Его отфильтровывают, промывают 2-3 раза небольшими порциями спирта, затем эфиром и высушивают на воздухе.

Для дальнейшей очистки сырой продукт перекристаллизовывают. Для этого его растворяют в полуторном количестве воды и осаждают спиртом [4].

3 способ. Внесите в коническую колбу емкостью 500 мл. 15 г. нитрита натрия, 5г. гексагидрата нитрата кобальта и 15 мл. воды. Растворите кристаллы реагентов в воде при нагревании. Охладите реакционную смесь до 10-50 С и добавьте небольшими порциями 5 мл. 50% водного раствора уксусной кислоты. Наблюдайте бурную реакцию с выделением газа. По окончании реакции колбу закройте пробкой с двумя трубками и присоедините ее к водоструйному насосу. При включении насоса через раствор будет проходить воздух, удаляющий из реакционной смеси оксиды азота. Через 20 минут отключите колбу от насоса.

Раствор продукта отфильтруйте через складчатый фильтр для отделения примеси малорастворимого гексанитрокобальтата (III) калия.

К фильтрату добавьте по каплям 10 мл. этанола, при этом будет наблюдаться выпадение кристаллов желтого цвета. Продукт отделите от раствора вакуумным фильтрованием, промойте на фильтре этанолом и высушите на воздухе [5].

4 способ. 10 г. CoCl2 6H2O или соответствующее количество Co(NO3)2 6H2O растворяют в 10 мл. воды. В другом стакане растворяют 30 г. NaNO2 в 100 мл. воды. Соли растворяют при умеренном нагревании. Растворы охлаждают, сливают вместе, осторожно перемешивают и приливают 10 мл. 50% уксусной кислоты. (Работают под тягой!) Образуется раствор гексанитрокобальтиата натрия

CoCl2 + 7 NaNO2 + 2 CH3COOH= Na3[Co(NO2)6] + 2 NaCl + 2 Na(CH3COO) + 2NO + H2O

Смеси дают постоять, затем раствор сливают с осадка и фильтруют. Раствор представляет собой готовый реактив - раствор соли Na3[Co(NO2)6]. Чтобы проверить его свойства, несколькими каплями раствора действуют на соль калия: должен выпадать желтый осадок соли K2Na[Co(NO2)6] [6].

5 способ. К 10 г. ацетата кобальта прибавляют 20 г. NaNO2, растворенного в 40-50 мл. воды, и подкисляют уксусной кислотой. Полученному раствору дают постоять 1,5-2 часа и фильтруют его. В результате получается раствор Na3[Co(NO2)6] [6].

6 способ.30 г. NaNO2 растворяют в 30 мл. воды при 40-50 С. К этому раствору прибавляют 10 г. Co(NO3)2 6H2O, затем малыми порциями приливают 10 мл. 50%-ной уксусной кислоты. В полученную смесь пропускают в течение 20 минут струю воздуха для удаления оксида азота.

Раствору дают постоять в течение 1-2 часов. Образуется осадок, состоящий из K2Na[Co(NO2)6] и небольшого количества Na3[Co(NO2)6](NaNO2 содержит примесь КNO2). Осадок отфильтровывают. Основная масса соли Na3[Co(NO2)6] остается в растворе. К раствору прибавляют 25 мл. спирта. При этом осаждается Na3[Co(NO2)6].

Соль отфильтровывают, промывают 10 мл. спирта и 5 мл. эфира и сушат на воздухе. Если соль дает мутный раствор, то полученный препарат загрязнен. Для очистки его растворяют в полуторном количестве воды и отфильтровывают нерастворившуюся часть. В прозрачный раствор вливают тонкой струей спирт, который немного подкислен уксусной кислотой. Выпавший осадок Na3[Co(NO2)6] отфильтровывают , еще раз промывают спиртом и эфиром и сушат при 60-70 С [6].

1.4 Применение

Na3[Co(NO2)6] - пигмент для художественных красок и красок для росписи на стекле и фарфоре.

