Chemie in druppels Hans Vanhoe Katrien Strubbe Universiteit Gent SLO Chemie
6. Complexvorming 6.1 Reacties met complexvorming Transitiemetaalionen kunnen als lewiszuren interageren met zogenaamde "liganden" die dan als lewisbasen optreden (NH 3, Cl -, OH -, CN -, F -, S 2 O 3 2-...). Hierbij worden complexe verbindingen gevormd. Het begrip ligand is afgeleid van het Latijnse ligare en betekent binden. Een ligand is dan een deeltje dat een elektronpaar kan afstaan aan een transitiemetaalion. Liganden zijn gewoonlijk negatief geladen of neutrale deeltjes, in zeldzame gevallen zijn ze positief geladen. Enkele voorbeelden van complexe verbindingen zijn: [Ag(NH 3 ) 2 ] + Cl - [Co(NH 3 ) 6 ] 2+ SO 4 2- K 2 [CuCl 4 ] De entiteiten tussen [] noemt men complexe ionen. Een opvallende eigenschap van complexe verbindingen, is dat ze meestal een karakteristieke kleur aannemen en ook bijzondere magnetische eigenschappen vertonen. Bij oplossen van hun zouten in water, worden transitiemetaalionen gesolvateerd (gehydrateerd). Bij dit proces vormen de kationen complexe verbindingen met watermoleculen. Alhoewel niet altijd als dusdanig genoteerd zijn transitiemetaalionen in waterige oplossing dus in feite aqua-complexen. Voor nikkel(2+) heeft men: Ni 2+ + 6 H 2 O Ni(H 2 O) 6 2+ of Ni 2+ (aq) Wanneer een deeltje aan de oplossing wordt toegevoegd dat als ligand kan fungeren t.o.v. het transitiemetaal, kan water uit het aqua-complex verdrongen worden wanneer het toegevoegde ligand een sterkere binding (stabieler complex) vormt dan water. In veel gevallen kan dit proces worden vastgesteld door een kleurverandering in de oplossing. Complexvorming tussen een transitiemetaal en een geschikt ligand kan worden gebruikt om weinig oplosbare verbindingen in oplossing te brengen. Voegt men bv. aan een oplossing van AgNO 3 (aq) stelselmatig NH 3 toe, dan stelt zich het volgende evenwicht in:
Ag + + 2 NH 3 Ag(NH 3 ) 2 + Hierdoor kan het weinig oplosbare AgCl, door toevoegen van NH 3, toch in oplossing gebracht worden. De reacties zijn: Ag + + Cl - AgCl Ag + + 2 NH 3 Ag(NH 3 ) 2 + Door toevoegen van NH 3 verschuift het tweede evenwicht naar rechts, waardoor het eerste evenwicht naar links verschuift : AgCl lost op. 6.2 Proeven 6.2.1 Verschuiving van chemische evenwichten door gemeenschappelijk-ioneffect en complexvormingsreacties Hypothesetoetsend onderzoek. Onderzoeksvaardigheden: -formuleren onderzoeksvraag -opstellen onderzoeksplan -uitvoeren: ordelijk en overzichtelijk werken en noteren, observeren, rapporteren -reflecteren: bruikbaarheid neerslag- en complexvormingsreacties voor kwalitatieve en kwantitatieve detectie van ionen. Situering Een chemisch evenwicht kan verstoord worden door toevoegen van een reagens dat reageert met één van de reagentia of reactieproducten. Op deze manier leidt het toevoegen van een anion of kation van een zout aan een verzadigde oplossing van dit zout tot neerslagvorming, kunnen weinig oplosbare zouten in oplossing gebracht worden via complexvorming en kunnen ionen selectief worden opgeloste of neergeslagen uit een mengsel. In dit experiment worden enkele experimenten uitgevoerd om dit te demonstreren. In dit experiment ga je eerst een beperkte oplosbaarheidstabel opstellen. Je krijgt hiervoor verschillende oplossingen van oplosbare zouten ter beschikking. Stel een plan op om de tabel op te stellen, voer de proef uit en noteer je observaties. Maak een foto van je opstelling en integreer die in je verslag. Vergelijk je resultaten met de tabel met oplosbaarheidsproducten. Vervolgens krijg je een oplossing van een onbekend zout. De bedoeling is dat je, via neerslagreacties, het kation van het zout identificeert. Voer hierbij zo weinig mogelijk experimenten uit.
Formuleer een onderzoeksvraag, voer de proef uit via druppelexperimenten. Maak op het einde van je proef een foto van je opstelling en integreer die in je verslag. Geef een antwoord op de onderzoeksvraag. Beschikbaar materiaal Druppelflesjes met volgende oplossingen: - 0,01 mol/l AgNO 3 (aq) - 1 mol/l NH 3 (aq) - 5 mol/l NH 3 (aq) - 0,1 mol/l ZnSO 4 (aq) - 0,1 mol/l Al(NO 3) 3 (aq) - 0,1 mol/l NaCl (aq) - 0,5 mol/l CuSO 4 (aq) - 0,01 mol/l CuSO4 (aq) - 0,1 mol/l FeCl 3 (aq) - 0,01 mol/l KSCN (aq) - 0,5 mol/l FeSO 4 (aq) - 0,1 mol/l K 3Fe(CN) 6-3 mol/l HCl (aq) - oplossing van onbekend zout. Glazen roerstaaf Papieren doekjes (om op te ruimen) Inlegblad en plastieken hoesje
Inlegblad gemeenschappelijk-ioneffect en complexvormingsreacties
DINSDAG 14 FEBRUARI 2012 Blauwalg bestrijden met ijzerchloride Chemische technologie Proef van Waternet en RU Nijmegen Blauwalg laat zich succesvol bestrijden met ijzerchloride. Dat blijkt uit een proef van drinkwaterbedrijf Waternet in samenwerking met de Radboud Universiteit Nijmegen en het Nederlands Instituut voor Ecologie. Sommige blauwalgen zijn schadelijk voor mensen en dieren. Om deze reden worden er in de zomermaanden, wanneer de algen het beste groeien, regelmatig zwemverboden afgekondigd. De organismen doen het vooral goed wanneer het water rijk is aan fosfaten, die onder meer uit de bodem oplossen. De techniek, die Waternet de laatste twee jaar op een plas nabij Loenen testte, richt zich op een verlaging van het fosfaatgehalte. Het drinkwaterbedrijf gebruikt daarvoor ijzerchloride, dat zich aan fosfaat bindt Voor de verspreiding van het ijzerchloride ontwikkelde Waternet een mobiel ponton met een kleine windmolen. Deze drijft twee pompen aan. Het eerste exemplaar pompt oppervlaktewater op, terwijl het tweede de hoeveelheid ijzerchlorideoplossing doseert. De stromen mengen zich in een speciale buis, waarna het mengsel weer overboord gaat. De proef is succesvol verlopen: de plas bij Loenen is na een behandeling van twee jaar helemaal helder. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of het effect ook blijvend is. Naar verwachting blijft het water zo n tien jaar vrij van blauwalgen. Na deze periode zou de behandeling moeten worden herhaald. Bron: de technologiekrant