Anorgaaniline keemia - II protokoll (2)

EKSPERIMENTAALNE TÖÖ
Kaksiksoola ja kompleksühendi dissotsiatsioon
1.1 Kolme katseklaasi valada ~2 mL FeNH4(SO4)2 lahust.
a) ühte katseklaasi lisada tilkhaaval 1 M H2SO4 lahust kuni FeNH4(SO4)2 hüdrolüüsist tingitud punakas-pruuni värvuse kadumiseni. Seejärel lisada mõned tilgad NH4SCN lahust. Kui lahuses on Fe3+ ioone värvub lahus tekkiva [Fe(SCN)]2+ tõttu punaseks. Lahus värvus punaseks, seega Fe3+ ioonid olid olemas.
Fe3+ + NH4SCN→[Fe(SCN)]2+ + NH4+
b) teise katseklaasi lisada mõned tilgad konts. NaOH lahust ja soojendada . Kui lahuses on NH4+ ioone, on tunda eralduva ammoniaagi lõhna.
NH4+ + NaOH → NH3 + H2O + Na+
c) kolmandasse katseklaasi lisada 0,5-1 mL BaCl lahust. Kui lahuses on SO42 – ioone, tekib rasklahustuva BaSO4 sade. Tekkis sade, seega SO42– ioonid olid olemas.
SO42- + BaCl→BaSO4 + 2 Cl-
FeNH4(SO4)2- → Fe3+ + NH4+ + 2 SO42-
1.2 Võtta kahte katseklaasi ~2 mL K3[Fe(CN)6] lahust
a) ühte katseklaasi lisada mõned tilgad NH4SCN lahust. Kas lahuses on Fe3+ ioone? Ei olnud ioone, sest mingit reaktsiooni ei toimunud.
b) teise katseklaasi lisada Cd2+ ioone sisaldavat lahust. Kui tekib Cd3[Fe(CN)6]2 sade, tõestab see kompleksiooni eksisteerimist lahuses. Kui lahuses oleksid CN– ioonid, siis sadet ei tekiks, sest Cd(CN)2 on lahustuv. Tekkis sade.
Cd2+ + [Fe(CN)6]2-→ Cd3[Fe(CN)6]2
K3[Fe(CN)6]→ [Fe(CN)6]3- + 3K+
Ammiinkompleksid. Saamine ja omadused.
2.1 Nelja katseklaasi valada ~3 mL 0,25 M CuSO4 lahust.
a) ühte katseklaasi lisada tilkhaaval 6-8 tilka 0,5 M NH3⋅H2O vesilahust, loksutada ja seejärel lisada veel ~15 tilka 6M NH3 ⋅ H2O vesilahust kuni esialgselt tekkiv Cu(OH)2 sade lahustub ja moodustub selge sademeta tumesinine vase ammiinkompleksi sisaldav lahus. Tekkis helesinine sade, mis läks üle tumesiniseks lahuseks.
CuSO4 + 2 NH3⋅H2O→ Cu(OH)2↓ + NH4SO4
Cu(OH)2↓ + 4 NH3⋅H2O→[ Cu(NH3)4](OH)-2 + 4 H2O
b) teise katseklaasi lisada 4-6 tilka 0,2 M NaOH lahust, loksutada. Vaskoksiidi sade tekkis.
CuSO4 + NaOH → Cu(OH)2↓ + NaSO4
c) kolmandasse katseklaasi lisada 4-6 tilka 0,5 M NH4Cl lahust. Kas siin tekib vase ammiinkompleks? Ei tekkinud kompleksi, sest keskkond oli happeline.
d) neljandasse katseklaasi panna üks Zn graanul ja jälgida, kas tsingi pinnale tekib vase kiht.
Tsingi pinnale tekkis mustjas vase kiht.
CuSO4 + Zn→ ZnSO4 + Cu↓
2.2 Eelmises katses 2.1.a tekkinud vase ammiinkompleksi sisaldav selge lahus jagada võrdselt kahte katseklaasi.
a) ühte katseklaasi lisada 10 tilka 2 M NaOH lahust. Kas kompleks laguneb ja tekib Cu(OH)2 sade? Sade tekkis, sest katseklaasis läks lahus häguseks.
