X
تبلیغات
شيمي - تهيه كمپلكس و نمك مضاعف

شيمي

تهيه كمپلكس و نمك مضاعف

کمپلکسهایی که در آنها انتقال الکترون می‌تواند در تشکیل پیوند نقش بسزایی داشته باشد کمپلکسهای دهنده - گیرنده می‌نامند. اکثر عناصر جدول تناوبی اعم از فلزات گروه اصلی ، فلزات گروه واسطه و غیر فلزات می‌توانند کمپلکس تشکیل دهند.

تاریخچه

تا سال 1913 ساختمان کمپلکسها مشخص نشده بود اما در این سال آلفرد ورنر پدر شیمی کوئوردیناسیونی نظر خود را در مورد ساختمان کمپلکسها اعلام کرد و این در حالی بود که هنوز ساختمان الکترونی اتم مشخص نشده بود. قبل از ورنر دانشمندی به نام یورگنسون برای برخی از کمپلکسها ساختارهایی تعیین کرده بود که با اعلام نظریه ورنر اشتباه بودن این ساختارها مشخص شد.

ورنر به دلیل مطالعاتی که روی کمپلکسهای هشت وجهی ، مسطح مربعی و چهار وجهی انجام داد و بنیانگذار شیمی کوئوردیناسیون شد، جایزه نوبل شیمی را در سال 1913 دریافت کرد.

نظریه ورنر

هر اتم دارای دو ظرفیت می‌باشد. ظرفیت اصلی و ظرفیت والانس فرعی ، بنابراین لزومی ندارد که فقط به اندازه ظرفیت اصلی یک اتم ، اتمهای دیگر به آن وصل شود بلکه بعد از پر شدن ظرفیت اصلی که فضای کئوردیناسیونی داخلی را تشکیل می‌دهد. اتمها می‌توانند به ظرفیت فرعی یا فضای کئوردیناسیون خارجی که نشانگر عدد اکسیداسیون اتم مرکزی است، وارد شوند.

تا قبل از اینکه ورنر این نظریه را اعلام کند دانشمندان در تعیین ساختمان ترکیباتی مانند اختلاف نظر داشتند. این ترکیب یک ترکیب یونی است و کلرها در آب به راحتی یونیزه می‌شود. اما ها به آسانی جدا نمی‌شوند مگر اینکه ترکیب در اسید قوی جوشانده شود. یورگنسون اولین ساختمان را بر این ترکیب به صورت زیر پیشنهاد کرد.

عکس پیدا نشد


اما ورنر این ترکیب را یک یک ساختمان هشت وجهی پیشنهاد کرد که اتم کبالت در مرکز و ها با شش پیوند هم اندازه در اطراف و یونهای کلر هم در فضای کئوردیناسیون خارجی حضور داشتند.

لیگند

دسته‌ای از اتمها که باهم هستند و یکی از اتمها می‌تواند جفت الکترونش را در اختیار اتم دیگر قرار دهد. لیگند ممکن است یک ترکیب خنثی یا یک آنیون باشد.

انواع کمپلکس

کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک

ترکیبات کوئوردیناسیونی که در آنها فلز مرکزی با حالت اکسایش +2 یا بالاتر توسط اتمهای غیرکربن کئوردینه شده‌اند کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک نامیده می‌شوند (این نامگذاری به خاطر مطالعات ورنر در شیمی کئوردیناسیون انجام شده است.).

کمپلکسهای آلی فلزی

در این کمپلکسها فلز مستقیماً با کربن پیوند تشکیل می‌دهد. در این ترکیبات فلز در حالت اکسایش پایین خود مانند 2- و 1- و 0 و 1+ می‌باشد.

کمپلکسهای کلاستر یا خوشه‌ای

در این ترکیبات اتم مرکزی گروهی از فلزات می‌باشند که باهم پیوند تشکیل داده‌اند. مانند که اتمهای آهن در گوشه‌های یک مثلث جای گرفته‌اند و گروههای کربونیل در اطراف آنها پیوند تشکیل می‌دهند.

عدد کوئوردیناسیون

تعداد اتمهایی که اتم مرکزی را در اولین قشر کئوردیناسیون ، کئوردینه کرده‌اند عدد کئوردیناسیون می‌گویند. عدد کئوردیناسیون هر ترکیب مشخص کننده ساختمان آن ترکیب می‌باشد. رایج‌ترین عدد کئوردیناسیون در کمپلکسها عدد 6 و بعد از آن 4 می‌باشد.

عوامل مؤثر درتشکیل کمپلکس

1.     لیگند مهمترین عامل در تشکیل کمپلکس می‌باشد. نوع لیگند ، اندازه لیگند و تعداد لیگند در پایداری کمپلکس‌ها تأثیر فراوان دارد.

2.     عامل دوم در تشکیل کمپلکس نوع فلز مرکزی می‌باشد.

انواع لیگند

·         لیگندهای یک دندانه:فقط دارای یک اتم کئوردینه کننده است. هالیدها ، نیترات ، انواع آمینها ، سولفات و از مهمترین لیگندهای یک دندانه هستند.

·         لیگندهای چند دندانه:این لیگندها دارای یک یا چند اتم کئوردینه کننده هستند. این لیگندها کمپلکس‌های پایدارتری ایجاد می‌کنند و به کی سیلت یا شلاته کننده‌ها معروفند. یک کمپلکس می‌تواند به صورت آنیونی ، کاتیونی یا خنثی باشد.

