1.Thế nào là phức amonicat? Lấy ví dụ?
- Amonicat là hợp chất phức, trong đó phối tử là những phân tử amoniac (NH3). Trong cầu nội phức chất, ion trung tâm sẽ liên kết với phân tử NH3 qua nguyên tử
Nitơ theo cơ chết cho – nhận giữa cặp e- tự do của Nitơ trong phân tử NH3 tạo thành 3 liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên tử Hidro.
- Phức Amonicat thường thu được bằng phản ứng khi cho muối hoặc hidroxit kim loại tác dụng với dung dịch ammoniac, hoặc xử lý các tinh thể muối bằng phân tử
loại tác dụng với dung dịch ammoniac, hoặc xử lý các tinh thể muối bằng phân tử
khí NH3. Amoniac là chất khí không màu, mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí nên có thể thu được NH3 bằng cách đẩy không khí (úp ngược bình thu khí). Amoniac có tính bazo yếu: tác dụng với nước, muối acid.
Ví dụ: Cu2+ + 4NH4↔ [Cu(NH3)4]2+
2. Dùng thuyết VB để giải thích sự hình thành phức amonicat Cu(II):
Sự tạo thành ion phức [Cu(NH3)4]2+ xảy ra do các phân tử amoniac kết hợp với ion Cu2+ bằng liên kết cho – nhận giữa cặp e- chưa sử dụng của Nitơ trong phân tử
NH3 và 4 obitan lai hóa dsp2 còn trống của Cu2+ (3d9). Kết quả tạo nên phức [Cu(NH3)4]2+ có cấu trúc hình vuông với 4 đỉnh hình vuông là 4 phân tử NH3.
3.Cách tổng hợp phức amonicat Cu(II):
- Thực tế sự tạo thành phức amonicat Cu(II) trong dung dịch là quá trình thay thế
các phân tử nước trong ion phức [Cu(H2O)6]2+ bằng các phân tử NH3, kết quả tạo
được các ion phức [Cu(NH3)(H2O)5]2+,...[Cu(NH3)4(H2O)2]2+. Trong dung dịch nước không phát hiện được phức vởi 6 phân tử NH3. Ngoài ra liên kết Cu với 2 phân tử nước ở trong phức [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ yếu hơn nhiều so với trong phức [Cu(H2O)6]2+ và có thể xem như không đáng kể. Chính vì vậy ion phức của Cu với NH3 thường được biểu diễn bởi công thức [Cu(NH3)4]2+.
- Cho muối hoặc hidroxit kim loại tác dụng với dung dịch amoniac, hoặc xử lí các tinh thể muối bằng phân tử khí NH3.
a. Phương pháp thông thường nhất để tổng hợp các phức chất kim loại: phản ứng của muối kim loại trong dung dịch H2O với tác nhân phối trí:
[Cu(H2O)4]2+ + 2NH3→ [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O
*Thực tế quá trình thay thế các phân tử H2O trong ion phức [Cu(H2O)6]2+ mạnh hơn liên kết Cu với 2H2O trong phức [Cu(NH3)4(H2O)2]2+, vậy nên ít được biểu diễn phương trình phản ứng.
b. Phương pháp xử lí các tinh thể muối bằng phân tử khí NH3: Cu2+ + 4NH3↔ [Cu(NH3)4]2+
4.Giải thích nguyên nhân sự biến đổi từ màu sắc của Cu2+ từ xanh trời trong phức [Cu(H2O)6]2+ sang màu xanh chàm trong phức [Cu(NH3)4]2+ ?
- Dung dịch muối Cu(II) có màu xanh da trời, đó là màu phức [Cu(H2O)6]2+ còn phức [Cu(NH3)4]2+ màu xanh chàm. Sự biến đổi màu sắc là do NH3 tạo được trường phối tử mạnh hơn H2O, nên dịch chuyển dải hấp phụ từ vùng đỏ xa về vùng
đỏ trung bình của quan phổi nhìn thấy. λ[Cu(H2O)6]2+ > λ[Cu(NH3)4]2+ (800nm > 600nm).
- Cường độ của màu liên quan đến hệ số hấp phụ của phức chất. Sự tăng hệ số hấp phụ (ε) dẫn đến thay đổi thành phần và cấu tạo của phức chất tạo điều kiện cho E chuyển từ d thành d*.
III.TƯỜNG TRÌNH:
1.Xây dựng đồ thịđường chuẩn về sự phụ thuộc mật độ quang (A) và nồng độ
ion Cu2+: Số TT dung dịch Nồng độ Cu2+(mol/l) A 1 0,04 0,042 2 0,08 0,075 3 0,1 0,094 4 0,12 0,13
5 0,14 0,1426 0,16 0,154 6 0,16 0,154
ĐỒ THỊ ĐƯỜNG CHUẨN VỀ SỰ PHỤ THUỘC MẬT ĐỘ QUANG (A) VÀNỒNG ĐỘ Cu2+. NỒNG ĐỘ Cu2+.
