Tris(acetylacetonato)cobalt(III)

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1 Tris(acetylacetonato)cobalt(III) [Co(C5H7)3] Cobalt(III)acetylacetonat Zürich, 7. November 004 Raphael Aardoom, ACP

2 1 Synthese 1.1 Methode [1] Cobalt(II)carbonat reagiert mit Acetylaceton in Gegenwart von Wasserstoffperoxid zu Cobalt(III)- acetylacetonat. 1. Reaktionsgleichungen Reduktion: 1 + H + e = H + H E 0 = V xidation: Co + 3+ = Co + e Redoxreaktion: Co + H + H = Co + H E 0 = V E 0 = V CoC H Co + 4 H + C Abb. 1. Synthese von Cobalt(III)acetylacetonat. 3+ [ Co ( C5H 7 ) ] + 4H + Co + 6C5H 8 + H = + C Ausführung In einem 50 ml Zweihalskolben wurden Cobalt(II)carbonat (1.00 g, 8.4 mmol) und Acetylaceton (8 ml, 78 mmol) auf C erhitzt. Unter Rühren wurde 10 %-ige Wasserstoffperoxidlösung (1 ml, 35 mmol) tropfenweise zugegeben (während 45 min). In der resultierenden grünen Flüssigkeit hatten sich dunkelgrün bis schwarze Kristalle gebildet. Die Mischung wurde gekühlt (Eis-Kochsalz-Bad) und filtriert. Die Kristalle wurden bei 110 C getrocknet (48h im Wärmeschrank) und in siedendem Toluol (10 ml) gelöst. Dann wurde Hexan (60 ml) zugegeben und die Mischung wurde gekühlt (Eis-Kochsalz- Bad), filtriert und an der Luft getrocknet. Ausbeute: 1.91 g (64 %) Lit. [1]: %

3 o C AN AUS 500 ml AN AUS 0 o 0 o 0 U/min Skizze der Apparatur: 7 o NS14 LaboBib Abb.. Apparatur zur Synthese von Cobalt(III)acetylacetat. Charakterisierung.1 Experimentell bestimmte Werte Aussehen: Löslichkeit: dunkelgrüne Kristalle löslich in organischen Lösungsmitteln; unlöslich in H Schmelzpunkt: 1 C Lit. [1]: 13 C UV/VIS: 1 mm in Aceton Λmax (nm) ε (M -1 cm -1 ) mm in Aceton Λmax (nm) ε (M -1 cm -1 ) IR: (ATR-FT-IR, cm -1 ) Lit. []: 3000 w C-H3 999 w 91 w C-H3 93 w 1564 s C= 1575 s 150 s C= 150 s 141 m C 145 m 1357 s CH s 177 m C-C 180 m 1191 m C-H 119 m 1013 m C-CH m 934 m C-CH3 937 m 69 m Co- 694 m 673 m C-CH3 676 m 1 H-NMR: (00 MHz, CDCl3) δ Lit. [3]: 5.57 (s, 1H, CH) (s, 6H, CH3).15 3

4 . Nicht experimentell bestimmte Werte [4] Bruttoformel: C15H1Co6 Molmasse: g mol -1 Struktur: Co Abb. 3. ktaedrische Struktur von [Co(acac)3]. 3 Analyse 3.1 Methode [5] [6] Cobalt wird nach Nassaufschluss des Komplexes mit konzentrierter Schwefelsäure / Salpetersäure / Salzsäure komplexometrisch als [Co(edta)] - bestimmt. 3. Reaktionsgleichungen [Co 3+ (C 5 H 7 ) 3 ] conc. H S 4, HN 3, HCl 300 C, 4 h Co + Co + Na H edta * H [Co(edta)] - + H + + Na Ausführung In einen 50 ml Dreihalskolben wurde Cobalt(III)acetylacetonat ( g) sowie eine Mischung aus Salpetersäure und Schwefelsäure (7 ml, 1:1) gegeben und unter Rückfluss erhitzt (ca. 00 C). Die entstehenden Gase wurden in eine Natriumhydroxidlösung geleitet. Da sich die Lösung nach 3 h zwar rosa gefärbt hatte, aber noch Feststoff vorhanden war, wurde noch conc. Salzsäure (10 ml) zugegeben. Nach weiteren 60 min Kochen war die Lösung klar. Die Lösung wurde nach dem Abkühlen mit H auf 100 ml verdünnt. 10 ml davon wurden mit conc. Ammoniak auf einen ph-wert von ca. 8 gebracht. Es wurde eine Spatelspitze Indikator (Murexid) zugegeben und mit 0.01 M edta-lösung bis zum Umschlagpunkt von gelb nach violett titriert. 3.4 Resultate Messung Nr. Einwaage Co gefunden Abw. Vom 0.01 M edta (ml) Massen-% Co [Co(acac) 3 ] (g) (mg) Mittelwert (%) Mittelwert Massen-% Co % Streuung der Einzelmessung 0.06 % Streuung der Mittelwerte 0.04 % 4

