chemistry for life

 
تهیه یک نمک کمپلکس و یک نمک مضاعف و مقایسه برخی خواص آنها
نویسنده : حسن محمودی - ساعت ٢:٢٢ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ۱٧ شهریور ۱۳٩٠
 

 آزمایش 1: تهیه یک نمک کمپلکس و یک نمک مضاعف و مقایسه برخی خواص آنها

 

الف) تهیه نمک مضاعف مس ((II آمونیومسولفات هگزاهیدرات (NH4)2CuSO4.6 H2O

ب) تهیه نمک کمپلکس تترا آمین مس (II) سولفات منوهیدرات Cu(NH3)4]SO4.H2O]

 

تئوری

نمکها از کاتیونها و آنیونها تشکیل شده اند و پیوند در آنها به صورت یونی است، بنابراین بر هم کنش بین کاتیون و آنیون از نوع الکترواستاتیک بوده و در نتیجه نقطه ذوب بالایی دارند و در حالت مذاب و محلول رسانای جریان الکتریکی می باشند و به خوبی در آب محلول اند. تعداد کمی از نمکها درآب نا محلول بوده یا به سختی حل می شوند، زیرا انرژی شبکه آنها بزرگتر از انرژی آبپوشی آنها می باشد. در واقع شعاع آنیون کوچک بوده و نیروی الکتروستاتیک بین کاتیون آنیون قوی می باشد.

به طور کلی نمکها به چهار دسته تقسیم می شوند:

1-      نمکهای ساده مانند kcl که در شبکه بلور آنها فقط کاتیونها و آنیونهای نمک مربوطه وجود دارند. این نمکها به راحتی در آب حل می شوند و محلول آنها هدایت الکتریکی بالایی دارد.

2-      نمکهای هیدراته: در شبکه بلور آنها یونهای هیدراته وجود دارد. در این نمکها آب به چهار طریق زیر به یونها متصل می شود:

الف) مواد بلورین هیدراته که از تبخیر محلولهای آبی نمکهای آنها بدست می آید: مانند FeCl3.6H2O جامد که در واقع به صورت [Fe(H2O)6]Cl3 است و یونهای [Fe(H2O)6]3+ در بلور نمک مذکور قابل تشخیص اند.

ب) نمکهای هیدراته ای که در آنها مولکول آب توسط پیوند هیدروژنی به آنیونها متصل می باشند. مانند ZnSO4.7H2O که 6 مولکول آب به Zn2+ و هفتمین مولکول آب توسط پیوند هیدروژنی به آنیون سولفات متصل است.                 

ج) مولکولهای آب بدون اتصال به یون معینی موضع های بخصوصی را در شبکه بلورین اشغال می کنند، در این صورت خارج شدن آب شبکه بلور آن در هم می ریزد( مثل BaCl2.2H2O).   

د) مولکولهای آب بین لایه ها یا در حفره های یک شبکه بلورین واقع می شوند( مانند زئولیتها). خارج شدن آب در این ترکیبات تغییری در ساختار آنها ایجاد نمی کند.

3- نمکها ی مضاعف: مانند (NH4)2Cu(SO4)2.6H2O که نسبت مولی یونهای تشکیل دهنده آنها ثابت است. نمکهای مضاعف را می توان یک سیستم سه جزئی به حساب آورد که یک جزء آن آب و دو جزء دیگر دو نمک ساده می باشند که اولا باید شعاع کاتیونها ، ثانیـا نسبت مولی نمکهای ساده یکسان و ثالثا شکل و سسیستم بلوری یکی باشند. بنابراین یک نمک مضاعف با شبکه بلوری مشابه نمکهای ساده به کار رفته تشکیل می شود.

نمکهای مضاعف از نظر شکل ظاهری دارای انواع گوناگون از جمله ارتورمبیک و منوکلینیک و غیره می باشند که هریک دارای خصوصیات منحصر به خود هستند . این خصوصیات که شامل طول یال شبکه بلور ، شعاع کاتیون و اندازه زوایای وجوه می باشد، توسط پراش اشعه X تعیین می گردند. تشکیل یک نمک مضاعف باعث به وجود آمدن ساختمان پایدارتری خواهد شد، به طوری که انرژی آزاد تشکیل یک نمک مضاعف متبلور ، از مجموع انرژیهای آزاد تشکیل نمکهای اجزاء  سازنده بزرگتر است.

