príprava koordinačných zlúčenín I

Protokol č. 14

Téma: Príprava koordinačných zlúčenín I

Úlohy: Príprava a vlastností trans-[CoCl

2(en)2]Cl

Príprava a vlastnosti cis-[CoCI2(en)2]Cl
Príprava trihydrátu tris (oxaláto) hlinitanu draselného

Cieľ práce:
Trans-izomér chloridu bis(etyléndiamín)-dichlorokobaltitého možno pripraviť jednoduchým
postupom, pri ktorom sa najskôr vodný roztok chloridu kobaltnatého a etyléndiamínu oxiduje

vzdušným dikyslíkom na rozpustný etyléndiamín-kobaltitý komplex. Po pridaní kyseliny
chlorovodíkovej v nadbytku, zahrievaní a zahustení roztoku sa izoluje ako medziprodukt

adičná zlúčenina zloženia trans-[CoCl2(en)2]Cl . HCl

4 CoCl

2(aq) + 8 en (aq) + 8HCl(aq) + O2(g) → 4 trans-[CoCl2(en)2]Cl.HCl(s) + 2H2O(1)

Termickým rozkladom tuhého adičného medziproduktu sa pripraví trans- izomér vo forme
jemne kryštalického prášku
trans-[CoCl2(en)

2 ].HCl(s) → trans-[CoCl 2 (en)2 ]Cl(s) + HCl(g) .

Spoločným základom pre viaceré postupy prípravy chloridu cis-bis(ety\éaäiamíim)-

dichlorokobaltitého je postupná izomerizácia zrcms-izoméru rozpusteného v polárnom
rozpúšťadle pri zvýšenej teplote

trans-[CoCl2(en)2]Cl(aq) → cis-[CoCl2(en)2] Cl(aq)

Premenu trans- izoméru na cis- izomér možno najjednoduchšie uskutočniť v neutrálnom

vodnom roztoku a to zohrievaním na vodnom kúpeli. Izomerizácia neprebieha kvantitatívne a
zahustený vodný roztok alebo jeho tuhý odparok vždy obsahuje aj významný podiel

pôvodného trans- izoméru. Navyše dlhodobým zohrievaním roztoku trans- izoméru alebo
opakovaným odparením roztoku pripraveného z prvého odparku dosucha dochádza už k

čiastočnej zmene v zložení koordinačnej sféry centrálneho atómu Co(III). Pomerne čistý
produkt cis- izoméru, ale v nižšom výťažku, možno pripraviť dlhodobejšou kryštalizáciou-pri

teplote okolo 0 °C z čiastočne zahusteného roztoku alebo postupným vymývaním
nezreagovaného trans- izoméru z odparku malými množstvami studenej vody priamo na

fritovom lieviku.
Komplexnú zlúčeninu trihydtát tris(oxaláto)hlinitanu draselného pripravíme rozpustením
kovového Hliníka v silnej zásade za uvoľnenia plynného vodíka a následnou substitúciou

hydroxo liganda oxalátovou skupinou podľa reakcií:

2 Al(s) + 2 KOH(aq) + 6 H2O(l) → 2 K[Al(OH)4](aq) + 3 H2(g)

K[Al(OH)4](aq) + 3 (COOH)2.2H2O(s) + 2 KOH(aq) → K3[Al(C2O4)3].3H2O(s) + 9H2O(l)

Jaroslav Mandzák

1. CHb 02

13.05.2008

Nákres aparatúry:

Postup práce:
príprava

trans-

[CoCl

2(en)2]Cl

1. V kadičke zmiešame 30 cm3 vodného roztoku etyléndiamínu so zložením w(en) = 0,10

s roztokom, ktorý sme pripravili rozpustením 8,0 g jemne rozotretého hexahydrátu
chloridu kobaltnatého v 25 cm3 vody. Výsledný roztok prelejeme do zábrusovej
premývačky, ktorej dlhšia rúrka zasahujúca ku dnu premývačky a je ukončená fritou.

Kratšiu rúrku napojíme na vodnú vývevu a roztok intenzívne prebublávame
nasávaním vzduchu asi 1 hodinu.

2. Roztok potom prelejeme do kadičky, pridáme za miešania 17 cm3 koncentrovaného

vodného roztoku kyseliny chlorovodíkovej a odparujeme na vodnom kúpeli až na
výsledný objem asi 35 cm3. Takto zahustený roztok ochladíme (zmesou ľadu a
chloridu sodného) a vylúčené zelené kryštáliky hydrogénchloridového adičného

medziproduktu trans-[CoCl2(en)2]Cl.HCl odfiltrujeme na frite od fialového roztoku.
Kryštáliky premyjeme etanolom, potom malým množstvom dietyléteru a nakoniec

dôkladne vysušíme od zvyšku organických rozpúšťadiel priamo na frite dlhším
odsávaním v prúde vzduchu.

