——铬系列——
铬元素的配位化学十分丰富,Cr(III)离子可以形成的配合物仅次于Co(III)离子。不过可以方便制备的很少,这是由于铬的配体交换惰性所导致的。为了使得反应彻底进行很多铬配合物的合成需要以小时乃至天计算进行加热或者加催化剂进行反应。
作为一种β-二酮,乙酰丙酮几乎可以与除了碱金属外的所有金属乃至非金属如硅等形成一系列的配合物,自然,乙酰丙酮铬(III)也是可以合成的,但是合成的过程是极为缓慢的。
乙酰丙酮铬和其他三价金属形成的乙酰丙酮基配合物一致,乙酰丙酮基作为二齿配体,以羰基氧原子为配位原子与金属离子形成一个畸变的八面体构型配合物,这种配合物呈现出深红色,和2023新年的气氛相符🥳🥳,celebrated,来合成一下吧!
中文名:三(乙酰丙酮基)合铬(III)
英文名:Triacetylacetyl chromium(III)
化学式:[Cr(C₅H₇O₂)₃]缩写为[Cr(acac)₃]
原料准备:十二水合硫酸铬钾或六水合三氯化铬,脲(尿素,碳酰二胺),乙酰丙酮
危险提示:1、铬(III)盐具有酸性,使用时注意不要接触皮肤。2、乙酰丙酮具有刺激性,挥发性,使用时避免吸入其蒸汽。
特别提示:铬(III)盐常见的是十二水水合硫酸铬钾和六水合三氯化铬,用处往往比较少,不太常见。可以用重铬酸钾或铬酸钠,三氧化铬之类,计算好量配成溶液,加乙醇或者无水亚硫酸钠将其还原成三价铬,等效使用。
*实验有风险,模仿需谨慎,请勿随意模仿实验内容,出现任何事故,本频道不愿承担责任。
1、准备一个电子秤,称取10.0g十二水合硫酸铬钾或5.5g六水合三氯化铬。
2、加入100ml蒸馏水,放置在磁搅上,加热搅拌直到溶解,形成铬盐溶液:
K[Cr(H₂O)₆](SO₄)₂·6H₂O→K⁺+[Cr(H₂O)₆]³⁺+2SO₄²⁻+6H₂O
trans-[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl·2H₂O→[Cr(H₂O)₄Cl₂]⁺+Cl⁻+2H₂O
3、接着称取约40.0g尿素,加入50ml蒸馏水,搅拌形成尿素溶液。
4、称取12g乙酰丙酮(可以适当过量)。
5、将尿素溶液倒入铬盐溶液中,接着注入乙酰丙酮,加热搅拌约4h(铬离子配体交换惰性,需要长时间加热才能拖去与其配位的水或氯离子,换成乙酰丙酮阴离子)
这里图片中给出的反应的原理有错误,实际是乙酰丙酮与六水合铬离子[Cr(H₂O)₆]³⁺或反式-二氯四水合铬离子trans-[Cr(H₂O)₄Cl₂]⁺直接反应产生三(乙酰丙酮基)合铬。而尿素的作用是水解产生氨NH₃,中和脱下的氢离子,促进反应的进行:
CON₂H₄+H₂O→CO₂↑+2NH₃
[Cr(H₂O)₆]³⁺+3Hacac+3NH₃→[Cr(acac)₃]↓+3NH₄⁺+6H₂O
trans-[Cr(H₂O)₄Cl₂]⁺+3Hacac+3NH₃→[Cr(acac)₃]↓+3NH₄⁺+4H₂O+2Cl⁻
加热约4h后关火,乙酰丙酮铬(III)便结晶析出。
6、冷却后抽滤,滤饼用蒸馏水洗涤数次后,舀入表面皿中,放入干燥器等待干燥。
7、干燥结束后,称量计算产率,实际产量6.2g,理论产量7.0g,产率为88.5%
常见问题及解释:
1、产物可以用乙醇洗涤吗?
不可以,乙酰丙酮配合物容易溶于乙醇,会降低产率。乙酰丙酮配合物在水中也有微弱的溶解,因此一定要快速进行抽滤洗涤,降低洗涤造成的损失。
2、本品采用的是0.02mol十二水合硫酸铬钾,也可以用六水合三氯化路,约需要5.4克,或者用重路酸钾等配成溶液后加乙醇或无水亚硫酸钠还原,这里提供一个参考:3g重铬酸钾,溶于100毫升水,加入一些稀硫酸后,滴入几滴乙醇,充分的搅拌至溶液呈深绿色即可。(当然重铬酸盐使用建议实验室进行,家实绝对不推荐!!!)