 

چند نمونه از نمکهای مضاعف عبارتند از:

الف) زاجها با فرمول عمومی MINII(SO4)2.12H2O ، مانند سولفات مضاعف آمونیوم مس(II) باشش مولکول آب تبلور (NH4)2Cu(SO4)2.6H2O و سولفات مضاعف آمونیوم آهن (II) باشش مولکول آب تبلور (NH4)2Cu(SO4)2.6H2O .

ب) کلرید مضاعف پتاسیم منیزیم با شش مولکول آب تبلور KCl.MgCl2.6H2O و...

4- نمکهای کمپلکس به طور مفصل در معدنی 2 مورد بررسی قرار می گیرد:

کمپلکسها ترکیبات پیچیده ای هستند از یک اسید لوئیس (پذیرنده الکترون) و تعدادی باز لوئیس ( دهنده الکترون ) تشکیل می شوند. در حقیقت اسید لوئیس همان کاتیون مرکزی و به عبارت دیگر یک فلز واسطه است و بازهای لوئیس لیگاندهایی هستند که در قشر کوئوردیناسیون اتم مرکزی قرار می گیرند. لیگاندها ممکن است خنثی ، مانند NH3 ، H2O و اتیلن دی آمین و... یا باردار مانند Cl- ، Br- ، NO2-  ، SCN-  و... باشند. تعدای از لیگاندها توانایی اتصال همزمان به کاتیون را از چند جهت دارا می باشند(...و6،2،3،4،5،) که به آنها لیگاندهای چند دندانه ای می گویند. بعضی از لیگاندها دارای دو سر اتصال هستند، مانند NO2-  که هم از طریق N  وهم از طریق O به فلز متصل می شود اما در هر لحظه فقط توسط یک سر با فلز پیوند دارد.

کمپلکسها دارای ساختمانهای گوناگونی هستند:ئبطور مثال [Ni(CN)4]2- ساخنمان مربع مسطح و هیبریداسیون sp2d و [NiCl4]2- ساختمان چهار وجهی و هیبریداسیون sp3 و کمپلکس [Ni(NH3)6]2+ ساختمان هشت وجهی و هیبریداسیون sp3d2 را دارا هستند. بنابراین تشکیل ساختمان خاص برای یک کمپلکس به عوامل مختلفی مانند ماهیت، اندازه و درجه اکسایش یون مرکزی بستگی دارد.

ساختمان و رفتار کمپلکسها توسط سه تئوری زیر که مکمل یکدیگرند بیان می شوند.

1-      تئوری پیوند ظرفیت                                                            Valance Bond Theory (V.B.T)

2-      تئوری میدان بلور( یا لیگاند)                     Crystal Field Theory (or Ligand…) C.F.T.(or L.F.T)

3-      تئوری اوربیتال مولکولی                                          Molecular Orbital Theory ( M.O.T)      

مقایسه نمک مضاعف و نمک کمپلکس

به طور کلی تفاوتهایی بین نمک مضاعف و نمک کمپلکس وجود دارد. ای ن تفاوتها شامل موارد زیر می باشند.

1-      نمکهای مضاعف در اثر انحلال در آب به یونهای تشکیل دهنده خود تبدیل می شوند، در صورتی که کمپلکس ها چنین نیستند:

پتاسیم هگزا سیانو فرات (II) در آب حل شده و محلولی را می دهد که هیچ نوع واکنش مشخص کننده یون Fe2+ ندارد ، زیرا این یون در محیط آزاد نیست و به صورت  [Fe(CN)6]4-  وجود دارد. این یون یک یون کمپلکس است.

در تهیه کمپلکس ، اگر مقدار لیگاند بیش از مقدار استوکیومتری باشد مشکلی ایجاد نمی شود، در صورتی که در تهیه نمک مضاعف اگر مقدار یکی از دو نمک بیش از نسبت استوکیومتری باشد، محصول ناخالص بدست می آید.

2-      تهیه نمک مضاعف طبق سیستم سه جزئی بررسی می شود.