Получение гексанитрокобальтата натрия (стр. 3 из 3)
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
| ΔH° (298) кДж/моль | ΔG° (298) кДж/моль | ΔS° (289) кДж/моль | |
| Co2+ | -59.41 | -53.55 | -112.97 |
| Na+ | -239.9 | -262.13 | 58.91 |
| NO3 - | -207.5 | -111.7 | 147.3 |
| CH3COOH | -487 | -393 | 160 |
| H+ | 0 | 0 | 0 |
| [Co(NO2)6]3- | - | - | - |
| NO2- | 90.25 | 86.58 | 210.6 |
| OH- | -230.19 | -157.42 | -10.86 |
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 (ώ(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)=Vwр=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.