무기화학실험 | Cis- and trans- dinitro bis(ethylene diamine) cobalt(III) nitrate의 합성

 

 

 

TIP

 

 

cis- and trans- Dinitrobis(ethylenediamine) Cobalt(Ⅲ) Nitrate의 특성에 대한 이해를 바탕으로 cis - and trans- Dinitrobis(ethylenediamine) Cobalt(Ⅲ) Nitrate를 합성할 수 있다.

 

 

 

킬레이트(Chelate)

1) EDTA(에틸렌다이아민, EDTA(Ethylenediamine tetraacetic acid))

한 개의 리간드가 금속 이온과 두 자리 이상에서 배위결합을 하여 생긴 착이온을 뜻한다.

 

2) 반응속도론적 킬레이트 효과

일반적으로 한 개나 그 이상의 킬레이트 고리를 포함하는 킬레이트 착물은 킬레이트 고리를 더 작게 가지거나 유사한 비킬레이트 착물과 비교하여 더 큰 안정도를 갖는 것을 킬레이트 효과라고 부른다. 킬레이트 화합물의 한쪽 끝이 끊어져도 다른 끝이 결합되어 있으므로 재결합할 가능성이 있다.

① 결합된 원자를 제거하고, 이 첫 단계의 역반응이 일어나게 하려면 증가된 에너지가 필요하다

② 두 자리 리간드에는 두 개의 결합된 원자가 존재하므로 이 반응은 각각의 원자에 대해 한 가지씩 모두 두 가지 해리단계를 가져야 한다.

 

 

3) 열역학적 킬레이트 효과

킬레이트 반응은 용액에서 독립적인 분자들의 수가 증가하는 결과를 내므로 비킬레이트 반응에 비해 엔트로피가 더 큰 양의 값을 가진다. 즉 주개 자리 수가 증가하면 증가할수록 여러 자리 리간드는 한자리 리간드보다 더 큰 엔트로피 우세를 가지고 반응 속도론적으로도 선호된다. 에틸렌다이아민과 같은 킬레이트 리간드 경우 한쪽 아민기가 금속 이온과 결합한 다음에 다른 쪽의 아민기가 금속 이온과 결합하기가 훨씬 쉬워진다.

 

 

실험 방법

실험 A. trans - Dinitrobis(ethylenediamine) Cobalt(Ⅲ) Nitrate의 합성

1) 순수한 ethylenediamine 5.4㎖에 증류수 2.3㎖를 넣어 70%의 ethylenediamine(0.080㏖)용액을 만든다.

 

2) 위의 용액에 증류수 10㎖를 가한다.

 

3) 여기에 진한 질산 (0.048㏖) 3.6㎖를 넣어 부분적으로 중화시킨다.

 

4) Cobalt(Ⅱ) nitrate 6-hydrate 11.6g(0.040㏖)과 sodium nitrite(NaNO2) 7.4g (0.087㏖)을 물 20㎖에 녹인다.

 

5) 3)번과 4)번의 용액을 섞는다.

 

6) 섞은 용액에 aspirator로 공기(산소)를 주입하여 산화시킨다.

 

7) 이 혼합물을 ice bath에서 식히고, 여과한다.

 

8) 이 노란색 결정 고체를 끓는 물에서 재결정하고, 알콜과 에테르로 세척한 후 건조시킨다.

 

9) 수득량은 약 11.2g(약 84%) 정도가 될 것이다.

 

실험 B. cis - Dinitrobis(ethylenedeamine) Cobalt(Ⅲ) Nitrate의 합성

1) ethylenediamine 5.4㎖에 증류수 48.6㎖를 넣어 10%의 ethylenediamine (0.080㏖)용액을 만든다.

 

2) 위의 10% ethylenediamine 용액(0.080㏖)에 17.77g(0.044㏖)을 넣는다.

 

3) 이것을 steam bath 위에 놓고 70℃까지 가열되는 동안 천천히 계속 저어준다.

 

4) 이것을 뜨거울 때 여과한다.

 

5) 여과된 용액을 ice-salt bath에서 식혀 황색 결정이 생기게 한다. 이 결정이 바로 cis- dinitro bis(ethylenediamine) cobalt(Ⅲ) nitrite이다.

6) 이것을 여과하여 결정(첫 번째)을 얻는다.

 

7) 남은 용액에서 두 번째 결정은 실온에서 용액을 부피의 2/3로 농축시켜 ice-salt bath에서 식혀 여과하여 얻는다.

 

8) 위에서 얻은 cis 화합물 모두를 60℃가 넘지 않는 약간의 물에 녹인다.

 

9) 진한 질산을 기체가 더 이상 방출되지 않을 때까지 몇 방울씩 떨어뜨린다. 산을 가하는 동안 cis- dinitro bis(ethylenediamine) cobalt(Ⅲ) nitrate 침전이 생성된다.

 

10) 이 혼합물을 ice-salt bath에서 식히고 노란빛의 황색 결정을 여과하여 얻는다.

 

11) 이 염은 60℃의 물에서 두 번 정도 재결정한다.

 

12) 수득량은 약 1.1g(10%)이 된다.

 

 

 

[무기화학실험]Cis- and trans- dinitro bis(ethylene diamine) cobalt(III) nitrate의 합성 레포트