Kaliumdioxalatocuprat(II)- dihydrat K[Cu(C4)]H Zürich, 17. November 004 Raphael Aardoom, ACP
300 o C 00 50 150 50 ml 100 A N AUS AN AUS 1000 50 ml 0 U/min 1500 50 750 500 1 Synthese 1.1 Methode [1] Kupfer(II)sulfat-pentahydrat und Kaliumoxalat-monohydrat reagieren in wässriger Lösung zu Kaliumdioxalatocuprat(II)-dihydrat. 1. Reaktionsgleichungen CuS + K S 4 + K C4 = K[ Cu( C4 ) ] 4 - CuS 4 + K C 4 K + + Cu + K S 4 Abb. 1. Synthese von Kaliumdioxalatocuprat(II). 1.3 Ausführung In einem 50 ml Birnenkolben wurde eine Lösung von Kupfersulfat-pentahydrat (3.00 g, 1 mmol) in Wasser (10 ml) auf 90 C erhitzt und einer Lösung von Kaliumoxalat-monohydrat (9.00 g, 49 mmol) in Wasser (30 ml) zugegeben, welche ebenfalls auf 90 C erhitzt worden war. Die resultierende Lösung wurde gekühlt (Eisbad). Die entstandenen hellblauen Kristalle wurden abfiltriert, mit kaltem Wasser (ca. 15 ml) gewaschen und im Exsikkator über CaCl getrocknet (48 h). Ausbeute: 3.48 g (8 %) Lit. [1]: 97 % Skizze der Apparatur: LaboBib Abb.. Apparatur zur Synthese von Cobalt(III)acetylacetat.
Charakterisierung.1 Experimentell bestimmte Werte Aussehen: hellblaue Kristalle Löslichkeit: schlecht löslich in organischen Lösungsmitteln; löslich in H Schmelzpunkt: Wasserverlust: 150 C Lit. [1]: 150 C Zersetzung; 65 C 60 C UV/VIS: 1 mm in Wasser max (nm) (M -1 cm -1 ) 98 860 IR: (ATR-FT-IR, cm -1 ) Lit. []: 3384 w H 3400 m 1664 s C= 1660 s 1633 s C= 1630 s 141 s -C - 1405 s 178 s C- 175 s 90 w 895 m 860 w C- 860 m 800 m 800 s 661 w Leitfähigkeit: Zellkonstante: 0.78 cm -1 Lösungsmittel: Wasser Konz. [M] 0.01.61 0.001 0.316 0.0001 0.0435 Leitfähigkeit [ms] Molare Grenzleitfähigkeit: 0.4 S cm mol -1 Leitfähigkeit 0.38 0.36 Molare Leitfähigkeit [S cm mol -1 ] 0.34 0.3 0.3 0.8 0.6 0.4 0. 0. 0.0100 0.0090 0.0080 0.0070 0.0060 0.0050 0.0040 0.0030 0.000 0.0010 0.0000 Konzentration [M] 3
. Nicht experimentell bestimmte Werte [3] Bruttoformel: C4H4CuK10 Molmasse: 353.81 g mol -1 Struktur: - Cu Abb. 3. Tetraedrische Struktur von [Cu(C4)] -. 3 Analyse 3.1 Methode [4] [5] Kupfer wird nach Nassaufschluss des Komplexes mit konzentrierter Schwefelsäure komplexometrisch als [Cu(edta)] - bestimmt. 3. Reaktionsgleichungen K [Cu(C 4 ) ] conc. H S 4 300 C, 1 h Cu + Cu + Na H edta * H [Cu(edta)] - + H + + Na + 3.3 Ausführung In einen Kjedahlkolben wurde Kaliumdioxalatocuprat(II) (0.6391 g, 1.8 mmol) und konz. Schwefelsäure (10 ml)gegeben. Die entstandene hellblaue Lösung wurde auf ca. 300 C erhitzt. Nach 1 h war die Lösung hellgrün klar, nach Abkühlen farblos klar. Die Lösung wurde nach dem Abkühlen mit H auf 100 ml verdünnt. 10 ml davon wurden mit konz. Ammoniak auf einen ph-wert von ca. 8 gebracht. Dann 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 Cu gefunden Abw. Vom 0.01 M edta (ml) Massen-% Cu K [Cu(C 4 ) ] (mg) Mittelwert (%) 1 0.06391 17.85 11.34 17.75-0.13 0.06391 18.00 11.44 17.90 0.0 3 0.06391 18.10 11.50 18.00 0.1 Mittelwert Massen-% Co 17.88 % Streuung der Einzelmessung 0.13 % Streuung der Mittelwerte 0.07 % 4
3.5 Fehlerabschätzung [5] Kupferbestimmung 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 0.6391 g ± 0.0005 g 1 1 VB ( l) cedta ( mol l ) M ( Cu) ( g mol ) Massenprozent Kupfer (%) = m K V V edta P ( g) K P MK = c VB V M ( Cu) m V MK Fehlerabschätzung: VMK VB VMK VB VMK VB VMK VB V Cu = cedta M ( Cu) + + + = 0.0049 = 0.49 % P 4 Diskussion Synthese Die Synthese konnte ohne Probleme der Vorschrift entsprechend durchgeführt werden. Analyse Massen-% Massen-% Fehlerabschätzung Abweichung Element (berechnet) (gefunden) Analysemethode (%) gef.-ber. (%) Cu 17.96 17.88 ± 0.07 0.49-0.08 Die experimentelle Streuung ist für das analysierte Cu kleiner als der maximale theoretische Fehler der Analysemethode. Es wurden somit signifikante Resultate erhalten. 5
5 Sicherheit und Ökologie [6] Substanz Bemerkungen Giftklasse Ammoniak ätzend, umweltgefählich edta-lösung reizend, umweltgefählich 4 Kaliumoxalatmonohydrat gesundheitsschädlich Kaliumsulfat Berühren / Einatmen vermeiden 5 Kupfersulfat- gesundheitsschädlich, umweltgefährlich, sehr giftig für 3 pentahydrat Schwefelsäure (konz.) Wasserorganismen ätzend 6 Literaturverzeichnis [1] Rochow, E.G. Inorganic Syntheses, Vol. VI, M c Graw-Hill, New York, 1960, S. 1. [] Walker, F.A.; Siegel, H.; M c Cormick, D.B. Inorg. Chem. 197, 11, 756. [3] Lide, D.R. Handbook of Chemistry and Physics on CD-RM, CRC Press, 00. [4] Mezzetti, A. Anleitung zum Praktikum in rganischer Anorganischer Chemie II, Zürich, 004. [5] Jander, G.; Blasius, E. Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, S. Hirzel, Stuttgart, 1995, S. 401. [6] Fluka-Katalog 003/004, Fluka Chemie GmbH, 003. 6