[Cu(NH3)4]2+ + OH- → Cu(OH)2↓ + 4NH3
b) teise katseklaasi panna üks Zn graanul ja võrrelda katset ~ 20 min jooksul katsega 2.1.d. Kas tsingi pinnale tekib vasekiht mõlemas katseklaasis? Vasekiht tekkis mõlemas katseklaasis, kuid erinevate värvustena, sest tekkinud ühendite anioonid mõjutasid kompleksi/soola moodustumist.
[Cu(NH3)4]2+ → [Cu(NH3)3]2+ + NH3
[Cu(NH3)3]2+ → [Cu(NH3)2]2+ + NH3
[Cu(NH3)2]2+ → [Cu(NH3)]2+ + NH3
2.3 Kahte katseklaasi valada ~1 mL 0,2 M NiSO4 lahust.
a) ühte katseklaasi lisada tilkhaaval ja loksutades 0,2 M NaOH lahust kuni muutusi enam ei toimu. Lahus läks naatriumhüdroksiidi lisamisel heledamaks ning tekkis valkjas sade.
NiSO4 + NaOH → NaSO4 + Ni(OH)2↓
b) teise katseklaasi lisada tilkhaaval ja loksutades 6M NH3 ⋅ H2O vesilahust. Roheline lahus muutus siniseks , sest tekkis ammooniumsulfaadi kompleks.
Ni(OH)2↓ + NH3 ⋅ H2O → [Ni(NH3)6](OH)2 + 6 H2O
Atsiidokompleksid
3.1 Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,2 M NaCl lahust ning lisada 1 tilk AgNO3 lahust. Loksutada ja lisada ~3 mL küllastatud NaCl lahust. Miks lahustub tekkinud hõbekloriidi sade? Hõbekloriidi sade lahustub selletõttu, et moodustub kompleks hõbedaga ning hõbekloriidi enam lahuses ei ole.
NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl↓
AgCl↓ + NaCl→ Na[AgCl2]- dikloroargentaat
3.2
b) eelmisesse lahusesse lisada NaCl kristalle nii palju, et katseklaasi põhjas oleks 2 – 3 mm paksune kiht. Kirjeldada 3 – 5 min jooksul, mis toimub NaCl kristallide ümber ja miks.
Lahus läks lillaks, kuid kristallid helesiniseks, sest koobalti ja naatriumi reageerimisel üksteisega moodustus kompleks.
[Co(H2O)6]2+ + 4 NaCl → [Co(Cl4)]2- + 4 Na+ + 6 H2O tetraklorokoobaltaat(II)
c) eelmist lahust loksutada kuni NaCl kristallid on lahustunud ja lisada lahusesse pesupudelist ettevaatlikult mööda seina cá 1 mL vett. Kirjeldada, mis toimub ja miks.
Kristallide ja lahuse vahele tekkis roosa triip , sest hakkas tekkima heksaakvakoobalt(2+) ioon .
[CoCl4]2-+ 6H2O →[Co(H2O)6]2++HCl—
3.3 Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,2 M Bi(NO3)3 lahust ja lisada tilkhaaval 0,25 M KI lahust kuni sademe tekkimiseni. Seejärel lisada tahket KI kuni sademe kadumiseni. Tekkis must sade BiI3↓
Bi(NO3)3 + 3KI → BiI3↓ + 3KNO3
3.4 Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,25 M KI lahust ja 1 mL dest. vett. Lisada 1-2 tilka 0,2 M Pb(NO3)2 lahust kuni sademe tekkimiseni. Seejärel lisada tahket KI ja loksutada kuni sade kaob. Lahus muutuks kollaseks ja tekkis kollane sade PbJ2↓
2KJ + Pb(NO3)2 → PbJ2↓ + 2KNO3
PbJ2↓+KJ→K3[PbJ3] - kaaliumtrijodoplumbum
3.5 Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,2 M Pb(NO3)2 ja seejärel ~ 0,5 mL Na2SO4 lahust. Tekkinud plii(II)sulfaadi sademel lasta settida ja valada sademe pealt lahus ära. Sademe peale valada ~2 mL küllastatud CH3COONa lahust, loksutada. Kas sade lahustub plii atsetatokompleksi tekke tõttu? Jah lahustub, sest lahuses pole enam pliisulfaati, mille tõttu tekkis sade.
