Синтез и изучение свойств оксалатного комплекса хрома

Оглавление
Введение
2.Литературный обзор
2.1 Общие сведения о хроме
2.2 Химические свойства хрома
2.3 Хром (III) и его соединения
2.4. Оксалат — ион щавелевой кислоты
2.5. Триоксалатохромат(III) калия К3[Сr(С2О4)3] • nН2О
2.6. Хелатный эффект.
2.7 Токсичность
2.7.1 Хром и его соединения
2.7.1.Щавелевая кислота и ее соли (оксалаты)
2.9.Применение
2.8.Методики получения
2.8.1Методика получения K3[Cr(C2O4)3]: доктора Уилтона Джорджа Тернера.
2.8.3. Методика получения K3[Cr(C2O4)3]*3H2O
3. Экспериментальная часть
3.1 Получение K2C2O4 по методике 2.8.4
3.2Получение K3[Cr(C2O4)3]*3H2O по методике 2.8.3
3.3.1. Индетификация с помощью реакций.
4.Выводы и заключение.
5. Список используемой литературы

2.1 Общие сведения о хроме
Простые вещества, образованные переходными элементами, являются металлами (число валентных электронов в их атомах заметно меньше числа валентных орбиталей).
Хром является одним из наиболее распространенных химических элементов благодаря своим физическим свойствам (высокой температуре плавления, инертности к воздействию агрессивных сред, высокому сродству к кислороду). . Впервые хром был выделен из минерала крокоита (хромата свинца) в 1797 г. Л. Н. Вокеленом [1]. Хром содержится в земной коре в колличестве 0,002% (масс.). Богатые месторождения хрома на Урале, там он встречается в виде хромистого железняка FeO*. Хром представляет собой твердый, белый, блестящий металл, плавящийся при 1890˚C, его плотность — 7,19г/. При комнатной температуре хром устойчив к воде и воздуху, но растворим в соляной и серной кислотах с выделением водорода. После обработки холодной концентрированной азотной кислотой становится пассивным[2].
...

2.2 Химические свойства хрома
Хром относится к главной d-группе переходных элементов, у которых d-орбитали заполнены лишь частично. Это обусловливает способность хрома образовывать парамагнитные соединения, его переменную валентность и окраску многих соединений. [1]. Как правило, в соединениях хром имеет следующие степени окисления: +2, +3, +6. Кроме этого существуют и другие соединения, в которых хром проявляет совершенно иную степень окисления, а именно: +1, +4, +5. Характерной особенностью хрома как переходного элемента d-группы является способность к образованию многочисленных комплексных соединений с различными структурой, валентностью и типами связей. Хромприобычныхусловиях– инертныйметалл, принагреваниистановитсядовольноактивным.
Он может взаимодействовать с:

2.4. Оксалат — ион щавелевой кислоты
Оксалат ион (Рисунок 5)- бесцветный ион; и соответствующая ему щавелевая кислота H2C2O4 (Рисунок 6) —твердое вещество, кристаллизующиеся с двумя молекулами воды H2C2O4*2Н2О. Эта кислота двухосновная, средней силы: pK1=1,42, pK2=4.46. Оксалаты щелочных металлов растовряются в воде, другие растворяются только в кислотах. Для оксалат-иона характерна способность комплексообразования с элементами IV и VI групп периодической системы: олова, молибдена, вольфрама и катионов семейства железа. Щавелевая кислота и оксалаты являются восстановителями. Сильными оксислителями они окисляются до СО2:

Реакции оксалат-иона:
1. Нитрат серебра осаждает из нейтральных растворов белый творожистый осадок оксалата серебра Ag2C2O3, растворимый в HNO3 и аммиаке.
2. Хлорид бария осаждает белый осадок оксалата бария BaC2O4, растворимый в сольной и азотной кислотах на холоду и при кипячении в уксусной и избытке щавелевой кислот.

2.6. Хелатный эффект.
Рассматриваемый мною комплекс является хелатным. Циклические или хелатные комплексы представляют собой особый класс комплексных соединений, образуемых полидентантнымилигандами. Они содержат би- или полидентатныйлиганд, который как бы захватывает центральный атом подобно клешням рака (Рисунок 8):
М—атом металла
←донорно-акцепторное взаимодействие [2]
Рисунок 8. Хелатный эффеткт.
Термин хелатный эффект относится к повышенной устойчивости комплексных систем, содержащих одно или более внутрикомплексное кольцо, по сравнению с устойчивостью системы, которая структурно сходна, но не содержит внутрикомплексных циклов.[8] Этот термин ввел Т. Шварценбах в 1952г. Для того, чтобы отразить явление относительно более высокой устойчивости хелатов металлов с монодентатнымилигандами или с хелатообразующими лигандами, но с меньшим числом хелатных циклов, содержащих те же донорные атомы.
...

