Tris(acetylacetonato)eisen(III)

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1 Praktikum rg. und Anorg. Chemie II DCHAB Wintersemester 04/05 Zürich, den 15. November 2004 Tris(acetylacetonato)eisen(III) [Fe(acac) 3 ] Fe 1

2 1. SYNTHESE 1.1 Methode [1] Eisen(III)chlorid wird mit Ammoniak zu Eisen(III)hydroxid umgesetzt, welches mit Acetylaceton zu Tris(acetylacetonato)eisen(III) reagiert. 1.2 Reaktionsgleichung FeCl NH H 2 Fe(H) Cl + 3 NH 4 + Fe(H) Hacac [Fe(acac) 3 ] + 3 H 2 Fe(H) 3 + H 3 C Rückfluss 3 Fe 30 min H 3 C + 3 H 2 C 5 H 8 2 C 15 H 21 Fe g/mol g/mol g/mol Abb. 1.: Synthese von Tris(acetylacetonato)eisen(III). 1.3 Ausführung [1] Synthese von Tris(acetylacetonato)eisen(III) Eisen(III)chloridhexahydrat (4.318 g, mmol, 1.00 eq) wurde in Wasser (3.9 ml) in einem 100 mlbecherglas unter leichtem Erwärmen gelöst. Dann wurde langsam konz. AmmoniakLösung (6 ml) unter Rühren hinzugefügt und 15 min auf 100 C erwärmt (siehe Abb. 2). Danach wurde der braunrote Feststoff (Fe(H) 3 ) abgenutscht und mit Wasser gewaschen. Das feuchte Eisen(III)hydroxid wurde in einen 100 mldreihalsrundkolben transferiert und Acetylaceton (7.770 g, mmol, 4.86 eq) hinzugefügt. Die Mischung wurde 30 min am Rückfluss erhitzt (siehe Abb. 3). Nun wurde die tiefrote Lösung abgekühlt und die entstandenen dunkelroten Kristalle abgenutscht. Das Produkt wurde aus Ethanol umkristallisiert und die Kristalle 20 h an der Luft und dann 10 min im Trockenschrank getrocknet. Ausbeute: g (13.87 mmol, 87 %) Lit. [1]: 90 % 2

3 RD14 RD14 Laborprotokoll Versuch 2 45 o 45 o Rückfluss 15 o NS14 15 o NS ml Ölbad LaboBib 0 U/m in AN AN 300 LaboBib 0 U/m in A N A N o C AUS AUS o C AUS A US Abb. 2: Apparatur 1. Abb. 3: Apparatur CHARAKTERISIERUNG 2.1 Experimentell bestimmte Werte Aussehen: Löslichkeit: Dunkelrote Kristalle. Gut löslich in polaren org. Lösungsmitteln, schlecht löslich in Wasser. Zersetzungspunkt: 177 C Lit. [1]: 175 C UV/VIS : g/l in Aceton ( M) (Lit. [2] λ max / nm ε/ (M 1 cm 1 ) ) IR: Feststoff IR, mit dem ATRFTIR aufgenommen. Wellenzahl/ cm 1 Lit.[3] Wellenzahl/ cm (w) 2920 (w) 1563 (s) 1572 (v) 1516 (v) 1527 (v) 1418 (m) 1423 (m) 1349 (v) 1363 (s) 1271 (v) 1276 (s) 1014 (m) 1024 (m) 927 (s) 931 (m) 801 (m) 802 (w) 770 (m) 772 (w) 665 (m) 666 (m) 3

4 2.2 Nicht experimentell bestimmte Werte Bruttoformel: C 15 H 21 Fe 6 Molmasse: g/mol Struktur: Fe Abb. 4: [Fe(acac) 3 ] hat eine oktaedrische Struktur. Die Liganden sind oktaedrisch um das Eisen(III)Ion koordiniert, der Komplex ist paramagnetisch. [1] Das Eisen(III)Ion besitzt eine d 5 Elektronenkonfiguration. [Fe(acac) 3 ] ist somit ein 17ElektronenKomplex. 3. ANALYSE 3.1 Methode Eisen wird nach dem Nassaufschluss des Komplexes mit konzentrierter Schwefelsäure, Salpetersäure und Salzsäure komplexometrisch mit dem Indikator Tiron als [Fe(EDTA)] bestimmt. 3.2 Reaktionsgleichung [Fe(acac) 3 ] conc. H 2 S 4 / HN 3 / HCl 2 h Fe 3+ (aq) Fe 3+ (aq) Na 2 H 2 EDTA Tiron [Fe(EDTA)] 4