Pb(NO3)2 +Na2SO4 → PbSO4↓ + 2NaNO3
3.6 Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,2 M Cd( CH3COO )2 lahust ja lisada tilkhaaval küllastatud Na2SO3 lahust kuni reaktsioonide lõppemiseni. Kas katse tõestab kaadmiumi sulfitokompleksi [Cd(SO3)2]2– teket? Jah, sest tekib valge sade.
Cd(CH3COO)2 + Na2SO3 → [Cd(SO3)2]2-+ 2CH3COONa –disulfitokadmaat
Hüdroksokompleksid. Saamine ja omadused.
5.1 Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,2 M Al(SO) lahust ja lisada tilkhaaval ja loksutades 2 M NaOH lahust kuni reaktsioonide (muutuste) lõppemiseni. Jälgida alumiiniumhüdroksiidi sademe teket ja lahustumist leelise liias hüdroksokompleksi moodustumisega.
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ↓
Al(OH)3 ↓ + NaOH → Na[Al(OH)4]
5. Katseklaasi valada ~0,5 mL 0,2 M ZnSO4 lahust ja lisada tilkhaaval ja loksutades 2 M NaOH lahust kuni reaktsioonide (muutuste) lõppemiseni.
ZnSO4 + NaOH → Zn(OH)2↓+ Na2SO4
Zn(OH)2↓+ 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] 2-
Kompleksühendid, mis koosnevad komplekskatioonist ja kompleksanioonist
6. Katseklaasi valada ~2 mL vett, lisada kõigepealt 2 tilka K4[Fe(CN)6] ja 4 tilka NiSO4 lahust. Seejärel lisada tilkhaaval kontsentreeritud NH3 ⋅ H2O lahust kuni sademe kadumiseni.
K4[Fe(CN6)] + NiSO4 → Ni2[Fe(CN)6]↓-dinikkelheksatsüanoferraat
Tekkis roheline sade
Ni + 6NH3 * H2O→ [Ni(NH3)6] heksaamiinnikkel
Ni2[Fe(CN6)] + [Ni(NH3)6] → [Ni(NH3)6]2[Fe(CN6)] – heksaamiinnikkel(II)
heksatsüanoferraat(II)
Tuntumaid kompleksioonidele iseloomulikke reaktsioone
Katioonide tõestamine lahuses.
Reaktsioone, mis toimuvad ainult ühe kindla iooni osavõtul nimetatakse spetsiifilisteks reaktsioonideks. Sellised reaktsioonid on aluseks kvalitatiivsele keemilisele analüüsile, mille abil tehakse kindlaks, milliseid katioone või anioone aine lahus sisaldab. Siin on toodud valik kompleksühendite osavõtul toimuvaid reaktsioone, mida kasutatakse ühe või teise iooni tõestamiseks lahuses. Neid reaktsioone iseloomustab mingi hästijälgitav muutus – spetsiifiline värvus, sademe teke vms.
7.1 Fe3+. Katseklaasi valada ~ 2 mL vett, lisada 1-2 tilka raud(III)kloriidi FeCl3 ja 1-2 tilka K4[Fe(CN)6] (kollane veresool ) lahust. [Fe(CN)6]4− ioone kasutatakse Fe3+ ioonide kindlakstegemiseks lahustes.
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN) 6] → Fe4[(CN)6]3 + 12KCl
Berliini sinine tetraraudtriheksatsüaniid
Lahus oli kollane FeCl3 ning muutus tumesiniseks
7.2 Fe2+. Katseklaasi valada ~ 2 mL vett, lisada 1-2 tilka raud(II)sulfaati FeSO4 ja 1-2 tilka K3[Fe(CN)6] (punane veresool) lahust. [Fe(CN)6]3− ioone kasutatakse Fe2+ ioonide kindlakstegemiseks lahustes.