2. Xác định nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch:
Phương trình hồi quy tuyến tính của đường chuẩn về sự phụ thuộc mật độ quang (A) và nồng độ Cu2+: y = 0,9914x + 4,14.10-4
r2» 0,98
A = 0,08 à C = 0,08 (mol/l)
IV. TRẢ LỜI CÂU HỎI:
Câu 1: So sánh độ bền của phức [Cu(H2O)6]2+ và [Cu(NH3)4]2+
Số phối tử của [Cu(H2O)6]2+ < [Cu(NH3)4]2+ vì NH3 có trường phối tử mạnh hơn H2O nên có thông số tách lớn hơn
Câu 2: Nêu các yếu tốảnh hưởng đến độ bền của phức chất?
- Bán kính, điện tích của ion trong tâm của phối tử: bán kính càng nhỏ, điện tích càng lớn thì phức chất càng bền.
- Tỉ lệ kích thước giữa ion trung tâm và phối tử: tỉ lệ càng tương đương phức chất càng bền.
- Số phối trí: phức có số phối trí cực đại bền hơn có số phối trì thấp.
- Spin của ion trung tâm trong phức: Phức có spin thấp bền hơn phức có spin cao. Câu 3: Ứng dụng của phức amonicat?
Các phản ứng tạo phức có màu đặc trưng thường được sử dụng để phát hiện ra các ion. Trong đó, có màu đặc trưng của ion kim loại với amoniac như Cu2+, Ag+.
Bài 8: TỔNG HỢP HIDROXIT LỚP ĐÔI[Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O BẰNG PHƯƠNG [Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐỒNG KẾT TỦAI.Mục đích bài thực nghiệm: I.Mục đích bài thực nghiệm:
- Tổng hợp và khảo sát tính chất của vật liệu hidroxit lớp đôi Mg6Al2(OH)16] (CO3).4H2O
II.Chuẩn bị lý thuyết:
Trình bày phương pháp điều chế (Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O
- Dd A gồm becher 250ml chứa 50ml dd Mg(NO3)2 0.3M và 50ml dd Al(NO3)3 0.1M (Mg2+/AL3+ : 3/1)
- Dd B gồm becher 250ml chứa 100ml dd Na2CO3 0.1M pH=9-10 (dùng NaOH để
chỉnh). Cho dd A vào burret và điều chỉnh tốc độ nhỏ giọt là 5ml/phút cho vào dd B đang được khuấy đều với tốc độ 500 vòng/ phút và giữ pH=9-10 (dùng NaOH 0.5N). Sau khi phản ứng kết thúc, khuấy cho đến khi pH không đổi. Lấy sản phẩm cho vào bình cầu 250ml, đun hoàn lưu ở 100oC và khuấy liên tục với tốc độ 500 vòng/ phút trong 1h. Đem sản phẩm đi lọc và rửa tủa cho đến khi pH=7 . Sấy khô sản phẩm.
Đặc điểm cấu tạo và tính chất của [Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O
- Đặc điểm cấu tạo: Cấu tạo dangh lớp bao gồm: lớp hidroxit có dạng
[Mg6Al3(OH)16]2+ trong đó 1 phần kim loại hóa trị 2 được thay thế bằng kim loại hóa trị 3, nên mang điện tích dương, ở đỉnh là các nhóm OH- , tâm là các kim loại hóa trị 2,3 , sắp xếp theo dạng M(OH)6 bát diện. Lớp xen giữa [An-x/n ].m H2O là các ion mang điện tích âm và các phân tử nước nằm xen giữa trung hòa lớp điện tích dương của các lớp hydroxit. Liên kết giữa các lớp hydroxit với lớp anion, các phân tử nước xen giữa là liên kết hydrogen.
- Tính chất: Có khả năng trao đổi ion sau khi nung ở nhiệt độ thích hợp sẽ tạo thành hỗn hợp các oxit có khả năng hấp phụ anion khác để tái tạo lại cấu trúc lớp.
III.TƯỜNG TRÌNH
Quan sát hiện tượng và giải thích hiện tượng trong quá trình điều chế? Viết các phương trình phản ứng (nếu có):
Cho dung dịch A chứa 50ml dung dịch Mg(NO3)2 0,3M và 500ml dung dịch Al(NO3)3 0,1M . Trộn đều vào buret , ròi cho nhỏ giọt vào dung dịch B (chứa 100ml dung dịch Na2CO3 0,1M điều chỉnh pH=9-10 bằng NaOH ) khuấy liên tục và giữ cố định pH bằng NaOH.
- Hiện tượng:
+ Dung dịch chuyển từ trong suốt sang đục. Độ pH tăng giảm không đều. Có ít khí thoát ra , đọng lại trên ống sinh hàn dung dịch vẫn đục.
