Experiment 15Oxalate Complexes of C

Experiment 15
Oxalate Complexes of Chromium(III) and Copper(II)

Theory

Oxalic acid, (1,2-ethanedioic acid), in the form of the dianion, functions as a bidentate ligand with many transition metal ions. For example, the Fe(III) complex is the most widely used compound in chemical actinometry (see the CHEM2111 manual). The Calcium complex is the deposit that is responsible for cataracts and kidney stones.

Chromium is an abundant element in the earth's crust. The metal is used for plating and in chrome steels. The chromates [chromium(VI)] have many industrial uses as pigments, catalysts and fungicides. Chromium(III) is a common and stable oxidation state that displays significant kinetic inertness. The most common geometry is octahedral with other shapes being quite rare.

Copper is not as abundant (68ppm compared to 122ppm for Cr). It has been known since prehistoric times and is used extensively in wiring. The usual stereochemistry is either 4 coordinate or distorted 6 coordinate with 4 short bonds and 2 long bonds in accordance with the Jahn-Teller theorem. The solid state structure of the complex with 2 oxalates depends on the cation used: for Na+ and K+ both are 6 coordinate with links from the carbonyl O to a neighbouring copper.
sodium salt potassium salt
Preparation of K3[Cr(C2O4)3].3H2O

Note: The discovery of this compound is credited to Dr Wilton George Turner who in the London winter of 1830-1831 isolated it by accident.
Turner was born in Clarendon, Jamaica in 1810 and died in the Turks Islands in 1855. He obtained a PhD from the University of Geissen in 1838 (with Justus von Liebig).
It was described thus:
This beautiful salt crystallizes in thin elongated prisms, which appear black by reflection, blue by transmitted light, and green when reduced to powder. Its solution is green and red at the same time, except by candlelight, when it is of a pure red.

Suspend 5.5 g of oxalic acid dihydrate in 10 cm 3 of cold water in a 600 cm 3 beaker. Add, in small portions with stirring, 1.8 g of potassium dichromate. CARE ! Cr(VI) is a suspected carcinogen The orange mixture soon warms up spontaneously, almost to boiling point, and a vigorous evolution of gas occurs. When the reaction has ceased, decant one half of the hot green-black liquid into a 100 cm3 beaker. (Save the other half for the next preparation.). Stir in 1.1 g of potassium oxalate monohydrate and when all the solid has dissolved add 2 cm3 of ethanol. Heat the reaction mixture on a water bath until solid begins to deposit from solution. Then add, with stirring, 5 cm3 of ethanol and cool in an ice bath. When cold, filter off the green-black solid and wash with three 5 cm3 portions of cold 2:1 ethanol/water and then with 10 cm3 ethanol (No flames). The product is dried in air and the yield calculated as a percentage based on chromium. The overall reaction is:

K2Cr2O7 + 7H2C2O4 + 2K2C2O4 → 2K3[Cr(C2O4)3].3H2O + 6CO2 + H2O
Preparation of trans-K[Cr(C2O4)2 (H2O)2].3H2O

The solution saved from the first part of the experiment contains an equilibrium mixture of the cis- and trans- isomers of the diaquabis(oxalato)chromate(III) ion. The potassium salt of the trans- isomer is purple and the cis- isomer is blue-gray. The lower solubility of the trans- isomer results in its preferential crystallization.
Slowly evaporate the solution saved, to about one half its bulk (do not boil) and allow further evaporation to occur spontaneously at room temperature. By this stage, crystals should have been deposited, which are filtered off and washed with ethanol. The product is air-dried and the yield calculated as a percentage based on chromium.
The yield is small but it is more important to isolate the pure trans- isomer than to maximize the yield.

Do not evaporate the solution to dryness.

Show your product to a demonstrator. If at the end of the lab day no product has formed, cover container and store carefully in your cupboard for the next lab session.
Preparation of K2[Cu(C2O4)2].2H2O

Prepare two solutions:-
i) Dissolve 3.1 g of potassium oxalate monohydrate in 15 cm3 of water
ii) Dissolve 2.0 g of CuSO4.5H2O in 10 cm3 of water.

Heat both solutions to about 60 °C and then slowly add the copper(II) solution to the oxalate solution with stirring. (If you reverse the order of mixing the crystals formed are usually found to be smaller). Cool the mixture in ice water and filter off the blue crystals via a weighed No.3 sintered glass crucible. Wash with 2 x 5 cm3 portions of ice-cold water and 10 cm3 of ethanol (NO FLAMES !!).
Air dry the product and determine the yield.

Show the product to your demonstrator!


(KEEP THE K2[Cu(C2O4)2].2H2O FOR NEXT WEEK'S LAB)


Write an equation for the preparation and calculate the percentage yield based on the quantity of copper sulfate crystals used.

