CrO4指示剂四、实验步骤 1. Co(NH3)6Cl3的合成在锥形瓶中,将4g NH4Cl溶于水中,加热至沸,加入研细了的CoCl26H2O晶体,摇动使其溶解,然后趁热倾入0.4 g经活化了的活性炭,混合均匀后,用流水冷却,
7、然后加入 ml浓氨水,再冷却至283K以下,用滴管逐滴加入 5的H2O2溶液。水浴加热至323-333K,并在此温度下恒温20 min,并非断摇动锥形瓶。然后用冰水浴冷却至273K左右,吸滤,没必要洗涤沉淀,直接把沉淀溶于50ml滚水中(水中含浓盐酸)。趁热吸滤,慢慢加入浓盐酸于滤液中,即有大量橙黄色晶体析出。用冰浴冷却后吸滤,晶体以2ml 2mol/L HCl洗涤,再用少量乙醇洗涤,吸干。称量,计算产率。2. 氨的测定(1)用电子天平准确称取约样品于250ml锥形瓶中,加30ml去离子水溶解,另预备50ml 2% H3BO3溶液于250ml锥形瓶中,(2)在H3BO3溶液加入5滴甲基红溴甲酚
8、氯指示剂,将两溶液别离固定在凯氏定氮仪上,开启凯氏定氮仪,氨气开始产生并被H3BO3溶液吸收,吸收进程中,H3BO3溶液颜色由浅绿色慢慢变成深黑色,当溶液体积达到100ml左右时,能够为氨气已被完全吸收。(3)用溶液标定准确浓度为L的HCl溶液滴定吸收了氨气的H3BO3溶液,当溶液颜色由绿色变成浅红色时即为终点。读取并记录数据,计算氨的含量。3.碘量法测定钴含量 用电子天平准确称取约样品于250ml锥形瓶中,加20 ml 水,3ml 10 NaOH溶液,置于电炉微沸加热至无氨气放出(用PH试纸查验)。冷却至室温后,加入20ml水,转移至碘量瓶中,再加入 1g KI固体,15ml 6mol/LH
9、Cl溶液。当即盖上碘量瓶瓶盖。充分摇荡后,在暗处反映10min。用已准确标定浓度的 Na2S2O3溶液滴至浅黄色时,再加入2 ml 2淀粉溶液,继续滴至溶液为粉红色即为终点。计算钴的百分含量,并与理论值比较。4.氯的测定1.用电子天平准确称取约样品溶解,然后用100ml容量瓶定容2.准确移取溶液于另一锥形瓶中,加入1ml 5%的K2CrO4 溶液作为指示剂3.用已准确标定浓度的AgNO3溶液滴定至显现砖红色再也不消失为止,即为终点,读取数据,计算氯的含量。5.Co(NH3)6Cl3吸光度的确信1.用电子天平准确称取约g样品于小烧杯中,加入20ml 水,充分溶解。2.测吸光度,确信最大波长。(波
10、长范围在400nm600nm之间)1. Co(NH3)6Cl3的制备产率取得产品m =g,称取CoCl2样品m = 6g依照2CoCl2理论产品质量为M=产率(1)HCl的浓度c=L 滴定需V= ml(2)氨的含量计算mCo(NH3)6Cl3=依照反映方程式 Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6 NaCl得HCl与NH3的计量比为 1:1 故样品中=%1mol样品中所含氨的物质的量为%mol3. 钴含量的测定 已标定Na2S2O3的浓度为 mol/Lm Co(NH3)6Cl3=g依照反映方程式Co(NH3)6Cl33 NaOH=Co(OH)3 +6 NH3+6
11、NaCl Co(OH)3+3HCl= Co3+3 H2O得Co3+与Na2S2O3的计量比为 1:1 =%1mol样品中所含钴的物质的量为%4. 氯的测定已标定AgNO3的浓度为 mol/L,滴定所需V= ml 样重mCo(NH3)6Cl3=4=g依照反映方程式Ag+Cl-=AgCl (白色) 2Ag+CrO42-=Ag2CrO4(砖红色)因此Cl-与AgNO3的计量比为 1:故1mol样品中所含氯的物质的量为%*=Co(NH3)6Cl3的含量测定结果汇总氨钴氯实验结果%Co(NH3)6Cl3的理论结果偏差相对偏差摩尔比氨:钴:氯=:样品的实验式Co(NH3)6.35.Co(NH3)6Cl3的
12、最大吸收波长、及其颜色的确信、不同波长与吸光度值表:波长400420440455460465470475480485490495500520540560580600吸光度(2)、作出图如下: 分析由上图。可知.Co(NH3)6Cl3 的最大吸收光是波长为475nm左右的蓝光,因此化合物呈现的颜色是蓝色的补色黄色。对应的割裂能E=hc/入= * 10-34 * 3* 108/(475*10-9)*1023 = 与误分析1.产率较低,缘故是:(1)制备进程中有损失。比如晶体未完全析出或晶体析出后再溶解。(2)过度加热,致使样品分解。(3)抽滤时有残留。未全数转移。(4)过滤时速度慢(5)冷却时不充
13、分2.组份测定中,样品实验式与.Co(NH3)6Cl3有不同,缘故是:(1)HCl的浓度标定错了,致使误差较大(2)测按时引入的误差。尤其是滴定体积操纵不准(3)在测氯的进程中滴定过量,造成较大误差(4)产品中可能有其他物质,比如二氯化五氨合钴。没有失效,对一些试剂要现用现配。2.活性炭在利用前必然要充分研磨以提供较大的比表面积。3.在进行一步操作之前必然要确保已经具有了反映所需要的条件。5.注意一些常规药品的保留方式,比如,硝酸银溶液要保留在棕色瓶中。1.在Co(NH3)6Cl3的制备进程中氯化铵,活性炭,过氧化氢各起什么作用答.(1) 氯化铵的作用在没有铵盐的情形下,氨水遇钴盐后,即生成蓝
14、色氢氧化钴()沉淀:Co2+ + 2OH- Co(OH)2。此沉淀易溶于过量的沉淀剂和铵盐溶液中。当有铵盐存在时,将抑制NH3H2O的解离,即抑制OH-的产生使 Co2+OH-2达不到 氢氧化钴()的溶度积而形成Co(NH3)62+,它随后被空气中的氧氧化,生成Co()配合物。另外,氯化铵还能提供产物所需的NH3。(2.)活性炭起催化剂的作用,吸附反映物。(3.)过氧化氢起氧化剂的作用。2. Co(NH3)62+与Co(NH3)63+比较,那个稳固,什么缘故?答:Co(NH3)63+稳固,因为,Co(NH3)62+中心原子采纳sp3d 2杂化 ,即外轨成键,而Co(NH3)63+中心原子采纳d 2 sp3杂化,即内轨成键,依照配合物的价键理论,形成体与配位数相同的配合物,内轨型比外轨型稳固。附:实验分工 张琳 : 称取CoCl26H2O 刷洗仪器 抽滤 测定NH3时进行滴定操作赵勇 : 称取 活性炭 刷洗仪器 配制 HCL溶液 测定Co时进行滴定操作周学荣 : 取 H2O2 刷洗仪器 配制并标定AgNO3溶液 配制并标定Na2S2O3溶液 测定氯时进行操作自我估分张琳: 95 周学荣 :95 赵勇:95
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