تئوری برای آزمایشگاه های شیمی معدنی 2

[*مینا*]

" به نام وجودی که وجودم ز وجودش گشته است موجود"

سلام به همه ی برو بچه های شیمیست دانشجویان، مخترعین، مکتشفین و دانشمندان پر افتخار آینده ی ایران، و حتما کل جهان .

* این تاپیک شامل تئوری آزمایشگاه های شیمی معدنی1و2 هست ، و در اون از توضیحات اساتید دانشگاه تبریز استفاده کردم .

* تا جایی که تونستم سعی کردم تئوری ها کامل باشه

* تا جایی که تونستم از محاسبات حرفی به میون نیاوردم به این امید که دانشجویانی که تا این مرحله از دانشگاه اومدن ، خودشون توانایی محاسبات آزمایشگاهی رو دارند

* همچنین برای معرفی خواص و ویژگی های برخی از مواد موجود در آزمایش لینک توضیحاتشون رو براتون قرار دادم

تهیه و تنظیم : سایت علمی نخبگان جوان

[*مینا*]

فهرست :

تئوری برای آزمایشگاه های شیمی معدنی2 :

1 ) تهیه کمپلکس کربناتو تترا آمین کبالت (iii) نیترات .................. #3
2) تهیه ی کمپلکس کلرو پنتا آمین کبالت (III) کلراید ..................#4
3) تهیه کمپلکس های نیترو و نیتریتو پنتاآمین کبالت (III) کلراید ...#5
4) بررسی سرعت آکواسیون یون کمپلکس کلروپنتاآمین کبالت (III) م............... #6
5) تعیین ترکیب ساختمانی یون کمپلکس بروش "Job" ...................ب #7
6) تهیه پتاسیم تری اگزالات و کرومات (III) ................................ م #8
7) مطالعه ایزومر های هندسی ............................................ ...م #9
8) مطالعه طیف های الکترونی ترکیبات کئوردیناسون ..............................#11

تئوری برای آزمایشگاه های شیمی معدنی1 :

در دست تایپ است

[*مینا*]

1 ) تهیه کمپلکس کربناتو تترا آمین کبالت (III) نیترات


نکته: آزمایش اول و دوم مربوط به هم هستند و از محصول آزمایش اول مواد اولیه ی آزمایش دوم بدست میآد .

در گسترش شیمی کئوردیناسیون کمپلکسهای فلزی که نمونه آن در این آزمایشها سنتز شناسایی شده از اهمیت ویژه ای برخوردار است تا قبل از 1950 ، بیشترین تحقیق در این زمینه ، منحصر به بررسی یونهای کمپلکس های عناصر واسطه با لیگندهای یک دندانه ای مانند -CL , -Br , -I , NH3 , و دو دندانه ای مانند بی پیریدین اگزالات (-O2_C_C_O2-) گلیسینات (- H2N_CH2_C2O ) و 2- CO3 بود این کمپلکس ها هنوز هم اساس تعداد زیادی از تحقیقات امروزی را با وجود اکتشافات اخیر خواص لیگندهایی مانند- CH2=CH2 , CO , CH3 , H و بنزن تشکیل می دهند .

ترکیبات کئوردیناسیون Co (III) , Cr (III) 1 از اهمیت ویژه ای برخوردارند بعنوان مثال + 2 [Ni(NH3)6] با H2O خیلی سریع واکنش دادهو ایجاد + 2 [Ni(H2O)6] می نماید در ورتیکه واکنش های مشابه برای کمپلکس هایی مانند [CO(NH3)6] و +3 [Cr(NH3)6] در همین شرایط به آهستگی انجام می شوند این گونه اختلاف در رفتار کمپلکس های انواع یونهای فلزی از نظر کیفی توسط میدان لیگند و تئوری اربیتال ملکولی توجیه می شوند .

واکنش پذیری کند کمپلکس های کبالت 3 زمینه را برای تحقیقات گسترده آن ممکن ساخته است . ساختمان های کمپلکس های 8 وجهی کبالت 3 که در این آزمایش خواهیم ساخت چنین می باشد :

یکی از روش های شناسائی ترکیبات یونی تعیین قابلیت انتقال جریان الکتریکی محلول آنهاست ترکیباتی که محلولهای آنها بیشترین قابلیت را دارا هستند از تعداد بیشتری یون تشکیل شده اند بنابراین قابلیت هدایت محلول یک مولار [Co(NH3)4CO3]NO3 کمتر از محلول باهمان غلظت [Co(NH3)5CL]Cl2 می باشد با اندازه گیری قابلیت هدایت محلول یک ترکیب می توان مشخص کرد که واحد فرمولی آن ترکیب دارای 4و3و2و یا تعداد زیادی یون است . گرچه معمولا اندازه گیری ها در محلول های آبی کمپلکس ها انجام می گیرد با این حال اینگونه اطلاعات را می توان با استفاده از حلالهای آلی نظیر اتانول ، دی متیل فرمالدئید ، نیتروبنزن یا استونیتریل برای ترکیبات یونی که درآب خیلی محلول نبوده و با آب واکنشی نداشته باشند بدست آورد .