Комплексные соединения в организмах обычно координируются ионами переходных металлов, например Mn, Co, Fe. Содержание этих металлов в организмах очень мало, и уже из этого можно сделать предположение, что значение комплексов (доказанное прямым опытом - это почти всегда так) должно быть связано с катализом, т.к. именно активные катализаторы могут способствовать быстрым изменениям состава вещества, действуя в малых концентрациях. Также, комплексы переходных металлов могут играть роль переносчиков групп атомов и целых молекул, закреплять молекулы в определенном положении, поворачивать их, поляризовать и т.п. Металлы-комплексообразователи относятся к группе «жизненно важных», т.е. присутствуют во всех здоровых тканях человека и диапазон их концентраций практически постоянен в каждой ткани, а исключение из организма приводит к тяжелым последствиям [7].

Используют комплексные соединения для осаждения малорастворимых осадков. Ряд комплексных солей, образованных катионами тяжелых металлов и анионами комплексных кислот, малорастворимые в воде. Например, многие катионы тяжелых металлов образуют с гексацианокобальтатом (III) ярко окрашенные, малорастворимые соли, например: Ni3[Со(СN)6]2-- зеленый, Со3[Се(СN)6]2--розовато-красный Na3[Co(NO2)6] - желтый и др.

Многие комплексные ионы отличаются высокой устойчивостью. Кроме того, большое число комплексных соединений имеет характерную окраску. Эти свойства комплексных соединений широко используют в качественном и количественном анализе. Например, ряд катионов обнаруживают путем образования комплексных соединений. Так, открывают ионы: К+(Кз[Со(NO2)6] -- желтый осадок), Fе3+ (Fe4[Fe(CN)6]3 -- синий), Fе2+ (Fe2[Fе(СN)6] --синий), Сu2+([Сu(NНз)4](ОН)2--синий и Cu2[Fe(CN)6] -- красный) и другие[2].

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор и обоснование метода получения Na3[Co(NO2)6]

Исходя из возможностей лаборатории кафедры Общей и Неорганической Химии, был выбран 6 способ.

Способ приготовления:

Co(NO3)2 6H2O + 7NaNO2 + 2 CH3COOH=Na3[Co(NO2)6] + 2NaNO3+ 2Na(CH3COO) + 2NO + 7H2O

30 г. NaNO2 растворяют в 30 мл. воды при 40-50 С. К этому раствору прибавляют 10 г Co(NO3)2 6H2O, затем малыми порциями приливают 10 мл. 50%-ной уксусной кислоты. В полученную смесь пропускают в течение 20 минут струю воздуха для удаления оксида азота.

Раствору дают постоять в течение 1-2 часов. Образуется осадок, состоящий из K2Na[Co(NO2)6] и небольшого количества Na3[Co(NO2)6] (NaNO2 содержит примесь КNO2). Осадок отфильтровывают. Основная масса соли Na3[Co(NO2)6] остается в растворе. К раствору прибавляют 25 мл. спирта. При этом осаждается Na3[Co(NO2)6].

Соль отфильтровывают, промывают 10 мл. спирта и 5 мл. эфира и сушат на воздухе. Если соль дает мутный раствор, то полученный препарат загрязнен. Для очистки его растворяют в полуторном количестве воды и отфильтровывают нерастворившуюся часть. В прозрачный раствор вливают тонкой струей спирт, который немного подкислен уксусной кислотой. Выпавший осадок Na3[Co(NO2)6] отфильтровывают, еще раз промывают спиртом и эфиром и сушат при 60-70 С.

2.2 Расчет термодинамической возможности синтеза

Co(NO3)2 6H2O + 7NaNO2 + 2 CH3COOH=Na3[Co(NO2)6] + 2NaNO3+ 2Na(CH3COO) + 2NO + 7H2O

Co2+ + 7NO2- + 2CH3COOH = [Co(NO2)6]3- + 2NO + 2CH3COO- + H2O

Термодинамические константы веществ

Не оценена термодинамическая возможность протекания процесса, так как отсутствуют термодинамические данные по комплексу [8].

