實驗:硫酸三(乙二胺)合鎳(II)的製備及性質研究

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硫酸三(乙二胺)合鎳(II)是一種含鎳的紫色晶體,可以由水合硫酸鎳和乙二胺的配體取代反應製得。

原料[編輯 | 編輯原始碼]

圖1
試劑 純度 廠家 外觀
六水合硫酸鎳(II) AR, 98.5% 廣東省化學試劑工程技術研究開發中心 碧綠色顆粒狀晶體
無水乙二胺 AR, 99.0% 上海凌峰化學試劑有限公司 無色發煙液體
去離子水 無色液體
無水乙醇 南京試劑 無色液體
氯化鋇二水合物 ACS, 99% 百靈威科技 無色晶體
硫酸 AR 上海凌峰化學試劑有限公司 無色粘稠液體
草酸鈉 AR 上海凌峰化學試劑有限公司 白色粉末

製備[編輯 | 編輯原始碼]

圖2
圖3

稱取六水合硫酸鎳(M=262.85)26.20 g於小燒杯中,加適量水使之完全溶解。稱取乙二胺(M=60.10)18.10 g,並加入~10 mL水,混合得到乙二胺水溶液。在攪拌下,將乙二胺滴加至硫酸鎳溶液中。滴加時,液面出現紫色固體,之後紫色固體溶解(見圖1),滴加至一定量時,得到降藍色溶液。推測的反應式為:

[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

繼續滴加乙二胺,使硫酸鎳分子中的配位水全部被乙二胺取代,最終達到化學計量點時,生成溶解度較小的硫酸三(乙二胺)合鎳(II)紫色固體析出(見圖2)。

NiSO4 + 3 en → [Ni(en)3]SO4

將析出的紫色固體進行抽濾,用少量水洗滌(水多了會溶解),並用乙醇洗滌,80 °C乾燥12小時。(完全乾燥的配合物很容易被靜電吸引)產物見圖3。產量29.59 g,產率(以配合物的二水合物計,M=371.09)79.74%。

性質探究[編輯 | 編輯原始碼]

圖4

硫酸三(乙二胺)合鎳(II)難溶於乙醇和N,N-二甲基甲醯胺,可溶於水。

圖4為[Ni(en)3]SO4分別加入氯化鋇、草酸鈉、稀硫酸(20%,少量)和稀硫酸(20%,過量)的現象。加入草酸鈉的無明顯現象,可能是因為[Ni(en)3]C2O4可溶於水,因此不會有沉澱生成。第1、3、4對應的反應為:

[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

註:(1) (H2en)SO4表示乙二胺的硫酸鹽,(2) 3號離心管內的反應式為推斷的反應式。

注意事項[編輯 | 編輯原始碼]

實驗安全[編輯 | 編輯原始碼]

硫酸具有強腐蝕性,稀釋時應當將酸倒入水中。如不慎濺到皮膚或眼睛,應迅速用大量流動的清水沖洗數分鐘。如不慎濺到衣服上,應立刻脫去被污染的衣服,再檢查是否皮膚有沾染。如有不適,立刻就醫。

氯化鋇有毒,實驗時應注意。

藥品安全[編輯 | 編輯原始碼]

乙二胺在中華人民共和國屬於易制爆類特殊危化品;硫酸在中華人民共和國屬於易製毒類特殊危化品。購買與使用應遵守當地法律法規。

部分人對鎳過敏,應當注意。

參考文獻[編輯 | 編輯原始碼]

  • 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