Получение гексанитрокобальтата натрия (стр. 2 из 3)
Химические свойства Na3[Co(NO2)6]:
1)Разложение Na3[Co(NO2)6] при температуре200-250 С:
4 Na3[Co(NO2)6] 0,5H2O=12NaNO2+CoO+4NO+8NO2+2H2O
2)Взаимодействие с холодной водой:
Na3[Co(NO2)6]+12H2O(хол)=3[Na(H2O)4]++ [Co(NO2)6]3-
3)Взаимодействие с горячей водой:
3Na3[Co(NO2)6]+ 2H2O(кип)=9NaNO2+3CoNO3(OH) +5NO +HNO3
4)Реакции с разбавленными кислотами:
3Na3[Co(NO2)6]+2HNO3(разб)=9NaNO2+3Сo(NO3)2+5NO+H2O
5)Характерны реакции с концентрированными щелочами:
Na3[Co(NO2)6]+2NaOH(конц)=Co(OH)2 +4 NaNO2+NaNO3+NO
6)Взаимодействие с солями K+,Cs+,Tl+,Ag+,NH4+:
Na3[Co(NO2)6]+3MeNO3=Me3[Co(NO2)6] +3 NaNO3 [2]
Электролитическая диссоциация.
Диссоциация по 1 ступени:
Na3[Co(NO2)6] 3Na++[Co(NO2)6]3-Диссоциация иона протекает по 6 ступеням:
[Co(NO2)6]3- Co3++6NO2-= [Co(NO2)6]3-/[Co3+] [NO2-]6
1.3 Методы получения и очистки
1 способ. Комплексы Co3+ обычно получают окислением соединений Co2+ в присутствии соответствующего лиганда.
Co(NO3)2 + 7 NaNO2 + 2 CH3COOH= Na3[Co(NO2)6] + 2 NaNO3 + 2 Na(CH3COO) + NO + H2O
РАБОТАТЬ ПОД ТЯГОЙ! В стакане емкостью 100 мл. при осторожном нагревании растворяют 7 г. NaNO2 в 7 мл. H2O. В раствор вносят 2,5 г. кристаллического Co(NO3)2 6H2O и из капельной воронки приливают 2,5 мл. 50% CH3COOH. Смесь в стакане перемешивают встряхиванием. После внедрения кислоты раствор перемешивают еще 10 минут. Если навеска была загрязнена KNO2, то при окислении раствора осаждается K2Na[Co(NO2)6], в этом случае раствор по окончании окисления следует отфильтровывать. К полученному раствору приливают при перемешивании 17 мл. C2H5OH. Раствор с выпавшим осадком оставляют на 1 час для окончательной кристаллизации. Осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают небольшим количеством спирта, сушат на воздухе на листе фильтровальной бумаги, перемешивая стеклянной палочкой, и взвешивают. Рассчитывают выход продукта [3].
2 способ. Растворяют 150 г. NaNO2 в 150 мл. H2O при нагревании и к остывшему до 40-50 C раствору добавляют 50 г. нитрата кобальта. Затем при непрерывном помешивании приливают небольшими порциями 50 мл. 50% CH3COOH (тяга!) и через смесь пропускают в течение получаса сильный ток воздуха, чтобы окислить двухвалентный Co:
4Co(NO3)2+24NaNO2+12CH3COOH+О2=4Na3[Co(NO2)6]+12Na(CH3COO)+8HNO3+2H2O
Если исходный нитрит натрия был загрязнен калиевой солью, то при окислении из раствора осаждается гексанитрокобальтата (III) калия желтого цвета. Отстоявшийся раствор сливают через фильтр, желтый осадок отбрасывают.
Затем к фильтрату прибавляют при непрерывном перемешивании 350 мл. 96% спирта (или кристаллизуют над хлоридом кальция). При этом выпадает желтый осадок гексанитрокобальт (III) натрия Na3[Co(NO2)6] H2O.
Его отфильтровывают, промывают 2-3 раза небольшими порциями спирта, затем эфиром и высушивают на воздухе.
Для дальнейшей очистки сырой продукт перекристаллизовывают. Для этого его растворяют в полуторном количестве воды и осаждают спиртом [4].
3 способ. Внесите в коническую колбу емкостью 500 мл. 15 г. нитрита натрия, 5г. гексагидрата нитрата кобальта и 15 мл. воды. Растворите кристаллы реагентов в воде при нагревании. Охладите реакционную смесь до 10-50 С и добавьте небольшими порциями 5 мл. 50% водного раствора уксусной кислоты. Наблюдайте бурную реакцию с выделением газа. По окончании реакции колбу закройте пробкой с двумя трубками и присоедините ее к водоструйному насосу. При включении насоса через раствор будет проходить воздух, удаляющий из реакционной смеси оксиды азота. Через 20 минут отключите колбу от насоса.