روش دیگر برای شناسائی هویت یک کمپلکس اسپکتروسکوپی زیر قرمز است هر دو کمپلکس های یاد شده جذب هایی در فرکانس های مشخص ( معمولا بر حسب اعداد موج Cm-1 که عکس طولموج می باشد بیان می شود ، برای ارتعاشات کششی و خمشی گروه NH3 نشان می دهند و درضمن ارتعاشات کششی Co—N[Co(NH3)4CO3]NO3 جذبهایی را که مشخص کننده گروه کربنات است نشان میدهد که در این کمپلکس بعلت کئوردیناسیون گروه کربنات به یون فلز در مقایسه با طیف همین یون مثلا در Na2CO3 تا حدودی متفاوت است همچنین طیف باید دارای باندهای جذبی ناشی از حالتهای ارتعاش یون NO3- بسیار شبیه به انچه در NaNO3 مشاهده می شود باشد . نیز قابل اندازه گیری می باشد . همچنین محلول در مقابل طیف [Co(NH3)Cl]Cl2 به مقدار زیاد توسط جذب هائی که مربوط به گروه NH3 است تحت الشعاع قرار می گیرد بطور کلی فرکانس های کششی Co—Cl کمتر از آن است که بتواند بوسیله دستگاه های زیر قرمز معمولی مشاهده کرد البته گروه های یونی Cl- در حالت جامد وجود دارند و با سایر اتمهای منفرد پیوند محکمی دارند از اینرو هیچ گونه جذبی در طیف زیر قرمز که نشان دهنده حضور آن در ترکیبات باشد انتظار نمی رود در این علیرغم تاکید و اسپکتروسکوپی زیر قرمز قرمز و سایر روشهای دستگاهی برای شناسایی ترکیبات در این آزمایش و سایر آزمایشات باید اذعان کرد که تجزیه کمی عنصری قدم کاملا در تعیین چگونگی در تعیین ساختمان ترکیب جدید می باشد .

** سنتز [Co(NH3)4CO3]NO3 طبق معادله موازنه نشده زیر انجام خواهد گرفت .

CO3(NH4)2 + Co(NO3)2 + NH3(aq)+H2O2 -----> [Co(NH3)4CO3]NO3+NH4OH+H2O

نیترات درکبالت در بازار قابل تهیه بوده و فرمول آن Co(NO3)2.6H2O است که به احتمال زیاد ساختمان کئوردینه شده ای به فرمول [Co(OH2)6](NO3)2 دارد از آنجا که کمپلکس کبالت دو مانند نیکل دو ، برای تعویض لیگند واکنشی سریع نشان می دهد احتمالا اولین مرحله واکنش چنین می باشد .

Co(OH2)6 2+ + 4NH3 + CO3 2- -----> Co(NH3)4CO3+6H2O

کبالت در واکنش فوق در درجه ی اکسایش دو قرار دارد ، NH3 که لیگاندی قوی تر از H2O است طی واکنش فوق جایگزین آب می شود . طی واکنش به آن H2O2 هم می افزاییم بنابراین کمپلکس کبالت دو می تواند با انتقال یک الکترون به H2O2 برای ایجاد کبالت سه بصورت کمپلکس [Co(NH3)4CO3]+ غیر فعال اکسیده شود .

همچنین قابل ذکر است که کبالت دو در میدان های ضعیف تر پایدار تر است و کبالت سه در میدان های قوی تر .

ادامه آزمایش به جلسه بعد می مونه ، چون باید محصول این آزمایش و تهیه کنیم برای یک هفته در جای ساکنی بمونه ، بعد ازش به عنوان مواد اولیه آزمایش دوم استفاده کنیم .


منبع : سایت علمی نخبگان جوان

[*مینا*]

2) تهیه ی کمپلکس کلرو پنتا آمین کبالت (III) کلراید ؛

* تهیه ی کمپلکس Co(NH3)5Cl]Cl2] با استفاده از کمپلکس کربناتو تتراآمین طبق سری معادلات زیر انجام خواهد گرفت .

- Co(NH3)4CO3]1+ + 2 HCL -----> [Co(NH3)4(OH2)CL]2+ + CO2(g) + CL]

-Co(NH3)4(H2O)CL]2+ + NH3(aq) -----> [Co(NH3)5(H2O)]3+ + CL]

+Co(NH3)5(H2O)]3+ + 3HCL ------> [Co(NH3)5CL]CL2 (s) + H2O + 3H]

بر اساس نتایج حاصله از مطالعه چگونگی واکنش های [Co(NH3)4Co3] + با اسید ها احتمالا مکانیسم واکنش اول در توالی فوق چنین می باشد :

شکستن پیوند C_O که در حالت واسطه انجام می گیرد با مطالعه معاوضه ایزوتوپی O18 تعدادی از واکنش های مشابه به کمپلکس های کربناتو به اثبات رسیده است .
مراحل بعدی در این آزمایش ، عبارت از استخلاف لیگند توسط گروه دیگر در فضای کئوردیناسیون داخلی می باشد .

