钴ⅲ亚氨基二乙酸配合物的制备、分离、及方案

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1、钴Ⅲ亚氨基二乙酸配合物的制备、分离、结构表征与性能研究一、实验目的1．掌握双(亚氨基二乙酸根)合钴(III)酸钾的两种几何异构体的合成；2．掌握配合物的一般表征方法；3．掌握ICP-AES全谱直读光谱仪的基本结构和分析方法；4．了解配合物的电化学测量方法和电化学性能；5．学习运用离子交换法和分光光度法研究配合物几何异构体；6．根据化学原理对实验现象和实验结果进行合理的讨论与解释。二、基本原理钴(III)和亚氨基二乙酸形成ML6型的配合物：[Co(OOCCH2HNCH2COO)2]－(用IDA代表亚氨基二乙酸根)。[Co(IDA)2]－为八面体构型,有三种可能的几何异构体，

2、由于张力的关系，构型III处于较高的能量态，因而是不稳定的。因此，合成时所得到的反式异构体将是面角式的，而不是子午线式的，这已被NMR谱所证实。(I)顺式[不对称-面式(u-fac-)](II)反式[对称-面式(s-fac-)](III)反式(子午线)[经式(mer-)]本实验将制备Co(III)和亚氨基二乙酸配合物的两种异构体：顺势异构体和反式(面角)异构体。这两种异构体都有较深的颜色，一为棕色，另一为紫色，究竟哪种异构体呈棕色，哪种异构体为紫色，可通过对离子交换色层的观察以及对可见光谱的分析，再根据异构体分子模型进行推理判断，即可得出正确的结论。离子交换树脂是一种带有

3、可交换基团的高分子化合物，它由树脂骨架和交换基团两部分组成，离子交换树脂按其所带交换基团的性质，通常又分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。强碱性阴离子交换树脂都带有季胺基

4、~N+X－，X－可以游离并和其它阴离子进行交换，当X－是Cl－时，就称为氯型强碱性阴离子交换树脂，本实验用的就是这种树脂。当K[Co(IDA)2]溶液通过氯型强碱性阴离子交换树脂时，树脂(固相)上的Cl－离子即和溶液(液相)中的阴离子[Co(IDA)2]－进行交换，并在一定温度下达成交换平衡：

5、~N+Cl－＋[Co(IDA)2]－

6、~N+[Co(IDA)2]－＋Cl－虽然顺势和反式异构体所带的电荷

7、都一样，但由于极性不同，因而它们对树脂具有不同的亲和力，极性大的异构体对树脂的亲和力大，易被树脂吸附，极性小的异构体对树脂亲和力小，不易被树脂吸附。当用NaCl溶液淋洗同时吸附了两种异构体的树脂时，液相和固相间便发生如下的反应：

8、~N+[Co(IDA)2]－+Cl－

9、~N+Cl－+[Co(IDA)2]－对树脂亲和力小的异构体必然先被淋洗下来，而另一个则随后才能被淋洗下来，这样就在树脂柱上形成层次分明的色带(色层)。很显然，我们根据对色层次序的观察，就可判断出具有何种颜色的异构体极性大，再根据分子模型便可判断出在所合成的异构体中，哪一种是顺式的，那一种是反式的。7具有正八面

10、体对称性的反磁性Co(III)配合物，通常在可见光区有两个吸收带，它们分别被指派为：(I)1T1g←1A1g(低频区)；(II)1T2g←1A1g(高频区)。当配合物的对称性降低时，谱带将会发生分裂。配合物[CoIIIA4B2]的顺式异构体(C2υ对称性)和反式异构体(D4h对称性)的光谱研究指出：(1)反式异构体的谱带I分裂成Ia和Ib两个谱带；(2)顺式异构体的谱带I所分裂成的两个谱带间隔很小，在谱图上常常看不到明显分开的两个峰,只是谱带I变得不对称或以肩峰形式出现；(3)两种异构体谱带II均观察不到分裂，但顺式异构体谱带II的最大吸收移向频率更低的波区(与反式异构体

11、相比)。根据所测得的紫色和棕色两种几何异构体的电子光谱图，并和配合物[Co(EDTA)]－的谱图相比，即可进一步推断它们分别属何种几何构型。通过红外光谱、ICP测定、元素分析、电导测定和磁性测量可推断配合物的组成、结构及相关性能。通过电化学测量了解配合物的电化学性能。三、仪器和试剂1．仪器：可见-紫外分光光度计；红外光谱仪；元素分析仪；ICP-AES全谱直读光谱仪；电导率仪；电磁搅拌；恒温水浴槽；离子交换拄。2．试剂：亚氨基二乙酸(CP)；六水合二氯化钴(AR)；过氧化氢(30%AR)；95%乙醇(AR)；丙酮(AR)；氯化钠(AR)；乙二胺四乙酸二钠(EDTA)(AR)

12、；氯型强碱性阴离子交换树脂(100~200目)；氢氧化钠(AR)；盐酸(AR)；硝酸银(AR)。四、实验步骤1．棕色异构体的制备：在50mL锥形瓶中将0.8gKOH溶于6mL水，加1g亚氨基二乙酸，溶解后，加0.8gCoCl2 6H2O，使其完全溶解。加0.5mL30%H2O2，不断摇荡至反应停止后，将反应混合物置于80℃水浴上，盖上表玻璃，加热1小时。取出静止冷却2~3小时,析出棕色针状产物。用布氏漏斗抽滤产品，2mL95%乙醇和2mL丙酮依次洗涤。空气中干燥后称重并计算产率。2．紫色异构体的制备：在50mL烧杯中将0.8g