甘氨酸高鈷配合物異構(gòu)體的制備和鑒別1

1、化學(xué)與環(huán)境學(xué)院無機化學(xué)合成與測試實驗報告實驗名稱 甘氨酸高鈷配合物異構(gòu)體的制備和鑒別 學(xué)生姓名 陳文友 學(xué) 號 20120004020 專 業(yè) 化學(xué)教育 年級、班級 大三 四班 指導(dǎo)老師 吳建中 日 期 2015/06/24 甘氨酸高鈷配合物異構(gòu)體的制備和鑒別一、實驗?zāi)康模?了解配合物異構(gòu)體的制備和性質(zhì) 了解紫外可見吸收光譜在鑒別異構(gòu)體方面的應(yīng)用二、實驗原理：氨基酸作為配體和金屬離子形成配合物時，在不同的條件下，可以氮配位、以氧配位，或以氮和氧一同配位，形成不同的鍵合幾何異構(gòu)體。例如Co（）離子與甘氨酸可以形成多種異構(gòu)體，本實驗制備、兩種鍵合幾何異構(gòu)體： 紫外光譜可以用來鑒別配合物所具有的不同

2、幾何構(gòu)型。在CoA4B2型配合物中1T1g態(tài)被分裂，trans-CoA4B2分裂后在300700nm范圍出現(xiàn)三個d-d躍遷吸收峰，cis-CoA4B2分裂后則只有兩個吸收峰。三、實驗儀器與試劑： 儀器磁力攪拌器，恒溫水浴鍋，蒸發(fā)皿，布氏漏斗，抽濾瓶，循環(huán)水泵，容量瓶，燒杯，紫外可見光譜儀試劑二氯化鈷，甘氨酸（A.R.），氫氧化鈉（A.R.），濃鹽酸（A.R.），高氯酸鈉（C.P.），乙二胺（99%，A.R.），無水乙醇（A.R.），乙醚（A.R.），冰，過氧化氫（30%）四、實驗步驟及現(xiàn)象記錄（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制備序號實驗步驟實驗現(xiàn)象取10.0gCoCl2

3、3;6H2O溶于25mL水中，于55熱水浴條件下加入20mL20%的乙二胺溶液，用磁力攪拌器攪拌10minCoCl2·6H2O為紫紅色晶體，加入乙二胺攪拌后變?yōu)樽丶t色溶液向混合溶液中緩慢滴加16mL10%的H2O2溶液，攪拌15min使之充分反應(yīng)后，降低攪拌速度，加入30mL濃HCl至混合均勻，停止攪拌加入H2O2時有小氣泡生成，溶液棕紅色加深，加完濃HCl后得暗紅色溶液將混合溶液在水蒸氣浴上加熱濃縮（約150min）表面有一層暗綠色晶體結(jié)晶產(chǎn)物用冰浴充分冷卻后，過濾，用無水乙醇溶液洗滌至濾液無色 產(chǎn)物為暗綠色晶體在空氣中干燥晶體，稱重產(chǎn)量為5.1525g（2）Co(en)2(NH2

4、CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()的制備序號實驗步驟實驗現(xiàn)象稱取0.3060g甘氨酸，溶于5mL1mol/LNaOH中，加入盛有1g配合物的蒸發(fā)皿中，攪拌甘氨酸為白色晶體，攪拌后得紫紅色溶液沸水浴上加熱10min，并不時攪拌溶液由酒紅色變成橙紅色溶液置于冰浴中冷卻，邊攪拌滴加2.5mL濃鹽酸加入時有白煙生成移去冰浴，在磁力攪拌器上邊攪拌邊慢慢滴加40mL95%乙醇（40min）逐漸滴加過程有細(xì)小晶體生成將產(chǎn)生的混濁物在室溫下利用磁力攪拌器攪拌15min細(xì)小晶粒增多將產(chǎn)物抽濾，用無水乙醇洗滌，空氣中干燥后稱重為橙黃色晶體，質(zhì)量為0.0706g（3）Trans-Co(en)2(

5、NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制備序號實驗步驟實驗現(xiàn)象取1.5g和0.8086g甘氨酸于5mL水中，邊攪拌邊滴1mL1mol/LNaOH 溶液呈淡紫色將溶液加入1gNaClO4溶于2mL水形成的溶液中，攪拌15min有細(xì)小紫灰色晶粒生成抽濾，無水乙醇、乙醚洗滌，空氣中干燥，稱重產(chǎn)物為紫灰色晶體，質(zhì)量為0.43g（4）紫外可見光譜測定序號實驗步驟實驗現(xiàn)象取配合物0.0706g，溶解轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中定容到刻度線溶液呈橙黃色色取第一次制地的配合物0.2169g，溶解轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中定容到刻度線溶液呈亮綠色取第二次制地的配合物0.2171g，溶解轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中定

6、容到刻度線溶液呈淡紫色將所得溶液，以水為參比，在紫外可見光譜儀上測定300700nm范圍的吸收光譜，計算各吸收峰的摩爾吸光系數(shù)，分析光譜數(shù)據(jù)有光譜圖出現(xiàn)，見實驗結(jié)果處理五、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理：1. 過程與實驗結(jié)果展示【見附頁】2. 產(chǎn)率計算（1）Trans-Co(en)2Cl2Cl()的制備 得到墨綠色晶體5.1525gCoCl2·6H2OTrans-Co(en)2Cl2Cl()237.9 285.410.0g m理論=12.0g因此，產(chǎn)率=5.1525g /12.0g×100%=42.94% （2）Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O(