با توجه به سری واکنش های فوق به این نتیجه می رسیم که
1) Cl- لیگندی ضعیفتر از NH3 و قوی تر از CO3 است بنابراین با افزودن HCL در معادله ی اول جایگزین لیگان های ضعیف تر از خود می شود . با ریختن اسید کلریدریک یکی از پیوند های اکسیژن و کبالت شکسته شده و سایت خالی ایجاد می شود ، به واسطه ی وجود یون کلرید در محیط سایت خالی پر میشود . با ادامه ی ریختن اسید اکسیژن دومی هم پروتونه می شود .این که کدام یک از پیوند های اکسیژن _کبالت یا اکسیژن_ کربن شکسته می شود مورد توجه و مطالعه ی دانشمندان قرار گرفته است ، توضیح این که : اگر پیوند از Co_O بشکند H2O و CO2_اکسیژن شکسته است . شکستن پیوند کربن_اکسیژن که در حالت واسطه انجام می گیرد با مطالعه معاوضه ایزوتوپی O18 تعدادی از واکنش های مشابه به کمپلکس های کربناتو به اثبات رسیده است . ایجاد می شود . اگر اکسیژن بین کبالت و کربن را نشان دار انتخاب کنیم واکنش به خوبی نشان می دهد که پیوند از کربن.



2) در معادله دوم آمنیاک که لیگاندی قوی تر بود را اضافه کردیم و جایگزین لیگاند کلرید شد .همچنین پیوند Co_Cl سست تر از Co_O است پس NH3 جایگزین CL می شود .

3) در معاده ی سوم HCL را به صورت مازاد اضافه کردیم تا جایگزین H2O شود و همچنین آنیون همراهش CL2 است .

نکاتی چند : محلولمان را روی حرارت مستقیم قرار نمی دهیم زیرا باعث تجزیه ی یون کربنات می شود. آمونیوم کربنات و هگزا آکوا کبالت 2دی نیترات را به صورت خشک روی هم نمی ریزیم زیرا در صورتی که مواد اولیه باهم مخلوط می شوند امکان انجام واکنش جانشینی ساده و نه تشکیل کمپلکس وجود دارد درواقع زیاد ریختن آمونیاک به این دلیل است که NH4 یعنی یون آمونیوم در محیط با چیزی جایگزین نشود.


قابلیت هدایت الکتریکی محلول ها :

تعیین تعداد یون های یک ترکیب عمدتا مربوط به تعریف قابلیت هدایت و سپس مقایسه قابلیت هدایت ترکیب یونی معلوم با هدایت ترکیبات مجهول است . تعاریف مروط به مطالعه هدایت الکتریکی محلول ها معمولا با بررسی مفهوم مقاومت الکتریکی آغاز می شود زیرا مقاومت الکتریکی محلول ها کمیتی قابل اندازه گیری است . مقاومت مخصوص p عبارت است از مقاومت برحسب اهم یکمحلول در پیلی با الکترودهایی به مساحت 1cm2 که به فاصله 1cm از همدیگر قرار گرفته اند عکس p راهدایت مخصوص می نامند مقاومت R این محلولدر پیلی با ابعاد غیر استاندارد از حاصلضرب p در ضریب تصحیح k بدست می آید .

روش شناسایی سنتز ها :

1_ تعیین ساختار به وسیله دستگاه دیفراکتومتر اشعه X طولانی است .
2_ رزنانس مغناطیسی هسته NMP : برای کمپلکس ها _ ترکیبات آلی می شود استفاده کرد اگر پارامغناطیس باشد ترکیب طیفش شلوغ می شود و نمی شود طیف خوانی را انجام داد _ برای دیامغناطیس مناسب است .
3_ رزونانس اسپین الکترون ESR : برای پارامغناطیس ترکیبات آلی یا معدنی مناسب است . برای رادیکال ها

4_ اینفرا رد اسپکتروسکوپی IR : پیوند ها مثل یک فنر هستند انرژی ارتعاشی هر پیوند خاص خودش است

5_ Far_IR : کمپلکس را بررسی می کنیم ، برای پیوند فلز_ لیگاند می شود از آن استفاده کرد .
6_ UV _ Vis : این امکان را می دهد که با نمونه ها طیف ها را مطالعه کرد .
7_ هدایت سنجی : برای کمپلکس های مولکولی هدایت مولی کمتر از کمپلکس های ینی است .
8_ آنالیز عنصری : می شود جرم مولکولی ترکیب را مشخص کرد .