Раствор продукта отфильтруйте через складчатый фильтр для отделения примеси малорастворимого гексанитрокобальтата (III) калия.
К фильтрату добавьте по каплям 10 мл. этанола, при этом будет наблюдаться выпадение кристаллов желтого цвета. Продукт отделите от раствора вакуумным фильтрованием, промойте на фильтре этанолом и высушите на воздухе [5].
4 способ. 10 г. CoCl2 6H2O или соответствующее количество Co(NO3)2 6H2O растворяют в 10 мл. воды. В другом стакане растворяют 30 г. NaNO2 в 100 мл. воды. Соли растворяют при умеренном нагревании. Растворы охлаждают, сливают вместе, осторожно перемешивают и приливают 10 мл. 50% уксусной кислоты. (Работают под тягой!) Образуется раствор гексанитрокобальтиата натрия
CoCl2 + 7 NaNO2 + 2 CH3COOH= Na3[Co(NO2)6] + 2 NaCl+ 2 Na(CH3COO) + 2NO + H2O
Смеси дают постоять, затем раствор сливают с осадка и фильтруют. Раствор представляет собой готовый реактив – раствор соли Na3[Co(NO2)6]. Чтобы проверить его свойства, несколькими каплями раствора действуют на соль калия: должен выпадать желтый осадок соли K2Na[Co(NO2)6] [6].
5 способ. К 10 г. ацетата кобальта прибавляют 20 г. NaNO2, растворенного в 40-50 мл. воды, и подкисляют уксусной кислотой. Полученному раствору дают постоять 1,5-2 часа и фильтруют его. В результате получается раствор Na3[Co(NO2)6][6].
6 способ.30 г. NaNO2 растворяют в 30 мл. воды при 40-50 С. К этому раствору прибавляют 10 г. Co(NO3)2 6H2O, затем малыми порциями приливают 10 мл. 50%-ной уксусной кислоты. В полученную смесь пропускают в течение 20 минут струю воздуха для удаления оксида азота.
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 [6].
1.4 Применение
Na3[Co(NO2)6] – пигмент для художественных красок и красок для росписи на стекле и фарфоре.
Комплексные соединения в организмах обычно координируются ионами переходных металлов, например Mn, Co, Fe. Содержание этих металлов в организмах очень мало, и уже из этого можно сделать предположение, что значение комплексов (доказанное прямым опытом – это почти всегда так) должно быть связано с катализом, т.к. именно активные катализаторы могут способствовать быстрым изменениям состава вещества, действуя в малых концентрациях. Также, комплексы переходных металлов могут играть роль переносчиков групп атомов и целых молекул, закреплять молекулы в определенном положении, поворачивать их, поляризовать и т.п. Металлы-комплексообразователи относятся к группе «жизненно важных», т.е. присутствуют во всех здоровых тканях человека и диапазон их концентраций практически постоянен в каждой ткани, а исключение из организма приводит к тяжелым последствиям [7].
Используют комплексные соединения для осаждения малорастворимых осадков. Ряд комплексных солей, образованных катионами тяжелых металлов и анионами комплексных кислот, малорастворимые в воде. Например, многие катионы тяжелых металлов образуют с гексацианокобальтатом (III) ярко окрашенные, малорастворимые соли, например: Ni3[Со(СN)6]2— зеленый, Со3[Се(СN)6]2—розовато-красный Na3[Co(NO2)6] – желтый и др.
Многие комплексные ионы отличаются высокой устойчивостью. Кроме того, большое число комплексных соединений имеет характерную окраску. Эти свойства комплексных соединений широко используют в качественном и количественном анализе. Например, ряд катионов обнаруживают путем образования комплексных соединений. Так, открывают ионы: К+(Кз[Со(NO2)6] — желтый осадок), Fе3+ (Fe4[Fe(CN)6]3 — синий), Fе2+ (Fe2[Fе(СN)6] —синий), Сu2+([Сu(NНз)4](ОН)2—синий и Cu2[Fe(CN)6] — красный) и другие[2].
II.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор и обоснование метода получения Na3[Co(NO2)6]
Исходя из возможностей лаборатории кафедры Общей и Неорганической Химии, был выбран 6 способ.
Способ приготовления:
Co(NO3)2 6H2O + 7NaNO2 + 2 CH3COOH=Na3[Co(NO2)6] + 2NaNO3+ 2Na(CH3COO) + 2NO + 7H2O
30 г. NaNO2 растворяют в 30 мл. воды при 40-50 С. К этому раствору прибавляют 10 г Co(NO3)2 6H2O, затем малыми порциями приливают 10 мл. 50%-ной уксусной кислоты. В полученную смесь пропускают в течение 20 минут струю воздуха для удаления оксида азота.