+ Đem sản phẩm đi lọc thu được kết tủa trắng đục + Đem sản phẩm đi sấy thu được kết tủa trắng keo.
NaOH + Al(NO3)3 → Al(OH)3↓ + NaNO3 (kết tủa trắng) NaOH + Al(OH)3 → NaAl(OH)4 (kết tủa tan dần)
6Mg(NO3)2 + 2NaAl(OH)4 + 8NaOH + Na2CO3 + 4H2O → [Mg6Al2(OH)16)] (CO3).4H2O + NaNO3
IV.TRẢ LỜI CÂU HỎI
Câu 1: Nêu tính chất hóa học của [Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O? Tính chất trao đổi ion:
- Các ion kim loại hay các oxit kim loại trong dd có sức hấp dẫn rất lớn đối với hydroxit lớp đôi.
- Dạng trao đổi:
[Fe2+ Fe3+ . A] + A’- → [Fe2+ Fe3+ A’] + A- Trong đó: A là (OH)- và A’ là anion cần trao đổi
Tính chất hấp phụ: bao gồm hấp phụ tĩnh điện và trao đổi phối tử. Các anion bị hấp phụ được kiểm soát bởi mật độ điện tích và sự hình thành liên kết hidro đặc biệt. Câu 2: Ứng dụng của [Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O? Giải thích nguyên tắc của ứng dụng đó?
- Dùng làm bể chứa các ion kim loại phóng xạ từ các chất thải hạt nhân. Ứng dụng này có được nhờ độ bền hóa học của vật liệu. Độ bền được tăng theo : Mg2+ <
Cho dung dịch A vào buret tốc độ nhỏ giọt 5ml/phút vào dung dịch B khuấy đều liên tục 50 vòng/ phút giữ cố định p H=9 bằng
dung dịch NaOH 0,5N
Lấy sản phẩm thu Sấy khô sản phẩm ở
Dung dịch A gồm becher 250ml chứa 50ml dung dịch Mg(NO3)2
0,3M và 50ml dung dịch Al(NO3)3 0,1M ( tỉ lệ Mg2+, Al3+= 3:1) khuấy đều Dung dịch B gồm becher 250ml chứa 100ml dung dịch Na2CO3 0,1M pH= 9=NaOH
này có được nhờ độ bền hóa học của vật liệu. Độ bền được tăng theo : Mg2+ <
Mn2+ < Co2+ = Ni2+ < Zn2+ đối với cation hóa trị 2 và Al3+ < Fe3+ đối với cation hóa
trị 3
- Xúc tác trong môi trường: hydroxit lớp đôi sau khi nung được dùng để khử SOx, NOx thải ra từ nhà máy lọc dầu
- Ứng dụng trong y sinh học: giảm độ axit trong dạ dày. Tác chất kháng nguyên; điều chế dược phẩm bởi chúng có khả năng biến đổi và lưu giữ các dược phẩm dạng anion
Câu 3: Tại sao phải ổn định pH của dung dịch Na2CO3 từ 9-10 trong suốt quá trình
phản ứng?
- Trong quá trình thực nghiệm điều chế các mẫu Mg-Cu-Al/CO3 chúng ta sử dụng
phương pháp đồng kết tủa với độ bão hòa thấp. Quá trình đó thực hiện bằng cách
thêm từ từ dd chứa amin vào dd hh muối bằng cách thêm dd NaOH bão hòa CO2
duy trì pH của hệ ở khoảng từ 9-10 để đảm bảo kết tủa hoàn toàn Mg(OH)2↓
Câu 4 :Trình bày một số phương pháp điều chế [Mg6Al2(OH)16](CO3).4H2O ngoài
phương pháp đồng kết tủa? - Phương pháp trao đổi ion
- Phương pháp xây dựng lại cấu trúc
- Phương pháp muối-oxit
- Phương pháp thủy nhiệt
Câu 5: Giải thích tại sao khi kết thúc phản ứng, phải tiếp tục đun hoàn lưu sản phẩm trong 1 giờ?
- Sau khi kết tủa là quá trình già hóa có ý nghĩa rất quan trọng, tăng hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm
Câu 6: Các yếu tố nào có thể ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp [Mg6Al2(OH)16]
(CO3).4H2O?
- Nồng độ các chất phản ứng (nồng độ của dd hh muối kim loại nằm trong khoảng 0.1M-3.5M và giảm giá trị từ 0.1M-0.01M trong dd phản ứng.
- Sự kiểm soát pH trong quá trình tổng hợp; pH của kết tủa - Nhiệt độ và thời gian trong quá trình già hóa
BÀI 9: SẢN XUẤT PHÈN NHÔM KALI TỪQUẶNG BAUXITE LÂM ĐỒNG QUẶNG BAUXITE LÂM ĐỒNG