منبع : سایت علمی نخبگان جوان

[*مینا*]

3_ تهیه کمپلکس های نیترو و نیتریتو پنتاآمین کبالت (III) کلراید ؛

The first reported example of linkage isomerism had the formula [Co(NH3)5(NO2)]Cl2. The cationic cobalt complex exists in two separable linkage isomers. In the yellow-coloured isomer, the nitro ligand is bound through nitrogen. In the red linkage isomer, the nitrito is bound through one oxygen atom. The O-bonded isomer is often written as [Co(NH3)5(ONO)]2+. Although the existence of the isomers had been known since the late 1800’s, only in 1907 was the structural difference explained .[1] It was later shown that the red isomer converted to the yellow isomer upon UV-irradiation. In this particular example, the formation of the nitro isomer (Co-NO2) from the nitrito isomer (Co-ONO) occurs through the rearrangement of the molecular structure. Thus, no bonds are broken during isomerization.

کمپلکس کاتیونی کبالت به صورت دو فرمول ایزومری قابل تفکیک وجود دارد .در ایزومر زرد رنگ که نیترو نام گرفته است به لیگاند از طریق نیتروژن اتصال پیدا کرده است . در ایزومر قرمز رنگ که نیتریتو نام دارد ،لیگاند از طریق یک اتم اکسیژن بهاتم مرکزی متصل شده است . ایزومری که لیگند آن با اکسیژن به اتم اصلی متصل شده است اغلب به این شکل نوشته می شود [Co(NH3)5(ONO)]2+ . اگر چه وجود ایزومر هایی پس از اواخر 1800 شناخته شد اما تنها در سال 1907 میلادی تفاوت ساختاری ایزومر ها توضیح داده شد . بعدا نشان داده شد که ایزومر قرمز در اثر پرتو افکنی UV به ایزومر زرد تبدیل می شود . در این مثا خاص ؛ تشکیل ایزومر نیترو (Co-NO2) از ایزومر نیتریتو (Co-ONO) از طریق باز آرایی ساختار مولکولی رخمی دهد . بنابراین هیچ پیوندی در طول ایزومریزیشن شکسته نمی شود .

منبع : wikipedia.org
مترجم : *مینا*

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

یکی از انواع ایزومریزاسیون در کمپلکسها ، ایزومریزاسیون ناشیاز نحوه اتصال لیگند می باشد که از موارد شناخته شده آن کمپلکس های نیتروو نیتریتو پنتاآمین کبالت (III) کلراید هستند .

در نیتروپنتا آمین کبالت(III) کلراید اتصال بین کبالت و گروه NO2 از طریق N و در نیتروپنتاآمین کبالت(III) کلراید اتصال از طریق O می باشد . رنگ کمپلکس نیترو زرو و رنگ کمپلکس نیتریتو قرمز می باشد .

تمام کمپلکس های کبالت مانند هگزآمین کبالت و همچنین تریس اتیل دی آمین که اتصال آنها از طریق N به اتم مرکزی است زرد رنگ می باشدو کمپلکس های آکوئوپنتاآمین و نیتریتوپنتاآمین که دارای یک اتصال از طریق اتم O و پنج اتصال از طریق N می باشندقرمز رنگ هستند .

فرم قرمز یعنی نیتریتو ناپایدار تر از نیترو می باشد و به آهستگی و در طول زمان و در اثر حرارت خیلی سریع به فرم زرد یا نیتروتبدیل می شود .

این نوع ایزومری در مورد لیگندهایی مانند -NCS و -SCN و ... نیز دیده شده است .

این آزمایش مربوط به ایزومر اتصالی است . این ایزومر زمانی تشکیل می شود که یک لیگاند بتواند به دو صورت با اتم مرکزی (از طریق دو اتم از اتم های درون لیگند ) کئوردینه شود . آزمایش مورد بحث ما درمورد دو کمپلکس کبالت است که با NO2 می دهد ، همان طور که در شکل صفحه ی 2 می بینید


این دو ایزومر باهم در تعادل اند که بیشتر به سمت کمپلکس نیترو سوق دارد . به طوری که کمپلکس نیتریتو پس از گزشت مدت زمانی به کمپلکس نیترو تبدیل می شود . که نشان دهنده ی پایداری ایزومر نیترو است . نحوه ی انجام واکنش را می توان طی واکنش های زیر آورد ::

طیف های الکترونی ایزومر های نیترو و نیتریتو متفاوت از هم خواهند بود زیرا اختلاف رنگ آن ها مربوط به این است که 10Dq آن ها با هم متفاوت است .
10Dq درمورد ایزومر نیترو بیشتر است .

موادمان را در محیط قلیایی هیدرولیز کزدیم که علت آن ::
هدف از این آزمایش جانشینی گروه(- NO2--) به جای Cl در کمپلکس [Co(NH3)5Cl] می باشد . ( انجام یک واکنش استخلافی ) در این کمپلکس کبالت دارای آرایش d6 ، کم اسپین یا میدان قوی است که در این آرایش واکنش استخلافی انجام نمی گیرد به عبارتی غیر فعال است . یکی از راه های انجام این استخلاف هیدرولیز درمحیط قلیایی است که به مراتب سریع تر از هیدرولیز در محیط اسیدی است .



منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

4) بررسی سرعت آکواسیون یون کمپلکس کلروپنتاآمین کبالت (III) ؛


وجود تعداد زیادی از کمپلکس های حاوی لیگند H2O ما را به این نتیجه می رساند که در بعضی از حالات ممکن است H2O به راحتی جانشین لیگندهایی که کئوردیناسیون آنها ضعیفتر است بشود و از آن جمله دی متیل سولفوکسید (DMSO) به عنوان لیگند می باشد . که در غیات H2o با یون های فلزات واسطه مانند + NI2 کمپلکس هایی با کئور دیناسیون از طریق اتم اکسیژن تشکیل می دهد ولی در حضور ( H2O ، (DMSO به راحتی از فضای کئوردیناسیون خارج شده و جای خود را به H2O می دهد .

Ni(DMSO)6](CLO4) 2 +6H2O -----> [Ni(H2O)6](CLO4) 2 + 6DMS]

این گونه واکنش های استخلافی به وسیله ی مکانیسم های گوناگونی انجام می گیرند . در این آزمایش یک واکنش استخلافی CL- بوسیله H2O بررسی و مکانیسم آن تعیین می شود . این واکنش را در محیط اسیدی بررسی می کنیم .

Co(NH3)CL]2+ + H2O -------> [Co(NH3)5(H2O)] -3 ]

یک مکانیسم پیشنهادی برای این واکنش SN1 می باشد . که در آن سرعت شکستن پیوند Co-CL مرحله ی تعیین کننده سرعت خواهد بود ( کند ) و محل خالی شده از CL- به سرعت توسط یک مولکول H2O اشغال خواهد شد و قانون سرعت درجه یک برای آن چنین می باشد . (k ثابت سرعت درجه یک است )

+ Rate = K1 [Co(NH3)5CL]2

مکانیسم دیگر SN2 می باشد که در آن یک مولکول آب به کمپلکس + Co9NH3)5CL]2 ] حمله کرده و یک حدواسط هفت کئوردینه با طول عمر کوتاه تشکیل می دهدکه به سرعت CL- خود را از دست داده و ایجاد محصول می کند . در این مورد قانون سرعت درجه دوم صادق است که K2 ثابت سرعت آن می باشد .

[ Rate = K2 [Co(NH3)5Cl]2+ [H2O

ولی اگر H2O خود نقش حلال را داشته باشد تعیین تغییر غلظت آن عملا مقدور نیست زیرا مقدار H2O که در واکنش شرکت می کند ، در مقایسه با کل آبی که به عنوان حلال به کار رفته بسیار ناچیز است و در نتیجه مقدار غلظت آب را می توان ثابت فرض کرد .

بنابراین به طور تجربی غیر ممکن است بتوان تعیین کرد که آیا سرعت واکنش به غلظت H2O بستگی دارد یا خیر و بین این دو مکانیسم تفاوت قائل شد . و قانون سرعت را در تجربه به شکل زیر می توان پیش بینی کرد .

+ Kobs [ Co(NH3)5CL]2 = سرعت واکنش

که [ kobs = K2 [H2O] می باشد .

نوع سومی از مکانیسم وجود دارد که بوسیله اسید کاتالیز می شود و نمونه ای از آن را در واکنش زیر می توان پیش بینی کرد .

- Co(NH3)5F]2+ + H2O ---H+---> [Co(NH3)5(H2O)]3+ + F ]

کاتالیز اسیدی ظاهرا نتیجه ی افزایش H+ به F- کئوردینه می باشد .

+NH3)5Co--F]2+ + H+ <===> [(NH3)5Co---FH]3)]

در این جا انتظار می رود که در نتیجه پروتون دار شدن F- کئوردینه شده ، پیوند Co—FH تضعیف می گردد پس می توان تجسم کرد در حالی که پروتون F- را بصورت HF بیرون می کشد جای خالی شده در فضای کئوردیناسیون به سرعت بوسیله یک مولکول H2O اشغالمی شود .

NH3)5Co—FH]3+ + H2O --–K3 ---> [(NH3)5Co(H2O)]3+ + HF)]

اگر این آخرین مرحله ، مرحله تعیین کننده سرعت باشد این مکانیسم قانون سرعت را چنین بیان می کند .

K ثابت تعادل و K3 ثابت سرعت برای مرحله ی تعیین کننده سرعت می باشد . بنابراین ثابت سرعت واکنش K چنین خواهد بود K=K3k

پس در صورت کاتالیز شدن واکنش بوسیله اسید قانون سرعت را چنین می توان نوشت

که در آن (n) می تواند 1و2و ... باشد از آنجائیکه تغییرات [H+] در طی انجام واکنش نامحسوس است پس غلظت آن ثابت فرض می شود و معادله سرعت را می توان چنین نوشت :

که در آنجا * Kobs [H+]n = سرعت* می باشد .