3. Výsledný produkt trans-[CoCl2(en)2]Cl získame termickým rozkladom

hydrogénchloridového medziproduktu pri 110 °C podľa rovnice 2 a to v tenkej vrstve

na Petriho miske. V priebehu asi 30 minút sa všetok viazaný chlorovodík z tuhej fázy
uvoľní a získame zelený jemne kryštalický prášok trans- izoméru. Komplex odvážime a

časť z neho použijeme na prípravu cis-izoméru chloridu (etyléndianiín-
dichlorokobaltitého).

príprava

cis

- [CoCl

2(en)2]Cl

V malej úzkej kadičke rozpustíme 3,0 g trans-[CoCl2(en)2]Cl v 10 cm

3 destilovanej vody.

Kadičku s roztokom zelenej farby dáme na vopred vyhriaty vodný kúpeľ a pozorujeme
farebné zmeny. Roztok, ktorý sa už zohriatím zmení na fialový najprv odparíme a potom

chladíme zmesou ľadu a chloridu sodného tak dlho, kým sa nevylúči dostatočné množstvo
modrofialových kryštálikov, ktorá rýchle odsajeme na frite, premyjeme najmenšími

množstvami studeného etanolu adietyléteru apredsušíme v prúde vzduchu. Konečný produkt
cis- izoméru získame dosušením v exikátore za vákua.

príprava

trihydrátu tris-(oxaláto)hlinitanu draselného

1. Pri príprave použijeme 1 g práškového hliníka, ktorý pomaly po častiach (!)

pridávame do roztoku 6 g hydroxidu draselného v 50 cm3 vody vo vysokej kadičke s
objemom 250 cm3.

2. V prípade pridania celého množstva hliníka naraz môže obsah kadičky „vyvrieť". Keď

ustane vývoj vodíka, zohrejeme roztok do varu a roztok prefiltrujeme. Do

prefiltrovaného horúceho roztoku pridáme v niekoľkých dávkach 14 g kryštalickej
kyseliny šťaveľovej vo forme dihydrátu, až kým sa vzniknutá zrazenina práve rozpustí

pri pokračujúcom vare.

3. Roztok prefiltrujeme, ochladíme na laboratórnu teplotu a pridáme 50 cm3 etanolu.

Obsah ochladíme na ľade a vylúčené kryštály odsajeme na Buchnerovom lieviku,
premyjeme etanolom a vysušíme na vzduchu pri laboratórnej teplote. Nakoniec

produkt zvážime a vypočítame výťažnosť.

4. Pripravený produkt dáme do okyseleného roztoku KMnO4 a mierne zahrejeme.
5. V kyslom prostredí dôjde k rozpadu komplexu a uvoľneniu oxalátových aniónov do

roztoku. Tie následne reagujú s prítomnými manganistovými aniónmi za vzniku CO2 a

vizuálne pozorujeme odfarbenie roztoku:

2 K2[Al(C2O4)3](aq) + 3 H2SO4(aq) → 3 H2C2O4(aq) + 3 K2C2O4(aq)+Al2(SO4)3(aq)

2 MnO4-(aq) + 16 H +(aq)+ 5 C2O4

2-(aq) → 2 Mn2+(aq)+ 10 CO

2(g) + 24H2O(l)

Namerané hodnoty:
hmotnosť pripraveného trans-[CoCl2(en)2]Cl, m = 5,484 g
hmotnosť pripraveného cis-[CoCl2(en)2]Cl, m = 1,746 g

hmotnosť pripraveného K3[Al(C2O4)3].3H2O, m = 12,815 g

Výpočet výsledných hodnôt:

mCoCl

2 . 6 H 2 O =8g

mCoCl =mCoCl

2 . 6 H 2 O ⋅

M CoCl

2 

M CoCl2. 6 H 2O

=

4,365 g

=

m



. M

=

4,365 g

4 . 129,841

=

0,008 mol

mtrans−[CoCl

2 en2 ] Cl = .  . M = 0,008. 4. 277,48=8,879 g

m

1  Al =1g



1 =

m

1



. M

=

1

2 . 27

=

0,0185 mol

m

2  K [ Al OH 4 ]= 1 .  . M =0,0185 . 2 .134,14 =4,963 g



2=

m

2



. M

=

4,963 g

1 . 134,14

=

0,0369 mol

m K 2[ Al C2O43]. 3 H 2O=2. . M =0,0369 .1 . 359,26=13,256 g

výťažnosť jednotlivých reakcii:

RV trans−[CoCl

2  en 2 ] Cl =

5,484
8,879

=

0,617=61,7 

RV cis−[CoCl

2 en2 ] Cl =

1,746

3

=

0,582=58,2 

RV  K

2 [ Al C 2 O4 3] . 3 H 2 O =

12,815
13,256

=

0,966=96,6 

Záver: Pripravili sme trans- a cis- izoméry chloridu bis(etyléndiamín)-dichlorokobaltitého, a
trihydrát tris-(oxaláto)hlinitanu draselného. Pri separácii výsledného produktu, hlavne v
prípade cis-izoméru došlo k značným stratám, čo sa prejavilo na nízkom relatívnom výťažku.