Сегодня синтезируем одно из самых красивых координационных соединений — сульфат тетраамминмеди(II). Это ярко-синие, почти фиолетовые кристаллы, которые отлично демонстрируют образование комплексных ионов.
Теоретическая часть
Сульфат тетраамминмеди(II) — комплексное соединение, в котором ион Cu²⁺ координирован четырьмя молекулами аммиака в квадратно-плоской геометрии. Молекула воды входит в кристаллическую решётку как вода кристаллизации, не будучи связанной с металлом напрямую.
Уравнение реакции:
CuSO₄·5H₂O + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O + 4H₂O
Реакция основана на замещении лигандов: молекулы аммиака вытесняют воду из внутренней сферы гидратированного иона меди
Продукт плохо растворим в этаноле и других спиртах, что позволяет легко выделить его осаждением.
Расчёт реагентов на ~15 г продукта
Чтобы получить около 15 г целевого вещества, нам понадобится:
1. Сульфат меди (II) пентагидрат (CuSO4·5H2O): 15,24 г
2. Аммиак водный 10% (NH3·H2O): 46 мл
(если ваша концентрация 25% то берите 17 мл)
3. Растворитель: дистиллированная вода 50 мл
4. Спирт изопропиловый: 200 мл
Пошаговая инструкция
Шаг 1: Приготовление раствора сульфата меди
В химический стакан на 250 мл поместите 15,24 г пентагидрата сульфата меди(II). Добавьте 50 мл дистиллированной воды и перемешивайте стеклянной палочкой до полного растворения. При необходимости слегка подогрейте на водяной бане (не выше 40 °C) — растворение эндотермично.
Шаг 2: Комплексообразование
Под вытяжкой! При постоянном перемешивании медленно, по каплям, прилейте 46 мл 10% раствора аммиака к раствору сульфата меди. Наблюдайте последовательные изменения:
- Появление светло-голубого студенистого осадка (Cu(OH)₂ / (CuOH)₂SO₄)
- Полное растворение осадка с образованием интенсивно-синего прозрачного раствора [Cu(NH₃)₄]²⁺
Продолжайте перемешивание ещё 5–10 минут для завершения реакции.
Шаг 3: Осаждение комплекса
К полученному синему раствору при перемешивании медленно прилейте 200 мл охлаждённого изопропанола. Комплексный сульфат тетраамминмеди(II) плохо растворим в спиртовой среде — начнётся выпадение мелкокристаллического осадка насыщенного синего цвета.
Поместите стакан со смесью в ледяную баню или холодильник на 30–60 минут для завершения кристаллизации и укрупнения кристаллов.
Шаг 4: Фильтрование и промывка
Отфильтруйте осадок на воронке Бюхнера под вакуумом. Промойте кристаллы 2–3 порциями по 10–15 мл холодного изопропанола для удаления следов аммиака и сульфата. Не используйте воду — продукт в ней растворим!
Шаг 5: Сушка
Перенесите влажные кристаллы на фильтровальную бумагу, аккуратно распределите тонким слоем и оставьте сушиться на воздухе в вытяжном шкафу 2–3 часа. Для ускорения можно использовать эксикатор с хлоридом кальция.
Выход:
Итоговый выход составит примерно 13,5 грамма моногидрата сульфата тетрааммин меди [Cu(NH3)4]SO4·H2O — это приблизительно 90% выход.