2.3 Синтез и исследование свойств Na3[Co(NO2)6]

Реактивы:

Нитрит натрия NaNO2, гексагидрат нитрата кобальта (II) Со(NO3)2 · 6H2O, раствор уксусной кислоты CH3COOH (ю(CH3COOH) = 50 %), этиловый спирт C2H5OH, дистиллированная вода H2O.

Посуда и оборудование:

Плоскодонная колба на 150 мл, мерный цилиндр на 10 мл, мерный цилиндр на 50 мл, стеклянная палочка, химический стакан на 100 мл (2 шт.), коническая воронка, фильтровальная бумага, весы, термометр, электрическая плитка, асбестовая сетка, воздуходувка.

Свойства исходных веществ.

Нитрит натрия NaNO2 - кристаллическое белое вещество, температура плавления 271 С, при более высокой температуре разлагается, плотность 2,17 г/см3, растворимость в воде при 20 С 82,9 г. в 100 г. воды.

Гексагидрат нитрата кобальта (II) Co(NO3)2 6H2O - расплывчатые кристаллы красного цвета, при 55 С отщепляет 3 молекулы воды, при более высокой температуре разлагается, плотность 1,87 г/см3, растворимость в воде при 0 С 263 г. в 100г.

Уксусная кислота CH3COOH - бесцветная жидкость с резким запахом, плотность 1,049 г/см3, температура плавления 16,75 С, температура кипения 118,1 С.

Этиловый спирт C2H5OH - бесцветная жидкость с характерным запахом, плотность 0,789 г/см3, температура плавления -114,15 С, температура кипения 78,39 С.

Требования техники безопасности.

При работе с уксусной кислотой необходимо соблюдать правила работы с кислотами. При попадании раствора кислоты на кожу промыть место ожога струей воды в течение нескольких минут. После этого обработать обожженное место раствором питьевой соды.

При нагревании растворов необходимо соблюдать правила работы с нагревательными приборами. При термическом ожоге охладить пораженное место, для чего поместить его под струю холодной воды. После охлаждения смазать мазью от ожогов.

В качестве побочного продукта образуется оксид азота, поэтому синтез необходимо проводить в вытяжном шкафу.

2.4 Расчет практического выхода

30г - NaNO2

30г -H2O

10г - Co(NO3)2*6H2O

10мл - 50% CH3COOH

35г - С2H5OH

Co(NO3)2 6H2O + 7NaNO2 + 2 CH3COOH=Na3[Co(NO2)6] + 2NaNO3+ 2Na(CH3COO) + 2NO + 7H2O

n(NaNO2)= m(NaNO2)/Mr(NaNO2)=30г/69г/моль=0,434 моль

n(Co(NO3)26H2O)=m(Co(NO3)26H2O)/Mr(Co(NO3)2 6H2O)=10г/291г/моль=0,034моль

m(CH3COOH)=V w р=10мл 1,049г/мл 0,5=5,245г

n(CH3COOH)= m(CH3COOH)/Mr(CH3COOH)=5,245г/60г/моль=0,087 моль

n(Na3[Co(NO2)6])=0,034 моль

m(Na3[Co(NO2)6])=Mr(Na3[Co(NO2)6])n(Na3[Co(NO2)6])=404г/моль0,034моль=13,73г =mэкспер./mтеор. 100%=10,5г/13,73г 100%=76,4%

2.5 Качественное определение ионов Co2+, Na+, NO-2

1)Обнаружение Co2+:

Прилить к 2-3 каплям раствора соли кобальта 2-3 капли уксусной кислоты, 5 капель раствора KNO2 и потрите стеклянной палочкой о стенки пробирки. Образуется желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) натрия Na3[Co(NO2)6].

