무기화학실험 | 황산동 5 수화물의 제조와 물성 - 황산구리 5수화물의 제조

 

 

 

TIP

 

 

구리로부터 황산구리 5수화물을 제조하는 방법과 그 물성을 알아보고 황산구리 5수화물을 직접 제조할 수 있다.

 

 

 

Jahn-Teller Distortion

전자적으로 degenerate되어있는 nonlinear molecule인 CuSO₄·5H₂O은 그 대칭성을 낮게 하여 degenerate 상태를 제거하고 에너지를 낮게 하도록 일그러짐(distortion)이 일어나게 된다.

 

 

다시 말하면, 축퇴된 상태에 있는 비선형 분자는 그 대칭성을 낮게 하여 축퇴를 제거하면 에너지를 낮게 하도록 변형하지 않으면 안 된다. 이처럼 Distortion이 일어난다면 축퇴준위가 Jahn-Teller effect로 갈라지므로 착물의 에너지는 안정화된다. Cu(Ⅱ)의 경우에 신장이나 압축을 통한 distortion은 Cu(Ⅱ) 착물의 안정화를 갖게 한다.

 

따라서 distortion이 에너지를 낮게 한다는 사실을 알 수 있다. 6배위 이온을 포함하는 결정에서 화합물은 짧은 결합과 긴 결합의 두 가지 결합을 갖는다. 짧은 결함은 거의 일정한 반지름을 나타내는 반면에 긴 결합은 일정한 성질은 나타내지 않고 있다. 이것은 distortion, 즉 긴 결합의 신장이 다양한 정도로 일어날 수 있음을 보여준다.

 

 

실험 방법

1. 구리로부터 질산동 수용액의 제조

1) Cu 5g에 60% HNO₃ 25㎖를 가하고 필요에 따라 가열하면서 용해시킨다. 용해는 발열반응이며, 무색의 NO와 갈색 NO₂ 가스가 발생하므로 통풍실(Draft)내에서 행한다.

 

2) 질산동 수용액을 감압 여과하여 여액을 500㎖ 비커에 옮긴다.

 

2. 질산동 수용액으로부터 염기성 탄산동(basic cupric carbonate)의 제조

1) 질산동 수용액에 탄산소다 10수화물 (Na₂CO₃·10H₂O) 50g을 물 100㎖에 녹여 가열한 열수용액을 조금씩 가하면서 염기성 탄산동의 침전을 생성시킨다.

 

2) 생성한 침전을 약간 가열한 후 흡입여과 시키고 침전을 뜨거운 물로 수회 세척한다.

 

3. 염기성 탄산동으로부터 황산동 5수화물의 제조

1) 염기성 탄산동 침전을 500㎖ 비이커에 전부 옮긴 다음 여기에 진한 황산 4.5㎖를 물 100㎖에 서서히 묽힌 용액을 조금씩 가하여 유리막대로 저으면서 용해시킨다.

 

2) 침전이 다 녹으면 용액을 여과하여 증발접시에 옮기고 물중탕 위에서 증발접시의 가장 자리에 소량의 결정이 석출될 때까지 가열 농축하며 냉각한다.

 

3) 결정이 석출되기 시작하면 식히면서 긁어주고, 생성한 결정을 여과한 다음 재결정하여 건조시킨 후 수율을 계산한다.

 

 

 

[무기화학실험]황산동 5 수화물의 제조와 물성 레포트