تهیه نمک مضاعف و نمک کمپلکس

[mim-shimi 25,686]

نمك مضاعف یا دوگانه نمكی است كه یك بنیان با دو نوع كاتیون در بلور شركت می كند. به عنوان مثال كربنات مضاعف منیزیم و كلسیم یا دولومیت CaCO3,MgCO3 یاCa,MgCO3می باشد، یعنی دو كاتیون با یك آنیون همراه هستند.

حال وقتی مولکولهای قطبی یا خوشه های یونهای منفی در اطراف یک یون مثبت مرکزی جمع شوند، یک یون کمپلکس به وجود می آید. این مولکولهای قطبی یا یونهای منفی را به عنوان لیگاند می شناسند. تعداد مکانهای اتصال لیگاندها را در اطراف یک یون مثبت مرکزی در یک کمپلکس، عدد کوئوردیناسیون می نامند. عدد کئوردیناسیون شش متداولترین عدد کئوردیناسیونی است که در کمپلکسها یافت می شود. عدد کئوردیناسیون چهار نیز متداول است.

Dubbel zoutenنمکها ی د و گا نه ( مضا عف)

یک نمک که بیشتر از دو یون مختلف را دارا باشد ،هم زمان این یونها با حل شدن در آب تماما بطور جداگانه آزاد گردند آنها را به نام نمک های دوگانه (مضاعف)یاد می کنند .

محتوای فرمول یک نمک مضاعف می تواند به دو طریق نشان داده شود : هر دو نمک یکجا ترکیب شده ، یا یک فرمول مختلط .

مثا لها ی محتو ا ی فر مو لی نمک ها ی مضا عف :

 

هر د و نمک يکجا تر کيب شد ه

فرمو ل مختلط

Fe(OH)3 . FeCl 3

FeOHCl2

 

Na 2 CO 3 .K 2CO3

. KNaCO3

 

FeSO4. (NH4)2.SO4

(NH4) 2Fe( SO4) 2

 

Ca(OH) 2CaBr 2

CaOHBr

 

 

 

بعضی نمکها به شکل مضاعف نسبت به نمک های ساده با ثبات تر می باشند . از این سبب این نمکها در لابراتوار زیاد استعمال می گردند .

در کمپلکس ها پيوند بين فلز و گروه های غير فلزی دهنده الکترون (ليگاند) از نوع پيوند کئورديناسيون می باشد. ليگاند ها را بسته به تعداد اتم کئوردينانس شونده، به ليگاند های يک دندانه، دو دندانه و... تقسيم می کنند. ليگاند های کی ليت دهنده می توانند همزمان از بيش از يک موقعيت به فلز متصل شوند. کی ليت ها کمپلکس هايی پايدارند و حلقه های5 و 6عضوی آن ها پايدارتر هستند.

Fe(CN)2 + 4 KCN → K2Fe(CN)6

AgCl + 2 NH3 → Ag(NH3)2Cl

پتاسيم هگزا سيانو فرات(II) در آب حل شده و محلولی را می دهد که هيچ نوع واکنش مشخص کننده يون Fe2+ ندارد، زيرا اين يون در محيط آزاد نيست و به صورت [Fe(CN)6]4- وجود دارد. اين يون يک يون کمپلکس است.

يک دسته معمول از نمک های مضاعف، زاج ها هستند که در حقيقت سولفات مضاعف پتاسيم و آلومينيم هستند.(KAl(SO4)2,12H2O)

در کمپلکس اوربيتال ليگاند انرژی کمتری از اوربيتال فلز دارند، در نتيجه پيوند ها تا حدودی خصلت يونی دارند و اوربيتال های مولکولی پيوندی به اوربيتال های گروه ليگاند شبيه ترند.

کمپلکس ها به دو نوع کمپلکس های ورنر (کمپلکس هايی که خصلت يونی بيشتر دارند) و کمپلکس های کربونيل فلز و آلی فلزی (پيوند فلز- کربن و بيشتر خصلت کووالانسی دارند) دسته بندی کرده اند.