Kobs را می توان از روی داده های منحنی سینتیک درجه اول بدست آورد که می توان تابع غلظت H+ و یا ممکن است به آن بستگی نداشته باشد .

بررسی سینتیکی آکواسیون در شکل زیر :

مرحله کند واکنش مناسب است . ابتدا مرحله کند آکواسیون را که در شکل فوق مشخص هست باید بدانیم تا مراحل بعدی را تشخیص بدیم . برای مرحله بعد ، مرحله ای که در آن کبالت (III) هست کم اسپین و کند و inert است به همین خاطر است که این واکنش نیم عمر زیاد تری داد.



منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

5) تعیین ترکیب ساختمانی یون کمپلکس بروش "Job"

در اغلب موارد می توان اثر متقابل بین دو مولکول را بی آنکه قادر به جداسازی ترکیب پایداری باشیم روشن ساخت . بعنوان مثال از ترکیب بنزن و ید در تتراکلرید کربن محصول افزایشی پررنگی با نسبت 1:1 حاصل می شود که به خاطر ناپایداری نمی توان آن را از خلوط واکنش جدا ساخت .

C6H6 + I2 ---> C6H6I2

وجود این محصول افزایشی توسط رنگ تند اینگونه محلولها اثبات می شود ولیترکیب ساختمانی آن تا زمانی که تایید نشود که یک مولکول C6H6 با یک مولکول I2 ترکیب شده است . مشکوک خواهد بود .

شیمی کئوردیناسیون به مقدار زیادی به مطالعه آن دسته از کمپلکس هایی مربوط می شود که در محلول شناسایی شده اند بی آنکه آنها را از محلول جدا کرده باشند بعنوان مثال از واکنش NI2+ با NH3 در آب کمپلکس هایی با ترکیب ساختمانی زیر

[Ni(NH3)(H2O)5]2+ , [Ni(NH3)2(H2O)4]2+ , [Ni(NH3)3(H2o)3]2+ , [Ni(NH3)4(H2O)2]2+ , [Ni(NH3)5(H2O)]2+ , [Ni(NH3)6]2+

حاصل می شوند . از این سری فقط +Ni(NH3)6]2] را جدا کرده اند معهذا بررسی های اسپکتروفتو متری و پتانسیومتری در مورد حضور سایر یون ها در محلول شکست و تردیدی باقی نمی گذارد . پس بنابراین در اکثر موارد کلیه گونه هایی را که امکان دارد در محلول باشند بدلایلی نمی توان متبلور ساخت و جدا کرد و ترکیب ساختمانی آن ها را باید به کمک سایر تکنیک ها ثابت کرد .

روشی که در این غازمایش برای تعیین ترکیب ساختمانی محلول کمپلکس های اتیلن دی آمین نیکل(II) بکار خواهد رفت بنام مبتکر آن به روش جاب معروف است ؛ به طور کلی اساس این روش به ارزیابی مقدار n برای واکنش زیر می باشد .

[M + nL -----> [MLn

در این آزمایش M یون +NI2 و L لیگاند اتیلن دی آمین (en) است . مقدار یون کمپلکس در محلول را می توان برای نسبت های مختلف [M n+ ] ، [L] پس از رنگ سنجی تعیین کرد. (کل غلظت یون فلزی و لیگاند باید ثابت نگه داشته شود ) بدین ترتیب که در یک طول موج مناسب وقتی که نسبت لیگاند به فلز مساوی آنها در کمپلکس باشد دانسیته نوری ماکزیممی را نشان خواهد داد . اندازه گیری ها در هر طول که کمپلکس جذب محسوسی نشان می دهد می تواند انجام گیرد ولی موقعیت های نزدیک به جذب ماکزیمم ترجیح داده می شود اگر اندازه گیریها فقط در یک طول موج معین انجام می گیرند در این صورت سیستم باید طوری باشد که فقط یک کمپلکس تشکیل گردد . با اندازه گیری دانسیته نوری در چندین طول موج واقع در محدوده ی طیفی جذبی کمپلکس این موضوع را می توان تایید کرد اگر اندازه گیری ها در تمام طول موج ها به یک نتیجه منجر گردند چنین نتیجه گرفته می شود که فقط یک ترکیب تنها تشکیل شده است .