2.7.1 Хром и его соединения
Хром - микроэлемент в организме животных и растений. Металлический Cr и его соединения Cr(II) менее токсичны, чем соединения Cr(IV) и Cr(III). Тяжелые металлы, в том числе и хром, опасны для окружающей среды и человека тем, что они обладают способностью накапливаться в организмах и вмешиваться в метаболический цикл. Соединения Cr вызывают местное раздражение кожи и слизистых, приводящее к язвам, поражению органов дыхания вплоть до развития плевмосклероза Они способны быстро изменять свою химическую форму при переходе из одной среды в другую, не подвергаясь биохимическому разложению, а также вступают в многочисленные химические реакции друг с другом и с биологически важными неметаллами. Обще-токсическое действие сказывается на работу печени,, почек, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы. Аллергическое действие проявляется признаками схожими с бронхиальной астмой.
...

2.8.Методики получения
2.8.1Методика получения K3[Cr(C2O4)3]: доктора Уилтона Джорджа Тернера.
Для получения необходимо 5,5г дигидрата щавелевой кислоты смешать с холодной воды в стакане объемом 600 мл. Затем небольшими порциями при перемешивании добавлять 1,8г дихромата калия. При этом раствор быстро и спонтанно нагревается почти до температуры кипения, происходит интенсивное выделение газа. Когда реакция прекратится, необходимо декантировать половину горячей зелено-черной жидкости в стакан объемом 100 мл. (Вторую половину необходимо приберечь для получения транс-изомера). После необходимо размешать 1,1 г моногидрата оксалата калия и, когда все твердое вещество растворится, добавить 2 мл этанола. Нагревать реакционную смесь на водяной бане до тех пор, пока твёрдое вещество не начнет осаждаться из раствора. Затем при перемешивании добавлять 5 мл этанола и охлаждать на ледяной ванне.
...

3. Экспериментальная часть
3.1 Получение по методике 2.8.4
№
Реактив
М (г/моль)
n (моль)
Физические свойства
1

90
0,23
Белые кристаллы, , ,
2

138
0,20
Белые кристаллы, ,

В горячий раствор 20,7г Н2С2О4*2Н2О в 46 мл воды вносили маленькими порциями при перемешивании 27,6г К2СО3 . Происходило активное выделение углекислого газа. Раствор фильтровали, фильтрат упаривали при до образования кристаллической пленки и охлаждали Выпавшие кристаллы отфильтровали на воронке Бюхнера и промыли 10-15мл воды. Раствор упаривали и кристаллизовали. Вещество сушили на воздухе.
3.2Получение по методике 2.8.1-2.8.2

№
Реактив
M (г/моль)
n(моль)
Физические свойства
1

294
0,004
Оранжевые кристаллы, , ,
2

90
0,043
Белые кристаллы, , ,
3

166
0,005
Бесцветные кристаллы

В стакане объемом 600 мл смешали 3,87г щавелевой кислоты с холодной воды. Затем небольшими порциями при перемешивании добавляли 1,17 г дихромата калия. При этом раствор быстро нагрелся и происходило интенсивное выделение газа.
...

3.3.1. Индетификация с помощью реакций.
В процессе идентификации были проведены следующие реакции:
1) 2K3[Cr(C2O4)3] + 6NH3(aq) + (9-x)H2O = 2[Cr(OH)6-x](x-3)↓+ 3(NH4)2C2O4 + 3K2C2O4
Получаем раствор желто-зеленого цвета
С транс-изомером не делала
2) 2K3[Cr(C2O4)3] + 3Na2S + 3H2O = 3K2C2O4 + Cr­­(OH)3↓+ 3H2S↑ + Na2C2O4
Получаем раствор бело-зеленого цвета и сильное выделение газа.
С транс-изомером не делала
3)
K(Cr(C2O4)2(H2O)2) + 3KOH = Cr(OH)3 + 2H2O + 2K2C2O4
Получаем раствор зеленого цвет, с цис-изомером раствор более бледный.
4)
Получаем раствор желтого цвета с цис-изомером, песчаного с транс – изомером.
5)
K[Cr(C2O4)2 (H2O)2]*3H2O
Цвет раствора не изменился в обоих случаях
3.3.2.Индетификация вещества ИК-спектром в области 4000-400.
Для идетификации веществ ИК- спектром мы смешали и измельчили 0,0015г предварительно взвешенного полученного вещества (Фотография 1) с 0,45 KBr в агатовой ступке. После чего собрали прибор, в который засыпали полученную смесь.
...