探究两种水合草酸合铜(II)酸钾晶体合成

探究两种水合草酸合铜(II)酸钾晶体合成 探究两种水合草酸合铜(II)酸钾晶体合成 [摘 要]草酸根是一个具有强还原性的二齿弱场配体。运用控制变量法对水合草酸合铜,II,酸钾配合物典型的针状晶体和片状晶体的制备进行探究。实验结果明,在冰水混合物中急速冷却母液时,溶液析出的是K2[Cu,C2O4,2]?4H2O针状晶体,在常温下缓慢冷却母液时,溶液析出的是K2[Cu,C2O4,2]?2H2O片状晶体。并利用热重分析法测定了两种水合草酸合铜,II,酸钾晶体的 TG曲线 [关键词]四水合草酸合铜,II,酸钾,二水合草酸合铜,II,酸钾,晶体,热重分析法 [中图分类号] O6-3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437,2017,03-0082-03 一、前言 草酸根是一个具有强还原性的二齿弱场配体,能和许多过渡金属离子形成双或三草酸配合物,或复盐,。[1]不少研究人员对铜的配合物的制备及多种性质开展了一些研究[2][3],很多实验教科中都有制备水合草酸合铜,II,酸钾的实验,例如,《无机化学实验》中第三十八个实验――两种水合草酸合铜,II,酸钾晶体的制备及表征[4],,制备水合草 1 酸合铜,II,酸钾的步骤和过程都写得比较详细。但是,按照书中“晶体的控制生长”方法进行实验并不能够从较浓的溶液中得到K2[Cu,C2O4,2]?4H2O针状晶体。因此,本实验对制备K2[Cu,C2O4,2]?4H2O针状晶体和K2[Cu,C2O4,2]?2H2O片状晶体进行了研究 本实验仍然采用氧化铜与草酸氢钾反应的方法制备草酸合铜,II,酸钾,探讨了浓度和冷却速度对析出两种晶体的影响 二、实验 首先按照《无机化学实验》[4]第245页的步骤依次制备出氧化铜、草酸氢钾和草酸合铜,II,酸钾,然后将草酸合铜,II,酸钾溶液平均分为两份,并将两份溶液放置在热水浴,温度为85?,中蒸发浓缩,一份浓缩至40mL,标记为A溶液,,另一份浓缩至20mL,标记为B溶液, 为了探究溶液的浓缩程度和冷却速度对配合物晶型的影响,我们将溶液进行不同程度的浓缩,并在同一溶液中各取相同的量于不同温度下冷却,观察晶型的形成。具体操作步骤如下, ,1, 从A溶液中取5mL于试管中,编号为1号,从B溶液中取5mL于试管中,编号为2号,置于室温下,室温为27?,自然冷却,观察并记录晶体析出的时间和形状 ,2, 从A溶液中取5mL于试管中,编号为3号,从B 2 溶液中取5mL于试管中,编号为4号,置于冰水混合物,温度为0?,中进行冷却,观察并记录晶体析出的时间和形状 三、实验结果与讨论 ,一,溶液的浓缩程度对不同晶型配合物析出的影响 1号、2号试管在室温下自然冷却时,记录的时间、温度及实验现象如表1所示 的数据可以看出,大约5min的时候,2号试管中片状晶体开始析出,约7min的时候,1号试管才开始有晶体析出,并且2号试管在大约5min到11min,@个时间段片状晶体大量析出,而1号试管片状晶体大量析出的时间段是在大约10min到23min。由此可知2号试管中析出片状晶体的速度要快些,片状晶体析出的量也相对要多些。1号、2号试管在室温下冷却的实验对比如图1所示 40min时,两只试管中析出的片状晶体的量就不再改变了。由此可知,虽然溶液的浓缩程度不同,但是置于室温下冷却最终得到的晶体类型是一样的,都是天蓝色的K2[Cu,C2O4,2]?2H2O片状晶体。1号试管得到的晶体如图2中的a 图片,2号试管得到的晶体如图2中的b图片 K2[Cu,C2O4,2]?4H2O晶体的热重分析曲线如图7所示。从图7可以看出,K2[Cu,C2O4,2]?4H2O在氮气中的热失重分三个阶段完成,第一阶段是在50?左右,此过程中配合物失去2个结晶水,失重比例为7.5%,理论失重 3 值为 9.2% ,实验值与理论值相差较大,原因可能是,由于空气干燥和室温较高,在样品保存过程中导致极少量产品失水造成,第二阶段是在80,100?,此阶段配合物仍然失去两个结晶水,实验失重值9.2%,理论失重值为9.2%,实验值与理论值吻合,第三阶段是在270,300?,这一阶段主要是失水后的配合物分解过程,此分解过程分解失重为22.1%,分解产物为K2O、Cu、CuO,并释放出CO2和CO 四、结论 本文对两种水合草酸合铜,II,酸钾晶体的制备进行了探究,得到了蓝紫色K2[Cu,C2O4,2]?4H2O针状晶体和天蓝色K2[Cu,C2O4,2]?2H2O片状晶体。实验结果表明当溶液浓缩程度不同时,若冷却速度相同,则溶液析出的配合物晶型一样,在冰水混合物中冷却时溶液析出的是K2[Cu,C2O4,2]?4H2O针状晶体,在常温下冷却时溶液析出的是K2[Cu,C2O4,2]?2H2O片状晶体 [ 参 考 文 献 ] [1] 颜小敏.二水合二草酸根络铜,II,酸钾的制取及其组成测定[J].西南民族学院学报,自然科学版,,2002,1,,80-83. [2] 魏世刚,门瑞芝,程新民.二草酸合铜酸钾中草酸根和铜离子测定方法的探讨[J].广西师范大学学报,自然科学版,,2003,4,,316-317. [3] 毕思玮,周正宇,赵斌,等.草酸铜桥氧化铜配合物 4 的合成与表征[J].曲阜师范大学学报,自然科学报,,1996,4,,69-72. [4] 赵新华.无机化学实验,第四版,[M].北京,北京师范大学出版社,2014,7. [责任编辑,罗 艳] 5