بحث ما در این جا منحصر به حالتی است که فقط یک توع کمپلکس تشکیل می گردد ، یعنی :

[Mn + nL ---> [ML

محلول هایی از M و L را با مولاریته یکسان هر یک به غلظت M مولار به مقادیر متفاوت بطوریکه غلظت M و L برابر با M شود با یکدیگر مخلوط می کنیم ( یعنی با اضافه کردن X لیتر از L به (1-X) لیتر از M به شرطی که 1>X باشد این محلول ها را می توان تهیه کرد ) . در این محلول ها غلغت های+ Mn و L و [MLn] که با یکدیگر در حال تعادل اند به ترتیب با C1,C2,C3 نشان می دهیم بنابراین برای هر محلول غلظت ها را می توان با عبارت زیر بیان کرد :

( C3=KC1C2............ ( 4

( C2=MX-nC3............ ( 3

( C1=M(1-X)-C3............ ( 2

K ثابت تعادل واکنش اول را نشان می دهد . شرط وجود ماکزیمم در منحنی C3 نسبت به X این است که : ( 5 ) dC3/dx = 0 باشد .

با مشتق گیری از معادلات 2 و 3 و 4 نسبت به x و ترکیب نتایج حاصل از مشتق گیری با خود معادلات 2 , 3 , 4 خواهیم داشت : ( n= x /( 1-x

بنابر این با استفاده از مقدار x که برای آن C3 ماکسیمم است می توان n را از معادله فوق محاسبه کرد .حال باید ثابت کرد که طول موج معینی از نور با تغییر x ماکسیمم جذب با ماکسیمم C3 منطبق است . از قانون بیر لامبرت داریم: A = £.C.L

در این رابطه A, £,C,L بترتیب نشان دهنده جذب ، ضزیب خاموشی مولی( ضریب جذب مولی )غلظت و طول مسیر نور یا ضخامت سلول می باشد .

در یک طول موج معین ضریب خاموشی + Mn را بترتیب با +MLn]n] نشان می دهیم .ازآنجا که جذب محلول برابر جمع جذب هایی است که هر یک از محنویات محلول در آن طول موج دارد لذا جذب اندازه گیری شده برابر است با : Ameas = (£1C1 + £2C2 + £3C3)L

در صورتیکه بین + Mn و L اثر متقابلی نباشد C3 = 0 و جذب از رابطه زیر محاسبه می شود :

در این رابطه M همان غلظت مولی محلولهای M و L است .

اختلاف بین Ameas و AM+L با Y نشان داده می شود

[y = [£1C1 +£2C2 + £3C3 - £1M(1-x)- £2Mx

با مشتق گیری از معادله فوق نسبت به x می توان ثابت کرد که اگر £1<£3 باشد y زمانی ماکزیمم خواهد بود که C3 ماکزیمم باشد و اگر چنانچه £1>£3 باشد و C3 هم ماکسیمم باشد y مینیمم خواهد بود .

در این آزمایش L با (en) اتیلن دی آمین مطابقت دارد که در ناحیه طف مورد مطالعه هیچگونه جذبی ندارد پس 2£ صفر خواهد بود . و چون ضخامت سلول مورد استفاده برای کلیه اندازه گیری ها برابر 1cm می باشد لذا معادله فوق به شکل زیر خلاصه می شود:

در این آزمایش جذب محلول خاص M مولار است . برای بدست آوردن مقدار عددی n، ابتدا باید در طول موج معینی منحنی y ( محور عرض ها ) بر حسب x ( محور طول ها ) را رسم کنیم . در این منحنی ماکزیمم در جز مولی معیینی از (X) رخ خواهد داد که با استفاده از این مقدار x, n را می توان از معادله 6 محاسبه کرد . در این آزمایش بخاطر این که بیش از یک کمپلکس از نظر ساختمانی بررسی خواهد شد لذا منحنی ها با استفاده از نتایجی که از کمپلکس های متفاوت در طول موج مربوط به هر یک از آنها حاصل می شود رسم خواهد شد



منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

6 ) تهیه پتاسیم تری اگزالات و کرومات (III)

The ionization of protons from oxalic acid proceeds in a stepwise manner as for other polyprotic acids. Loss of a single proton results in the monovalent hydrogenoxalate2O4−. A salt with this anion is sometimes called an acid oxalate, monobasic oxalate, or hydrogen oxalate. The equilibrium constant for this ionization {log(Ka) = 1.27) indicates that oxalic acid does not exist near neutral pH. The second ionization occurs more reluctantly (-log(Ka) = 4.28) also indicates that only trace amounts of HC2O4- exist in neutral solutions.[1] The literature is often unclear on the distinction between H2C2O4, HC2O4-, and C2O42-, and the collection of species is referred to oxalic acid. anion HC

Occurrence in nature
Oxalate occurs widely in the plant kingdom, e.g. fat hen (lamb's quarters), sorrel, and Oxalis species. The root and/or leaves of rhubarb and buckwheat[2] It arises biosynthetically via the incomplete oxidation of carbohydrates. are listed as being high in oxalic acid.
Other edible plants that contain significant concentrations of oxalate include—in decreasing order—star fruit (carambola), black pepper, parsley, poppy seed, amaranth, spinach, chard, beets, cocoa, chocolate, most nuts, most berries, fishtail palms, New Zealand spinach (Tetragonia tetragonioides) and beans.[citation needed] The gritty “mouth feel” one experiences when drinking milk with a rhubarb dessert is caused by precipitation of calcium oxalate.[citation needed] The calcium is abstracted from the casein in dairy products.
Leaves of the tea plant (Camellia sinensis) contain among the greatest measured concentrations of oxalic acid relative to other plants. However the infusion beverage typically contains only low to moderate amounts of oxalic acid per serving, due to the small mass of leaves used for brewing.