Questions

Draw the structures of the cis- and trans- diaquabisoxalatochromate(III) ions.
The trioxalatochromate ion is also a mixture of i

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การทดลองที่ 15
ออกซาเลตคอมเพล็กซ์โครเมียม (III) และทองแดง (II) ทฤษฎีออกซาลิกกรด (กรด 1,2-ethanedioic) ในรูปแบบของ dianion ที่ทำหน้าที่เป็นแกนด์ bidentate กับไอออนของโลหะหลายเปลี่ยนแปลง ยกตัวอย่างเช่น Fe (III) ที่ซับซ้อนคือสารประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใน actinometry เคมี (ดูคู่มือ CHEM2111) ที่ แคลเซียมที่ซับซ้อนเป็นเงินฝากที่มีหน้าที่รับผิดชอบต้อกระจกและนิ่วในไต. โครเมี่ยมเป็นองค์ประกอบมากมายในเปลือกโลก โลหะที่ใช้สำหรับชุบและเหล็กโครเมี่ยม Chromates [โครเมียม (VI)] มีใช้ในอุตสาหกรรมเป็นจำนวนมากสีตัวเร่งปฏิกิริยาและสารฆ่าเชื้อรา โครเมียม (III) เป็นเรื่องธรรมดาและมีเสถียรภาพสถานะออกซิเดชันที่แสดงการเคลื่อนไหวอย่างมีนัยสำคัญความเฉื่อย รูปทรงเรขาคณิตที่พบมากที่สุดคือแปดด้านที่มีรูปร่างอื่น ๆ ที่เป็นค่อนข้างหายาก. ทองแดงไม่เป็นที่อุดมสมบูรณ์ (68ppm เมื่อเทียบกับ 122ppm สำหรับ Cr) มันได้รับการรู้จักกันมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์และมีการใช้อย่างกว้างขวางในการเดินสายไฟ สเตอริโอปกติคือทั้ง 4 ประสานงานหรือบิดเบี้ยว 6 ประสานงานกับ 4 พันธบัตรระยะสั้นและยาว 2 พันธบัตรสอดคล้องกับทฤษฎีบท Jahn-Teller โครงสร้างของรัฐที่มั่นคงของการที่ซับซ้อนมี 2 ออกซาเลตขึ้นอยู่กับไอออนที่ใช้:. นา + และ K + ทั้งสองมี 6 ประสานงานกับการเชื่อมโยงจากคาร์บอนิล O เพื่อทองแดงเพื่อนบ้านเกลือโซเดียมโพแทสเซียมเกลือเตรียม K3 [Cr (C2O4) 3] 3H2O . หมายเหตุ: การค้นพบของสารนี้เป็นเครดิตไปยังดรวิลตันจอร์จเทอร์เนอใครในช่วงฤดูหนาวของลอนดอน 1830-1831 แยกมันโดยบังเอิญเทอร์เนอร์เกิดในคลาเรนดอนจาไมก้าใน 1810 และเสียชีวิตในหมู่เกาะเติร์กใน 1855 เขาได้รับ . ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัย Geissen ขึ้นในปี 1838 (ที่มี Justus ฟอน Liebig) มันก็อธิบายได้ดังนี้: เกลือแห่งนี้ตกผลึกในปริซึมยาวบางซึ่งปรากฏสีดำจากการสะท้อน, สีฟ้าด้วยแสงส่งและสีเขียวเมื่อลดลงไปผง วิธีการแก้ปัญหาของมันคือสีเขียวและสีแดงในเวลาเดียวกันยกเว้นใต้แสงเทียนเมื่อมันเป็นสีแดงบริสุทธิ์. ระงับ 5.5 กรัม dihydrate กรดออกซาลิใน 10 ซม. 3 ของน้ำเย็นใน 600 ซม. 3 ถ้วยแก้ว เพิ่มในส่วนเล็ก ๆ กับกวน 1.8 กรัมของโพแทสเซียมไดโครเม ดูแล! Cr (VI) เป็นสารก่อมะเร็งที่ต้องสงสัยว่าผสมสีส้มเร็ว ๆ นี้อุ่นขึ้นตามธรรมชาติเกือบถึงจุดเดือดและวิวัฒนาการแข็งแรงของก๊าซที่เกิดขึ้น เมื่อเกิดปฏิกิริยาได้หยุดค่อยๆรินเพียงครึ่งหนึ่งของของเหลวสีเขียวสีดำร้อนลงในบีกเกอร์ 