实验:硫酸铜(II)乙二胺配合物的制备及性质研究

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硫酸铜和乙二胺可以形成多种配合物,其中以[Cu(en)2]SO4最为常见。

原料[编辑 | 编辑源代码]

试剂 纯度 厂家 外观
五水合硫酸铜 AR 亮蓝色晶体
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
镁粒 99.9%,0.5~2 mm 东北有色(沈阳佳贝) 银白色金属粒
碘化钠 AR 阿拉丁 白色粉末

制备[编辑 | 编辑源代码]

硫酸二(乙二胺)合铜(II)[编辑 | 编辑源代码]

图1
图2

将五水合硫酸铜(12.5 g)溶解在适量水中,向其中滴加乙二胺水溶液(50%~80%均可,其中含有乙二胺6.01 g),滴加时由磁子搅拌,发生放热反应,滴加过程中,溶液由蓝色逐渐变为接近黑色的深蓝色(如图1和图2),在深蓝色时,会有蓝色的固体产生又随即溶解。滴加完成后,搅拌数小时,加入数倍的95%乙醇或无水乙醇,析出紫色沉淀。将沉淀抽滤、用乙醇洗涤并在80°C干燥24 h,得紫色固体(图3)13.0253 g,产率93.10%。

图3

硫酸三(乙二胺)合铜(II)[编辑 | 编辑源代码]

将五水合硫酸铜(12.5 g)溶解在适量水中,向其中滴加乙二胺水溶液(含乙二胺18.03 g),滴加时搅拌,滴加完成后继续搅拌数小时,加入数倍的95%乙醇或无水乙醇,析出蓝色沉淀(可能含有晶体)。将沉淀抽滤、用乙醇洗涤并在80°C干燥24 h,得蓝色固体(图4)16.4199 g,产率96.61%。(注:可以在80%的乙二胺水溶液中生长该配合物的单晶)

图4

硫酸(乙二胺)合铜(II)二水合物[编辑 | 编辑源代码]

将五水合硫酸铜(12.5 g)溶解在适量水中,向其中滴加乙二胺水溶液(含乙二胺3.005 g),滴加时搅拌,滴加完成后继续搅拌数小时,加入数倍的95%乙醇或无水乙醇,析出亮蓝色沉淀(图5)。将沉淀抽滤、用乙醇洗涤并在80°C干燥12 h,得蓝色固体12.5258 g,产率97.96%。

图5

性质探究[编辑 | 编辑源代码]

图6

所制得的三种化合物对氧稳定,易溶于水,三(乙二胺)配合物溶于水得到紫色溶液,推测是因为配体解离:

Cu(en)3SO4 → Cu(en)2SO4 + en

将得到的紫色溶液加入乙醇,可以沉淀出紫色固体,而无法得到蓝色固体。另外,Cu(en)3SO4在空气中可以吸收水蒸气而变紫。

取两份少量Cu(en)2SO4溶于水,得到紫色溶液,一份加入碘化钠溶液,无明显现象,说明[Cu(en)2]2+足够稳定,不与I反应。另一份加入镁粒,缓慢有气体生成,可能为氢气,反应结束后镁上附着红色的金属,溶液褪色,同时产生白色沉淀;用pH试剂检验反应完的溶液,显碱性。(图6)推测的反应如下:

[Cu(en)2]2+ ⇌ Cu2+ + 2 en
Cu2+ + Mg → Mg2+ + Cu
en + H2O ⇌ H(en)+ + OH
Mg2+ + 2 OH → Mg(OH)2
Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2

注意事项[编辑 | 编辑源代码]

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而受到管制。购买与使用应遵守当地法律法规。

参考文献[编辑 | 编辑源代码]

  • Gilbert Gordon, and Ralph K. Birdwhistell. Hexacoördinate Copper(II) in Trisethylenediaminecopper(II) Sulfate. J. Am. Chem. Soc. 1959, 81, 14, 3567-3569. DOI: 10.1021/ja01523a021
  • 硫酸二乙二胺合铜(II)的热化学性质. DOI: 10.15943/j.cnki.fdxb-jns.1999.06.007