FeSO4 + K3[Fe(CN6)] → Fe3[Fe(CN6)]2 + K2SO4 –trirauddiheksatsüanoferraat
Lahus oli värvitu ning muutus turnbulli siniseks
7.3 Cu2+. Katseklaasi valada ~ 2 mL vett, lisada 1-2 tilka CuSO4 ja 1-2 tilka K4[Fe(CN)6] lahust.
2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6]↓ divaskheksatsüanoferraat
Lahus muutus tumepunaseks.
7.4 NaCl lahusele (0,5 – 1,0 mL) lisada tilkhaaval AgNO3 lahust. Tekib valge hõbekloriidi sade. Sademele lisada 6M NH3 ·H2O vesilahust. Soojendada ja loksutada. Sade lahustub hõbeda ammiinkompleksi tekke tõttu. Lahuse hapestamisel lämmastikhappega sadestub uuesti AgCl.
Lahuses tekkis valge sade
NaCl + AgNO3 → AgCl ↓ + NaNO3
AgCl↓ + 2NH3 * H2O → [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O diammiinargentaat
[Ag(NH3)2]Cl + HNO3 → AgCl↓ + 2NH3
7.5 SCN–. Tiotsüanaatioone sisaldavale lahusele (1 – 2 mL) lisada 1 – 2 mL 1M H2SO4 ja seejärel tilkhaaval Fe3+ sisaldavat lahust. Kulgevad reaktsioonid erinevate koordinatsiooniarvudega raud(III)tiotsüanatokomplekside, näit. [Fe(SCN)]2+ tekkega. Reaktsiooni kasutatakse nii SCN– kui ka Fe3+ ioonide kindlakstegemiseks lahustes.
Fe3+ + SCN- + H2SO4 → [Fe(SCN)]2+
Lahus muutus punaseks
2NH4SCN + H2SO4 → 2HSCN+(NH4) 2SO4
lahus muutus roosaks
3HSCN+FeCl3→ Fe(SCN)3+3HCl
lahus muutus tumeoranžiks
8.1 Katseklaasi valada ~ 2 mL vett, lisada 1-2 tilka K4[Fe(CN)6] ja 1-2 tilka K3[Fe(CN)6] lahust. Kas lahuses on vabu Fe2+ või Fe3+ ioone, mis annaksid nende ioonide iseloomulikke tõestusreaktsioone nagu katses 7.1 või 7.2? Ei ole, sest muutust värvuses ei toimunud ehk reaktsioon ei toimunud.
8.2 F– sisaldavale lahusele (2 – 3 mL) lisada tilkhaaval katses 7.5 saadud [Fe(SCN)]2+ sisaldavat lahust. Jälgida värvilise tiotsüanatokompleksi üleminekut värvituks fluorokompleksiks. Kirjutada välja vastavate komplekside ebapüsivus-konstantide avaldised ja üldise ebapüsivuskonstandi suurus (vt. Lisa 1). Põhjendada üleminekut.
Punane lahuse värvus muutus läbipaistvaks selle tõttu, et moodustus fluoroferraat(II) kompleks, mis on värvitu.
F- + [Fe(SCN)]2+ → [FeF]2-
8.3 Kloriidioone (NaCl) sisaldavale lahusele lisada AgNO3 lahust. Tekkiv hõbekloriidi sade lahustada ammoniaagilahuse lisamise ja soojendamisega. Saadud selgele lahusele lisada KI lahust. Kas tekkiv sade on AgCl, AgI või AgOH?
NaCl + AgNO3 → AgCl ↓ + NaNO3-
AgCl + NH3 * H2O → [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
[Ag(NH3)2]Cl + KI → AgI + KCl+ 2NH3
Tekkiv sade on AgI, sest AgI lahustuvuskorrutis on väiksem kui AgCl- i oma ning seega lahustub see halvemini kui hõbekloriid ning sadestub.