زاج ها نوعی نمک های مضاعف هستند. نمک های مضاعف در اثر تبلور همزمان دو نمک با هم به نسبت مولی ساده به وجود می آيند. شکل و سیستم بلوری نمک مضاعف با شکل بلوری دو نمک سازنده يکی است. واحدهای بلوری زاج ها لزومی به شباهت با نمک های سازنده ندارند. در ساختمان زاج دو کمپلکس و نمک های مضاعف يک کمپلکس با يک نمک ساده وجود دارند.

پايداری کمپلکس ها وابسته به نوع فلز مرکزی (عدد اکسايش، شعاع) و ليگاند (قدرت نوکلئوفيلی، ممانعت فضايی و الکتروستاتيکی و کی ليت سازی) می باشد.

زاج ها دارای فرمول عمومیMIMIII(SO4)2,12H2Oهستند. فلز يک ظرفيتی میتواند پتاسيم(K)، روبيديم(Rb)، سزيم(Cs) و آمونيوم(NH4+)، و فلز سه ظرفيتیکبالت(III)، آهن(III)، کروم(III)، آلومينيوم(III)، تيتانيم(III)و اسکانديم(III)است.

پايداری زاج ها وابسته به اندازه يون های فلزی است. يون های يک ظرفيتی می توانند زاج های پايداری را تشکيل دهند، ولی هر قدر يون سه ظرفيتی بزرگتر باشد، از پايداری زاج کاسته می شود. دو کمپلکس تشکيل دهنده زاج از طريق يون های سولفات به هم متصل می شوند. (هيبريد فلزات sp3d2 و يا d2sp3 می باشد.)

روش های جداسازی کمپلکس ها از محلول:

1- تبخير حلال و سرد کردن محلول تغليظ شده (تبلور)

2- استخراج با حلالی که کمپلکس را در خود حل نمی کند.

3- اگر کمپلکس کاتيونی باشد با افزودن آنيون مناسب، نمک نامحلول را می توان جدا کرد. برای کمپلکس آنيونی از کاتيون مناسب استفاده می کنيم.

برای تهيه کمپلکس ها بايستی از خواص فلز و ليگاند آگاهی کامل داشت. نحوه واکنش فلز و ليگاند ها از قواعد ترموديناميک، ممانعت فضايی، فشار الکتروستاتيک و بسياری ديگر از پارامتر ها متأثر خواهد بود.

[mim-shimi 25,686]

هدف: هدف از انجام اين آزمايش تهيه نمک مضاعف سولفات آمونيم مس(II) و نمک مضاعف سولفات آمونيم نیکل(II) و کمپلکس تترا آمين مس(II)و مقايسه پاره ای از خواص نمک ساده، نمک مضاعف و نمک کمپلکس

 

********************************************************

 

مواد مورد نیاز : سولفات مس 5 آبه ، سولفات آلومنیوم ، محلول آمونیاک ، اتانول

 

********************************************************

 

شرح آزمایش:

الف :تهیه نمک مضاعف کوپریک آمونیوم سولفات 6 آبه

2.5 گرم سولفات مس 5 آبه را به همراه 15 میلی لیتر آب هم می زنیم تا حل شود سپس 1.2 گرم آمونیوم سولفات به آن می افزاییم و محلول فوق را روی حرارت قرار می دهیم تا تغلیظ شود (تقریبا تا زمانی که یک سوم محلول تبخیر شود )در این صورت حداقل حلال در ظرف وجود خواهد داشت آنگاه ظرف را از روی حرارت برداشته و روی آنرا با شیشه ساعت می پوشانیم بلورها با سرعت زیادی رشد می یابند ، علت قرار دادن شیشه ساعت بر روی ظرف به این خاطر است که محلول به آرامی سرد شود و بلورها با خلوص بیشتری تشکیل گردند. پس از آنکه بلورها تشکیل شدند آنرا بوسیله قیف ساده صاف می کنیم و پس از خشک شدن رسوبها آنها را وزن می نمائیم .

