实验:硫酸三(乙二胺)合镍(II)的制备及性质研究

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硫酸三(乙二胺)合镍(II)是一种含镍的紫色晶体,可以由水合硫酸镍和乙二胺的配体取代反应制得。

原料[编辑 | 编辑源代码]

图1
试剂 纯度 厂家 外观
六水合硫酸镍(II) AR, 98.5% 广东省化学试剂工程技术研究开发中心 碧绿色颗粒状晶体
无水乙二胺 AR, 99.0% 上海凌峰化学试剂有限公司 无色发烟液体
去离子水 无色液体
无水乙醇 南京试剂 无色液体
氯化钡二水合物 ACS, 99% 百灵威科技 无色晶体
硫酸 AR 上海凌峰化学试剂有限公司 无色粘稠液体
草酸钠 AR 上海凌峰化学试剂有限公司 白色粉末

制备[编辑 | 编辑源代码]

图2
图3

称取六水合硫酸镍(M=262.85)26.20 g于小烧杯中,加适量水使之完全溶解。称取乙二胺(M=60.10)18.10 g,并加入~10 mL水,混合得到乙二胺水溶液。在搅拌下,将乙二胺滴加至硫酸镍溶液中。滴加时,液面出现紫色固体,之后紫色固体溶解(见图1),滴加至一定量时,得到降蓝色溶液。推测的反应式为:

[Ni(H2O)6]SO4 + 3 en → [Ni(en)3]SO4 + 6 H2O
[Ni(H2O)6]SO4 + [Ni(en)3]SO4 → [Ni(H2O)2(en)2]SO4 或 [Ni(H2O)4(en)]SO4

继续滴加乙二胺,使硫酸镍分子中的配位水全部被乙二胺取代,最终达到化学计量点时,生成溶解度较小的硫酸三(乙二胺)合镍(II)紫色固体析出(见图2)。

NiSO4 + 3 en → [Ni(en)3]SO4

将析出的紫色固体进行抽滤,用少量水洗涤(水多了会溶解),并用乙醇洗涤,80 °C干燥12小时。(完全干燥的配合物很容易被静电吸引)产物见图3。产量29.59 g,产率(以配合物的二水合物计,M=371.09)79.74%。

性质探究[编辑 | 编辑源代码]

图4

硫酸三(乙二胺)合镍(II)难溶于乙醇和N,N-二甲基甲酰胺,可溶于水。

图4为[Ni(en)3]SO4分别加入氯化钡、草酸钠、稀硫酸(20%,少量)和稀硫酸(20%,过量)的现象。加入草酸钠的无明显现象,可能是因为[Ni(en)3]C2O4可溶于水,因此不会有沉淀生成。第1、3、4对应的反应为:

[Ni(en)3]SO4 + BaCl2 → [Ni(en)3]Cl2 + BaSO4
[Ni(en)3]SO4 + 1~2 H2SO4 → [Ni(en)(H2O)4]SO4 或 [Ni(en)2(H2O)2]SO4 + 1~2 (H2en)SO4
[Ni(en)3]SO4 + 3 H2SO4 → NiSO4 + 3 (H2en)SO4

注:(1) (H2en)SO4表示乙二胺的硫酸盐,(2) 3号离心管内的反应式为推断的反应式。

注意事项[编辑 | 编辑源代码]

实验安全[编辑 | 编辑源代码]

硫酸具有强腐蚀性,稀释时应当将酸倒入水中。如不慎溅到皮肤或眼睛,应迅速用大量流动的清水冲洗数分钟。如不慎溅到衣服上,应立刻脱去被污染的衣服,再检查是否皮肤有沾染。如有不适,立刻就医。

氯化钡有毒,实验时应注意。

药品安全[编辑 | 编辑源代码]

乙二胺在中华人民共和国属于易制爆类特殊危化品;硫酸在中华人民共和国属于易制毒类特殊危化品。购买与使用应遵守当地法律法规。

部分人对镍过敏,应当注意。

参考文献[编辑 | 编辑源代码]

  • CN Caughlan, M-ul-Haque, K Emerson. Crystal and molecular structure of tris(ethylenediamine)nickel(II) sulfate, Ni(NH2CH2CH2NH2)3SO4. Inorganic Chemistry, 1970, 9 (11): 2421-2424