بعد از معرفی اگزالات در مورد علل وقوع واکنش صحبت می کنیم :

ابتدا یک واکنش اکسیداسیون احیا انجام می گیرد . در این واکنش پتاسیم تری اگزالاتو کرومات (III) به عنوان اکسید کننده و یون اگزالات به عنوان احیا کننده عمل می کند . واکنش در محیط اسیدی انجام پذیر است بنابر این به محیط ، اسید اگزالیک اضافه نموده ایم . به دو دلیل از اسید اگزالیک استفاده می کنیم .اولا این که اسید اگزالیک و نمک ، هر دو از یک جنس هستند . و هر نمکی در اسید خود بهتر حل می شود . ثانیا : چون بعدا برای تشکیل کمپلکس نیاز به وجود اگزالات در محیط داریم ، بنابراینبه وسیله اسید اگزالیک ، یون اگزالات را در محیط افزایش می دهیم .

Cr2O7 2- + 3C2O4 2- + 14H+ ----> 2Cr3+ + 6CO2 + 7H2O

به محض تشکیل یون های کروم 3 ، کمپلکس پتاسیم تری اگزالات و کرومات (III) تولید می شود .واکنش هم سریع اتفاق می افتد .

-Cr3+ + 3C2O4 2- ----> Cr(C2O4)3 3

این کمپلکس دارای بلور های 8 وجهی می باشد .

پراکسو دی سلفات آمونیم = اکسید کننده است و را به تبدیل می کند و اگزالات را اکسید کرده و به صورت CO2 از محیط خارج می کند انتقال بار دارد و شدت رنگ بالایی دارد ؛ پراکسو رابه مقدار مازاد می ریزیم تا آثاری از نماند .

متن انگلیسیشم خودتون ترجمه کنید


منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

7) مطالعه ایزومر های هندسی ؛

تهیه سیس و ترانس پتاسیم دی اگسالاتو دی آکوکرومات

کمپلکس های هشت وجهی دو نوع ایزومریسم تشخیص داده میشود . نوع ma4b2 و نوع ma3b3 که در هر دوی آن ها فرم های سیس و ترانس می توانند وجود داشته باشند . ( m اتم یک فلز واسطه و یا یون آنست . a و b لیگاندهای یک دندانه ای می باشد.)

در مواقعی که لیگند دو یا چند دندانه باشد این لیگند به جای دو یا چند لیگند یک دندانه قرار خواهد گرفت . برای مثال کمپلکس ml2b2 لیگند 2 دندانه است ، می تواند فرم های سیس و ترانس ایجاد کند

برای تهیه ایزومر های سیس و ترانس یک روش عمومی وجود ندارد ، در این روش ها معمولا یا از فرم شناخته شده ای استفاده می شود و یا ممکن است از مواد غیر کمپلکس شروع شود و یا از اختلاف در حلالیت برای بدست آوردن ایزومر مورد نظر استفاده می شود . به عنوان مثال فرم ترانس دی اگزالاتو دی اکوکرومیم (III) کلراید را از طریق کریستالیزاسیون آهسته که شامل مقدار زیادی فرم سیس می باشد بدست می آورند . تعادل Cis<----> trans همچنان که مرحله کریستالیزاسیون پیش می رود بنابر حلالیت کمتر ترانس به سمت راست کشیده می شود و فرم سیس نیز ممکن است به وسیله این تکنیک جدا شود .

شدت جذب A در زمان t در یک محلول حاویدو گونه جذب کننده x و y از رابطه زیر به دست می آید :

(At = L {Ex[X]t + Ey[Y]t } (1

اگر در واکنش مرتبه اول xو y به ترتیب واکنش دهنده و محصول باشند قانون سرعت توسط رابطه زیر داده می شود :

(d[x]\dt = -K[X] (2

با انتگرال گیری از از رابطه فوق خواهیم داشت ::

از جایگزینی و در معادله 1 خواهیم داشت ::

از این رو با رسم نمودار لگاریتمی فوق بر حسب زمان یک خط مستقیم با شیب K نتیجه می شود که نشان دهنده واکنش مرتبه اول می باشد .



نویسنده : *مینا*
منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com

[*مینا*]

یه سری عکس گرفته بودم از آزمایش بالاییمون ( شماره 7 ) ، اگه اشتباه نکنم امروز پیداشون کردم گفتم بذارم جو تاپیکم آزمایشگاهی بشه

اینم عکش دستگاهیه که جذب محلول های بالایی رو باهاش اندازه گرفتیم .