Реакция основана на окислении при помощи NO-2 в уксуснокислой среде:

Co2++ 6NO-2+ 2CH3COOH = NO + 2CH3COO- + Co3+ +H2O

Кобальт (III), реагирует с избытком NO-2, тотчас образуя гексанитрокобальтата (III):

Co3+ +6NO-2 = [Co(NO2)6]3-

2)Обнаружение Na3[Co(NO2)6]:

Гексанитрокобальтат (III) натрия Nа3[Со(NO2)6] образует с ионами калия желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия-натрия:

2КСl + Na3[Co(NO2)6] = K2Na[Co(NO2)6] + 2NaCl,

2К+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- = K2Na[Co(NO2)6]

3)Обнаружение Na+:

Окрашивание пламени горелки в желтый цвет говорит о наличии в соединении ионов натрия.

4)Обнаружение NO-2 :

Пропитать фильтровальную бумагу крахмалом. На нее по каплям капать H2SO4 2 н., 0,1 н. KI и раствор гексанитрокобальтата (III) натрия. В присутствии NO2- появляется синее окрашивание.

5)Обнаружение Co3+:

В раствор гексанитрокобальтата (III) натрия добавляем 30% NaOH. При этом наблюдаем выпадение коричневого осадка Со(ОН)3, т. е. происходит разрушение комплекса.

В раствор гексанитрокобальтата (III) натрия добавляем немного кристаллического или несколько капель концентрированного раствора NH4SCN. Изменений не наблюдается [9].

2.6 Способы разрушения комплексного иона [Co(NO2)6]3-

В комплексных соединения имеет место первичная и вторичная диссоциация. Первая ступень протекает практически не обратимо:

Na3[Co(NO2)6] Na+ + [Co(NO2)6]3-

Вторая ступень характеризует диссоциацию самого комплекса:

[Co(NO2)6]3- Co3+ + 6NO2-

Разрушение данного комплекса осуществимо следующими способами:

Добавив в раствор гексанитрокобальтата (III) натрия щелочи

1)Na3[Co(NO2)6] + NaOH(кон)= Co(OH)3 + NaNО2 + H2O

выпадает болотно-зеленый осадок Co(OH)3.

2)Na3[Co(NO2)6] взаимодействует с KI в подкисленной среде

2Na3[Co(NO2)6] + 2KI +6 H2SO4=2CoSO4 + I2 +3 Na2SO4 + K2SO4 + 12NO+6H2O

4)Na3[Co(NO2)6] + Na2S +2O2 =CoS + 5NaNO3 +NO

4)Na3[Co(NO2)6]+3Br2+9NaOH=6NaBr+Co(OH)3+6NaNO2+3H2O

выпадает болотно- зеленый осадок Co(OH)3.

5)Na3[Co(NO2)6]+2NaOH+2H2O2=5NaNO2+Co(NO2)3+3 H2O

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе было изучено комплексное соединение гексанитрокобальтат (III) натрия.

Проведен синтез, рассчитан практический выход продукта, он составил 76,4%. Были проведены реакции на определение ионов Co2+, Na+, NO-2 . Найдены способы разрушения комплексного иона [Co(NO2)6].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1982.- 594 с.

2. Лидин Р.А.,В.А. Молочко Л.Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. Учебник для ВУЗов. - М.: КолосС, 2006. - 526 с.

3. Воробьев А.Ф.,С.И. Дракин. Практикум по неорганической химии. - М.: Химия,1984. - 207 с.

4. Ключников Н.Г. Практикум по неорганическому синтезу. - М: Просвещение,1979. -270 с.

5. Профильное обучение. - http://www.alhimik.ru.

6. Леснова Е.В. Практикум по неорганическому синтезу. - М: Высшая школа,1969. -168 с.

7. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Учебник для ВУЗов. - М.:Химия,1965. -520 с.

8. Карапетьянц М.Х., Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. - М.: Химия, 1968. - 452 с.

9 Крешков А.П. Основы аналитической химии. - М.: Химия, 1970.- 366 с.

Страницы: 1, 2