5 3.3 Ausführung [4] [5] In einen KjeldahlKolben wurde der Eisenkomplex (1.048 g, mmol), konzentrierte Schwefelsäure (6 ml), Salpetersäure (3 ml) und Salzsäure (2 ml) gegeben. Die Suspension wurde bis zum Sieden des Gemisches erhitzt, wobei braune Stickoxide freigesetzt wurden. Immer wieder wurde von den drei Säuren hinzugegeben, bis nach 2 h eine klare hellgelbe Lösung vorlag. Die Lösung wurde nach dem Abkühlen mit Ammoniak auf ph 2 gebracht und auf 100 ml verdünnt. Dann wurden Proben von jeweils 25 ml nach Zugabe einiger Tropfen einer 2 %igen TironLösung (Indikator) mit 0.1 M EDTA (KomplexonIII)Lösung bis zum Farbumschlag von grün nach gelb titriert. 3.4 Resultate Messung Nr. 0.1 M EDTA (ml) Fe gefunden (mg) Massen% Fe Abw. vom Mittelwert (%) Mittelwert Massen% Fe % Streuung der Einzelmessung % Streuung der Mittelwerte % 3.5 Fehlerabschätzung V B Volumen der Bürette 7.42 ± 0.13 ml Ablesefehler der Bürette Eichfehler der Bürette ± 0.10 ml ± 0.03 ml ± 0.13 ml V P Volumen der Pipette ± ml Ablesefehler der Pipette Eichfehler der Pipette ± 0.03 ml ± ml ± ml V MK Volumen des Messkolbens ± 0.20 ml Ablesefehler des Messkolbens Eichfehler des Messkolbens ± 0.10 ml ± 0.10 ml ± 0.20 ml m K Masse des Komplexes ± g cedta M ( Fe) VMK Massenprozent Eisen (%) = = cedta M ( Fe) VMK Fehlerabschätzung: VMK VMK VMK VMK V Fe = cedta M ( Fe) m K = = 0.25 % P 5

6 4. DISKUSSIN Synthese Die Synthese verlief im Grossen und Ganzen unproblematisch, nur das quantitative Transferieren z.b. des Eisen(III)hydroxids in ein anderes Gefäss zur weiteren Umsetzung zum Komplex war schwierig, trotzdem wurde das Produkt mit einer guten Ausbeute erhalten. Analyse Element Massen% Massen% Fehlerabschätzung Abweichung gefundenberechnet (berechnet) (gefunden) Analysenmethode (%) (%) Fe ± Die experimentelle Streuung ist für das analysierte Nickel kleiner als der maximale theoretische Fehler der Analysenmethode. Das bedeutet, dass signifikante Resultate erhalten wurden. Der berechnete Wert liegt innerhalb der Streuung, es liegen also keine systematischen Fehler vor. 5. SICHERHEIT UND ÖKLGIE [6] Substanz Bemerkung Giftklasse Acetylaceton Entzündlich; gesundheitsschädlich beim Verschlucken. 4 Ammoniak Entzündlich; giftig beim Einatmen; verursacht 2 Verätzungen; WGK 3 (sehr giftig für Wasserorganismen). Eisen(III) acetylacetonat Eisen(III)chlorid Gesundheitsschädlich beim Einatmen, Verschlucken und Berührung mit der Haut; Verdacht auf krebserzeugende Wirkung; Gefahr ernster Augenschäden; WGK 3 (sehr giftig für Wasserorganismen). Gesundheitsschädlich beim Verschlucken; verursacht Verätzungen LITERATURVERZEICHNIS [1] M. K. Chaudhuri, S. K. Ghosh, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1983, 839. [2] Sadtler Standard Spectra, Sadtler Research Laboratories Inc [3] Integrated spectral Database for organic compounds SDBS, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki, Japan, bes [4] A. Mezzetti, Anleitung zum Praktikum in rganischer und Anorganischer Chemie Teil 2, Zürich, [5] G. Schwarzenbach, H. Flaschka, Die komplexometrische Titration, 5. Auflage, Enke Verlag, Stuttgart, 1965, S [6] FlukaKatalog 2003/2004, Fluka Chemie GmbH,