·         ليگند پل ساز : اين ليگند هم زمان به دو يا چند فلز مركزي متصل مي شود     

·           ليگند دو سر دندانه : داراي دو اتم الكترون دهنده در ساختار خودش است كه در بعضي از شرايط از طريق يكي اتمها و در شرايط ديگر به اتم ديگر متصل مي شود.

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

  هدف از انجام اين آزمايش تهيه نمک مضاعف سولفات آمونيم مس(II) و کمپلکس تترا آمين مس(II) با استفاده از واکنشگر های  لازم و بررسی رشد بلوری آن ها می باشد.

 

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 های 5 و 6 عضوی 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.

 

ساختار هایی که در آن مولکول های یک ماده در درون شبکه ای از مولکول های ماده دیگری به دام می افتند را کلاترات می گویند. کلاترات شدن یک مولکول به اندازه آن مولکول بستگی دارد. فرایند تشکیل کلاترات را می توان ناشی از بر هم کنش بین مولکول های میزبان و میهمان در نظر گرفت.

 

 

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.

 

 

روش کار

 

* تهيه نمک مضاعف سولفات آمونیوم مس(II)

 

2 گرم سولفات مس(II) 5 آبه را در 5 ml آب مقطر داغ حل کرده و به آن 1 گرم سولفات آمونيم اضافه کنيد. آن را با حرارت تغليظ کرده و روی ظرف را با شيشه ساعت پوشانده و در جای مناسبی نگه داريد.براي تسريع كار محلول را در آب يخ مي گذاريم تا زودتر ته نشين شود بعد از ته نشينی بلور ها، مايع بالايی را به آرامی سر ريز کرده و در نهايت بلور ها را جدا کنيد.

 

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

 

 

* تهيه کمپلکس تتراآمين مس(II)

 

1.2 گرم سولفات مس(II) 5 آبه را در 3 ml آب مقطر حل کرده  و به آن 5-6  ml آمونياک غلیظ بيافزائيد تا رسوب Cu(OH)2 کاملاً در آمونياک حل شود. براي اطمينان از تشكيل كمپلكس به آن 1 ml آمونياك ما زاد اضافه مي كنيم  5  ml اتانول به محلول اضافه کرده تا سطح محلول کاملاً با اتانول پوشیده شود. روی بشر را با یک شیشه ساعت بپوشانید و محلول را به مدت 1 ساعت در محلی قرار دهيد. بلور ها را صاف كرده بعد آن ها را روی کاغذ صافی خشک کنيد.

 

CuSO4.5H2O  +  4 NH3  →  [Cu(NH3)4](SO4),H2O  +  4 H2O

 

 راندمان آزمايش:

وزن رسوب كمپلكس تتراآمين مس 2=1.01 gr

Ra =    100

مقدار نظري =1.2gr CuSO4.5H2O  ×  × × =1.18

Ra= ×100=85.59%

وزن رسوب نمك مضاعف=2.28

مقدار نظري= 2gr × ×  × = 2.43gr  (NH4)2Cu(SO4).6H2O

Ra=  ×100=93.82%

سوالات

1.ليگند را تعريف كرده و تفاوت ليگند پل ساز و ليگند كيليت را بنويسيد.

دسته‌ای از اتمها که باهم هستند و یکی از اتمها می‌تواند جفت الکترونش را در اختیار اتم دیگر قرار دهد. لیگند ممکن است یک ترکیب خنثی یا یک آنیون باشد.  هنگامي كه يك ليگند چند دندانه به كاتيوني مي پيوندد كمپلكس حاصل ساختاري حلقوي دارچندين كمپلكس كيليت را تشكيل مي دهد. ولي ليگند  پل ساز  هم زمان به دو يا چند فلز مركزي متصل    مي شود

2) چرا ليگندهاي كيليت كمپلكسهاي پايدار تري نسبت به ليگندهاي تك دندانه ايجاد مي كند

پايداري كمپلكس ها با كوئوردينه شدن ليگندهاي چند دندانه تا حد زيادي افزايش مي يابد .

از كوئوردينه شدن اين ليگندها ساختار هايي حلقوي تشكيل مي شود كه يون فلزي بخشي از حلقه را تشكيل مي دهد به واسطه تشكيل حلقه كيليت يك پايداري اضافي براي كمپلكس فراهم مي شود كه به آن اثر كيليت گفته مي شود اثر كيليت را مي توان ناشي از تغييرات آنتروپي دانست هنگامي كه يون حلال پوش شده در محلول با يك ليگند كيليت ساز واكنش مي دهد مو لكولهاي حلال كه در لايه كورديناسيون يون فلزي به دام افتاده اند جاي خود را به عامل كيليت ساز مي دهند.نتيجه فرايند كيليت شدن افزايش تعداد ذرات به ميزان سه واحد است جايگزين كردن ليگند هاي تك دندانه با عوامل كيليت ساز به اين اثر منجر مي شود اين افزايش تعداد ذرات به نوبه خود منجر به افزايش ميزان بي نظمي مي شود كه حاصل آن  تغيير آنتالپي مثبت بوده باعث منفي تر شدن مقدار G  ميشود و چون G  با منفي لوگاريتم k نسبت دارد با منفي تر شدن آن ثابت تشكيل بزرگتر مي شود و مي توان نتيجه گرفت كه كمپلكس پايدار تر مي شود از اين رو افزايش بي نظمي باعث پايداري بيشتر كمپلكس مي شود احتمال تشكيل كمپلكس با عوامل كي ليت ساز از عوامل تك دندانه بيشتر مي شود.

+ نوشته شده در  پنجشنبه ششم آبان 1389ساعت 14:35  توسط ناصر  |