7、)的制備 得到橙紅色粉末狀固體0.0706gTrans-Co(en)2Cl2Cl()Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O() 285.4 359.9 1.0g m理論=1.3g產(chǎn)率=0.0706g /1.3g×100%=5.43% （3）Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()的制備得到灰白色粉末狀固體0.43gTrans-Co(en)2Cl2Cl()Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2() 285.4 488.4 1.5g m理論=2.6g產(chǎn)率=0.43g /2.6g

8、5;100%=16.54%（4）紫外可見光譜測定產(chǎn)物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()紫外可見光譜圖如下： 從上圖可得，產(chǎn)物Co(en)2(NH2CH2COO-2N,O)Cl2·2H2O()在300700nm范圍有2個d-d躍遷吸收峰（cis-CoA4B2構(gòu)型），分別是：點位置波長入/nm吸光度A1466.440.1142338.770.116c()=m()/M()/V=0.0706g /359.93mol·g-1/50.00mL=3.9230×10-3mol·L-計算摩爾吸光系數(shù)： 1=A1/(bc()=0.1

9、16/(1cm×3.9230×10-3mol·L-1)= 29.5692L/(mol·cm) 2=A2/(bc()=0.114/(1cm×3.9230×10-3mol·L-1)= 29.0594L/(mol·cm) 產(chǎn)物Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()紫外可見光譜圖如下：因為第一次產(chǎn)物顏色為亮綠色，說明產(chǎn)物不是Trans-Co(en)2(NH3+CH2COO-O)Cl(ClO4)2()，故舍去，取第二次測量進行數(shù)據(jù)分析。從圖二可得，產(chǎn)物Trans-Co(en)2(NH3+

10、CH2COO-O)Cl(ClO4)2()在300700nm范圍有3個d-d躍遷吸收峰（trans-CoA4B2構(gòu)型），分別是：點位置波長入/nm吸光度A吸光系數(shù)1578.730.40145.10832445.340.27430.82223366.370.54461.19444312.424.012451.3084c()=m()/M()/V=0.2171g/488.43mol·g-1/50.00mL=8.8897×10-3mol/L-1計算摩爾吸光系數(shù)： 1=A1/(bc()= 0.401/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 45

11、.1083L/(mol·cm) 2=A2/(bc()= 0.274/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 30.8222L/(mol·cm) 3=A3/(bc()= 0.544/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 61.1944L/(mol·cm)4=A3/(bc()= 4.012/(1cm×8.8897×10-3mol·L-1)= 451.3084L/(mol·cm)六、實驗總結(jié)與討論：1. 結(jié)果分析產(chǎn)物吸收峰的波長分別為466.44

12、nm、338.77nm，與文獻值522nm和344nm有所偏差，其中的兩個吸收峰明顯向短波偏移，而d-d躍遷吸收峰的波長取決于分裂能的大小，分裂能的大小又取決于配位體的配位場的強弱，所以這樣的實驗現(xiàn)象說明產(chǎn)物不純，有雜質(zhì)。產(chǎn)物吸收波長分別為578.73nm、445.34nm、366.37nm、312.42nm，前三個波長與文獻值574nm、442nm、365nm接近，說明產(chǎn)物純度較好，312.42nm波長屬于雜波，不進行討論。2. 誤差分析產(chǎn)物的晶體形狀與顏色與文獻的基本相同，說明所制得的Trans-Co(en)2Cl2Cl()產(chǎn)物較純，而且產(chǎn)率也達到了42.94%，產(chǎn)率較高，誤差較小。產(chǎn)物產(chǎn)

13、率只有5.43%，且紫外光譜吸收峰左移，這些說明產(chǎn)物存在雜質(zhì)。這可能是由于所制得的產(chǎn)品不純所導(dǎo)致，所制得的產(chǎn)品不純的原因可能是：l 所加入1mol/LnaOH溶液量過少；l 2.5mL濃鹽酸一加進去就蒸發(fā)了，形成白煙，沒有足量參與反應(yīng)；l 可能滴加乙醇的速度不夠均勻；產(chǎn)物第二次制備的產(chǎn)率為16.54%，紫外光譜與文獻值574nm、442nm、365nm接近，說明產(chǎn)物較為純凈，雜質(zhì)少，產(chǎn)率不高可能是洗滌時洗滌液帶走部分產(chǎn)物。第一次制備得到的是灰綠色晶體，可能原因是加入的氫氧化鈉量不夠。七、思考題:為什么羧基配位后，它的C=O的伸縮振動峰會向低波數(shù)方向移動？答：羧基配位后，金屬離子上的d電子會反饋到反鍵軌道上，使得C=O鍵級降低，化學(xué)鍵強度減弱，因此C=O鍵力常數(shù)降低，根據(jù)，波數(shù)會降低，因而C=O的伸縮頻率降低，其伸縮振動峰就向低波數(shù)方向移動。如何解釋各配合物的吸