100 cm3 (ประหยัดอีกครึ่งหนึ่งสำหรับการเตรียมการต่อไป.) ผัดใน 1.1 กรัมของโพแทสเซียมออกซาเลต monohydrate และเมื่อทุกของแข็งที่ละลายในน้ำได้เพิ่ม 2 cm3 ของเอทานอล ความร้อนผสมปฏิกิริยาในอ่างน้ำจนแข็งเริ่มที่จะฝากเงินจากการแก้ปัญหา จากนั้นเพิ่มกับกวน 5 cm3 ของเอทานอลและเย็นในอ่างน้ำแข็ง เมื่อเย็นกรองปิดสีเขียวสีดำที่เป็นของแข็งและล้างด้วยสาม 5 cm3 ส่วนของความหนาวเย็น 2: 1 เอทานอล / น้ำแล้วมี 10 cm3 เอทานอล (ไม่มีเปลวไฟ) ผลิตภัณฑ์ที่แห้งในอากาศและผลผลิตที่ได้คำนวณเป็นเปอร์เซ็นต์ซึ่งเป็นไปตามโครเมี่ยม ปฏิกิริยาโดยรวมเป็น: K2Cr2O7 + + 7H2C2O4 2K2C2O4 → 2K3 [Cr (C2O4) 3] .3H2O + 6CO2 + H2O เตรียม Trans-K [Cr (C2O4) 2 (H2O) 2] .3H2O วิธีการแก้ปัญหาที่บันทึกไว้จากส่วนแรก การทดลองมีส่วนผสมสมดุลของสารอินทรีย์ cis- และทรานส์ของ diaquabis (oxalato) โคร (III) ไอออน โพแทสเซียมเกลือของ isomer ทรานส์เป็นสีม่วงและ isomer cis- เป็นสีฟ้าเทา การละลายที่ต่ำกว่าของทรานส์ isomer ผลในการตกผลึกพิเศษของตน. ค่อยๆระเหยแก้ปัญหาที่บันทึกไว้ไปประมาณครึ่งหนึ่งเป็นกลุ่ม (ไม่เดือด) และอนุญาตให้มีการระเหยต่อไปที่จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติที่อุณหภูมิห้อง โดยขั้นตอนนี้ผลึกควรจะได้รับการฝากซึ่งจะถูกกรองออกและล้างด้วยเอทานอล ผลิตภัณฑ์ที่มีอากาศแห้งและผลผลิตที่ได้คำนวณเป็นเปอร์เซ็นต์ซึ่งเป็นไปตามโครเมียม. อัตราผลตอบแทนที่มีขนาดเล็ก แต่ก็มีความสำคัญมากขึ้นในการแยก isomer ทรานส์บริสุทธิ์กว่าเพื่อเพิ่มผลผลิต. อย่าระเหยวิธีการแก้ความแห้งกร้าน. แสดงผลิตภัณฑ์ของคุณ การสาธิต . ถ้าในตอนท้ายของวันที่ห้องแล็บไม่มีสินค้ามีรูปภาชนะฝาครอบระมัดระวังและเก็บในตู้ของคุณสำหรับการทดลองต่อไปเตรียม K2 [Cu (C2O4) 2] .2H2O เตรียมสองโซลูชั่น: - i) ละลาย 3.1 กรัม โพแทสเซียม monohydrate ออกซาเลตใน 15 cm3 น้ำii) การละลาย 2.0 กรัม CuSO4.5H2O 10 cm3 น้ำ. ความร้อนแก้ปัญหาทั้งสองไปประมาณ 60 องศาเซลเซียสและจากนั้นค่อยๆเพิ่มทองแดง (II) การแก้ปัญหาเพื่อแก้ปัญหาออกซาเลตกับกวน (ถ้าคุณกลับคำสั่งของการผสมผลึกที่เกิดขึ้นมักจะพบว่ามีขนาดเล็ก) ปผสมในน้ำน้ำแข็งและกรองออกผลึกสีฟ้าผ่านการชั่งน้ำหนักครั้งที่ 3 เบ้าหลอมแก้วเผา ล้างด้วย 2 x 5 cm3 ส่วนของน้ำเย็นและ 10 cm3 ของเอทานอล (เปลวไฟ NO !!). อากาศแห้งผลิตภัณฑ์และการกำหนดอัตราผลตอบแทน. แสดงผลิตภัณฑ์เพื่อสาธิตคุณ! (เก็บ K2 [Cu (C2O4) 2 ] .2H2O สำหรับห้องปฏิบัติการสัปดาห์ถัดไป'S) เขียนสมการในการจัดทำและการคำนวณอัตราผลตอบแทนร้อยละขึ้นอยู่กับปริมาณของผลึกคอปเปอร์ซัลเฟตที่ใช้. คำถามที่วาดโครงสร้างของ cis- และทรานส์ diaquabisoxalatochromate (III) ไอออน. ไอออน trioxalatochromate คือ นอกจากนี้ยังมีส่วนผสมของฉัน