5 3.5 Fehlerabschätzung [6] Cobaltbestimmung VB Volumen der Bürette Ablesefehler der Bürette ± 0.10 ml 10 ml ± 0.8 ml Eichfehler der Bürette ± 0.03 ml Ablesefehler bei Endpunktbestimmung ± 0.15 ml ± 0.8 ml VP Volumen der Pipette Ablesefehler der Pipette ± 0.1 0ml 10 ml ± 0.18 ml Eichfehler der Pipette ± 0.03 ml Auslauffehler der Pipette ± 0.05 ml ± 0.18 ml VMK Volumen des Messkolbens Ablesefehler des Messkolbens ± 0.10 ml 100 ml ± 0.. ml Eichfehler des Messkolbens ± 0.10 ml ± 0.0 ml Masse des Komplexes g ± g Massenprozent Cobalt (%) VB ( l) c = edta 1 1 ( mol l ) M ( Co) ( g mol ) m K V V edta P ( g) K P MK = c VB V M ( Co) m V MK Fehlerabschätzung: VMK VB VMK VB VMK VB VMK VB V Co = cedta M ( Co) = = 0.31% P 4 Diskussion Synthese Die Synthese konnte ohne Probleme der Vorschrift entsprechend durchgeführt werden. Beim Umkristallisieren wurde jedoch Toluol statt Benzol sowie Hexan statt Heptan eingesetzt. Analyse Massen-% Massen-% Fehlerabschätzung Abweichung Element (berechnet) (gefunden) Analysemethode (%) gef.-ber. (%) Co ± Die experimentelle Streuung ist für das analysierte Co kleiner als der maximale theoretische Fehler der Analysemethode. Es wurden somit signifikante Resultate erhalten. 5

6 5 Sicherheit und Ökologie [7] Substanz Bemerkungen Giftklasse Acetylaceton entzündlich, gesundheitsschädlich 4 Ammoniak ätzend, umweltgefählich Cobaltcarbonat gesundheitsschädlich edta-lösung reizend, umweltgefählich 4 Hexan leichtentzündlich, gesundheitsschädlich reizend, umweltgefährlich, 4 erbgutverändernd Natriumhydroxid ätzend, umweltgefählich 3 Salpetersäure (conc.) ätzend, brandfördernd, Dämpfe nicht inhalieren Salzsäure (conc.) ätzend,reizt die Atmungsorgane Schwefelsäure (conc.) ätzend Toluol leichtentzündlich, gesundheitsschädlich 4 Wasserstoffperoxid ätzend 3 6 Literaturverzeichnis [1] Moeller, T. Inorganic Syntheses, Vol. V, M c Graw-Hill, New York, 1957, S [] SDBSWeb: ( ). [3] Juranic, N. Inorg. Chim. Acta 1984, 87, L37. [4] Lide, D.R. Handbook of Chemistry and Physics on CD-RM, CRC Press, 00. [5] Mezzetti, A. Anleitung zum Praktikum in rganischer Anorganischer Chemie II, Zürich, 004. [6] Jander, G.; Blasius, E. Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, S. Hirzel, Stuttgart, 1995, S [7] Fluka-Katalog 003/004, Fluka Chemie GmbH,