想做过渡金属的草酸盐?一篇文章搞定!
·锰系列、铁系列、钴系列、镍系列、铜系列
·草酸具有良好的配位能力,遇到许多金属离子会沉淀。 沉淀物将溶解在过量的草酸或草酸盐中形成络合物(例如经典的草酸铜钾)。 事实上,这些草酸盐本身也具有配位结构,一般不被视为配合物,而是被视为羧酸盐。
草酸亚铁、钴和镍具有相似的结构。 草酸根充当连接一系列金属离子的桥梁。 金属离子是六配位的,与草酸根的相邻氧原子配位,形成一系列精确排列的聚合物。
二水草酸亚铁的配位结构与钴和镍的配位结构相同。
草酸铜不具有上述结构。 铜的四配位使草酸铜呈现长链结构,草酸根与铜离子交错排列。
草酸铜的结构,Cu-OCO-Cu交替
接下来我们来准备五种常见的过渡金属草酸盐,二水草酸锰(浅粉色)、二水草酸亚铁(黄色)、二水草酸钴(浅粉色)、二水草酸镍(浅蓝绿色)、草酸铜(浅蓝色) 。
常见的有锰、二价铁、钴、镍和铜。
·复杂的收集计划#32
中文名称:五草酸盐的制备
英文名称: 五之
化学式:MC2O₄·2H2O (M=Mn2⁺,Fe2⁺,Co2⁺,Ni2⁺), MC2O₄ (M=Cu2⁺)
·所需材料:四水氯化锰或一水硫酸锰、七水硫酸亚铁或六水硫酸亚铁铵或四水氯化亚铁、六水氯化钴或四水醋酸钴或六水硝酸钴、六水硫酸镍或六水硫酸镍铵或六水硝酸镍或四水醋酸镍或六水氯化镍,五水硫酸铜或二水氯化铜或三水硝酸铜或一水醋酸铜,草酸铵(钾)。
危险提醒: 1、钴盐具有毒性、腐蚀性、致癌性,使用时要注意安全。 2、镍盐具有致癌、有毒、腐蚀性,使用时要注意安全。 3、铜盐有毒,有腐蚀性,使用时要注意安全。
特别提示: 1.这里使用的过渡金属盐是这些金属中最常用的。 2、草酸与过渡金属盐直接反应也可制备沉淀。 这也是弱酸生成强酸的一个例子,可以用来打高中课本(bushi)的脸。 但这种方式产生的草酸盐颗粒比较小,不易过滤。 使用草酸的钾盐或氨盐与过渡金属盐反应更彻底,生成的产物颗粒较大,有利于过滤和分离。
1.称取0.02mol过渡金属盐:
二水草酸锰:使用四水氯化锰时需要3.97g,使用一水硫酸锰时需要3.38g。
氯化锰的粉红色来自于它的配位离子[Mn(H2O)₄Cl2]。 一水硫酸锰的配位结构可能不明显。
二水草酸亚铁:七水硫酸亚铁需5.56g,六水硫酸亚铁铵需7.84g,四水氯化亚铁需3.97g。
在三种常见的亚铁盐中,塔顿复盐硫酸亚铁铵最稳定。 氯化亚铁的络离子是反式-[Fe(H2O)4Cl2],呈蓝绿色,但也是最容易被氧化的。
二水草酸钴:六水氯化钴需要4.82g,四水醋酸钴需要4.98g,六水硝酸钴需要5.82g。
氯化钴是最常用的钴盐。 络离子为反式-[Co(H2O)₄Cl2],呈酒红色。 醋酸钴含有呈红色的羧酸基络合物。 硝酸钴含有六水合钴离子[Co(H2O)₆]²⁺,呈红橙色。
二水草酸镍:六水硫酸镍需要5.25g,六水硫酸镍铵需要7.89g,六水硝酸镍需要5.81g,四水醋酸镍需要4.97g,六水氯化镍需要4.75g。
六水镍离子[Ni(H2O)₆]2⁺呈深蓝绿色,生成硫酸镍和硝酸镍,醋酸镍有羧酸根离子,呈浅蓝绿色,氯化镍有反式-[Ni(H2O)₄Cl2]离子。
草酸铜:使用五水硫酸铜需要4.99g,使用二水氯化铜需要3.4g,使用三水硝酸铜需要4.83g,使用一水醋酸铜需要3.99g。
硫酸铜是最重要的铜盐。 它具有经典的四水合铜离子 [Cu(H2O)₄]²⁺,呈天蓝色。 氯化铜含有二水合二氯铜离子,呈蓝绿色[Cu(H2O)2Cl2]。 、硝酸铜含有部分硝酸根络离子,醋酸铜具有“中国灯笼型”配位结构。
溶于50ml蒸馏水形成盐溶液。 此时金属盐本身的配位结构被破坏,大部分转化为水合离子:
[Mn(H2O)₄Cl2]+2H2O→[Mn(H2O)₆]²⁺+2Cl⁻
MnSO₄·H2O+5H2O→[Mn(H2O)₆]²⁺+SO₄²⁻
反式-[Fe(H2O)₄Cl2]+2H2O→[Fe(H2O)₆]²⁺+2Cl⁻
反式-[Co(H2O)₄Cl2]·2H2O→[Co(H2O)₆]²⁺+2Cl⁻
[Co(H2O)₄(OAc)2]+2H2O→[Co(H2O)₆]²⁺+2OAc⁻
[Ni(H2O)₄(OAc)2]+2H2O→[Ni(H2O)₆]²⁺+2OAc⁻
反式-[Ni(H2O)₄Cl2]·2H2O→[Ni(H2O)₆]²⁺+2Cl⁻
[Cu(H2O)2Cl2]+2H2O→[Cu(H2O)₄]²⁺+2Cl⁻
Cu(NO₃)2·3H2O+H2O→[Cu(H2O)₄]2⁺+2NO₃⁻
[Cu2(OAc)₄(H2O)2]+6H2O→2[Cu(H2O)₄]2⁺+4OAc⁻
配制硫酸铜溶液和草酸铵溶液
2、取0.02mol一水草酸铵(2.84g)或一水草酸钾(3.68g),加50ml蒸馏水制成溶液。
3、将过渡金属盐溶液置于磁力搅拌器上,不断搅拌,将草酸盐溶液缓慢注入其中,沉淀物逐渐沉淀。 不同过渡金属草酸盐沉淀的沉淀速率不同,从快到慢为:草酸铜>>二水草酸镍>二水草酸锰>二水草酸亚铁≈二水草酸钴。
[M(H2O)₆]2⁺+Ox2⁻→MnOx·2H2O↓+4H2O (M=Mn2⁺,Fe2⁺,Co2⁺,Ni2⁺)
[M(H2O)₄]2⁺+Ox2⁻→MnOx↓+H2O (M=Cu2⁺)
这样产生的草酸盐沉淀颗粒较大,过一段时间就会沉到底部,便于快速过滤掉。 (注意,此时草酸铜不能过滤,因为颗粒还很小,会穿透滤纸。建议将草酸铜煮沸2小时以上,让草酸铜充分老化成大颗粒,用于易于过滤)
二水草酸镍,细浅绿色
4、过滤沉淀,用蒸馏水洗涤数次,在干燥器中干燥,称重,计算收率。
我们一起做吧!
参考:
《无机化学系列第6卷:卤素、锌基团和铜基团》
《无机化学系列第9卷:锰族、铁族、铂族》
《无机化合物合成手册第1卷》
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