CuSO4,5H2O +(NH4)3SO4→ (NH4)2Cu(SO4)2,6H2O

ب: تهیه کمپلکس تترامین مس(II)سولفات یک آبه

یک گرم سولفات مس 5 آبه را با 5 میلی لیتر آب مخلوط کرده سپس قطره قطره آمونیاک اضافه می کنیم آنچه ایجاد می شود رسوب آبی رنگ هیدروکسید مس است افزایش آمونیاک را ادامه می دهیم رسوب آبی رنگ حل می شود و کم کم رنگ بنفش مشاهده می شود افزودن آمونیاک را تا جایی ادامه می دهیم که تمام رسوبات حل شود و محلول یکنواختی ایجاد گردد سپس محلول فوق را به شیشه ساعت انتقال می دهیم و قطره قطره اتانول می افزائیم تا حدود 4 سی سی با افزودن اتانول فرار مولکولهای آب را از نمک کومپلکس به وضوح مشاهده می کنیم . اتانول با جدا کردن مولکولهای آب از نمک امکان جداسازی نمک را از آب فراهم می کند و نمک به صورت رسوب از دو حلال امتزاج پذیر آب و اتانول جدا شده و قابل تشخیص است با گذشت زمان رفته رفته حلال ها از اطراف نمک کمپلکس پریده و تنها نمک باقی می ماند .

CuSO4,5H2O + 4NH3 → Cu{(NH3)4}SO4,H2O+4H2O

 

ج :مقایسه پاره ای از خواص نمک ساده،نمک مضاعف و نمک کمپلکس

1. حدود نیم گرم سولفات مس 5 آبه را درون بشر ریخته و حرارت می دهیم . در اثر حرارت به نوع ایندر(بی آب) که سفیدرنگ است تبدیل می شود . از روی حرارت برداشته و حدود 2الی 3 سی سی آب به پودر سفید رنگ می افزائیم که به رنگ آبی فیروزه ای درمی آید . آب را به میزانی می افزائیم تغییر رنگ در تمام آن یکسان باشد سپس 3تا5 سی سی آمونیاک می افزائیم در این حالت رنگ آبی فیروزه ای به بنفش تبدیل می شود .

2. دو لوله آزمایش برداشته و به اندازه سر اسپاتول در یکی نمک مضاعف و در دیگری نمک کمپلکس می ریزیم و با حداقل حلال(آب)آنها را حل می کنیم و تغییر رنگ را مشاهده می نمائیم . سپس حدود 10 میلی لیتر دیگر آب به آن می افزائیم و تغییرات را مشاهده می کنیم .

3. نمک مضاعف که بلورهایی به رنک آبی فیروزه ای دارد با افزودن حداقل حلال به محلولی به رنگ آبی فیروزه ای تبدیل می شود . با افزایش حلال محلول بی رنگ و شفاف می شود . درواقع نمک مضاعف کاملا آب پوشیده گردیده است .

نمک کمپلکس با افزودن حداقل حلال به محلول بنفش رنگی تبدیل می شود با افزایش میزان حلال محلول به صورت کلوئیدی درمی آید و با گذشت زمان رسوبات آبی رنگ که هیدروکسید مس می باشد ته نشین می شود .

4.مقداری نمک مضاعف و نمک کمپلکس را هر کدام در بشری جداگانه ریخته و به آهستگی حرارت می دهیم . در اثر حرارت بخارات متصاعد شده باعث تغییر رنگ کاغذ PH شده ؛ با حرارت دادن نمکها به ترتیب بخارات آمونیاک ،آب و تری اکسید گوگرد خارج می شود لذا تغییرات کاغذ PH ابتدا در ناحیه بازی به دلیل بخارات حاصل از آمونیاک و سپس بدلیل بخارات آب خنثی و در نهایت به دلیل بخارات تری اکسید گوگرد خصلت اسیدی دارد . پس به طورکلی می توان گفت نمک مضاعف و نمک کمپلکس در سه PH مختلف تغییر می کند :ابتدا بازی ،سپس خنثی و در نهایت اسیدی . اما تفاوت تغییرات PH درنمک کمپلکس بیشتر از این تفاوت در نمک مضاعف می باشد .