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  • 27. März 2017, 14:28:33

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Autor Thema: Synthese von Hexammincobalt(III)-chlorid  (Gelesen 8749 mal)

Heuteufel

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Synthese von Hexammincobalt(III)-chlorid
« am: 27. Mai 2011, 21:26:04 »
Synthese von Hexammincobalt(III)-chlorid

Hexammincobalt(III)-chlorid [10534-89-1]

Hexammincobalt(III)-chlorid ist ein typischer „Werner-Komplex“. Untersuchungen von Komplexen dieser Art erlaubten dem Schweizer Chemiker Alfred Werner die Bindungsverhältnisse und die Geometrie von einfachen Komplexen erstmals korrekt zu beschreiben. Seit dem haben moderne Konzepte wie die Ligandenfeld-Theorie und die Molekülorbitaltheorie Werners Theorie erweitert, aber im Wesentlichen nicht verändert.
Hier wird die Synthese von Hexammincobalt(III)-chlorid aus Cobalt(II)-chlorid, Ammoniak und Wasserstoffperoxid unter Verwendung von Aktivkohle als Katalysator beschrieben.

Zur Reaktion:

In wässriger Lösung können keine freien Co3+-Ionen existieren, da diese sofort das Wasser zu Sauerstoff oxidieren würden. Durch stark bindende Liganden kann Cobalt jedoch in der Oxidationsstufe +3 stabilisiert werden.
Hexammincobalt(III)-chlorid lässt sich leicht aus dem billigen Cobalt(II)-chlorid herstellen. Die Überführung der Cobaltionen in die Oxidationsstufe +3 gelingt mit Wasserstoffperoxid oder mithilfe des Luftsauerstoffs. Ohne Verwendung eines Katalysators gelingt die Synthese nur unter hohem Druck. Bei der Verwendung von Aktivkohle als Katalysator gelingt die Reaktion leicht bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck.
Zuerst reagiert das Cobalt(II)-chlorid mit dem Ammoniak zum d7-Hexammincobalt(II)-chlorid. Dieses wird nun von Wasserstoffperoxid zum d6-[Co(NH3)5OH]2+ oxidiert. Der Ligandenaustausch von OH- durch NH3 läuft bei diesem kinetisch stabilen Komplex jedoch nur sehr langsam ab. Die Poren der Aktivkohle können Moleküle adsorbieren und auf diese Weise den Ligandenaustausch beschleunigen. Zuerst nimmt d6-[Co(NH3)5OH]2+ ein Elektron der Aktivkohle auf und wird zum d7-[Co(NH3)5OH]+. Jetzt kann der Ligandenaustausch schnell stattfinden und ein NH3-Molekül tritt unter Freisetzung eines OH--Anions in den Komplex ein. Der entstandene Komplex löst sich wieder von der Aktivkohle, wobei er ein Elektron zurücklässt, so dass d6-[Co(NH3)6]3+ entsteht. Bei der Synthese wird auch noch Ammoniumchlorid verwendet, welches mit dem Ammoniak einen Puffer bildet, der die freiwerdenden OH--Ionen unter Entstehung von Ammoniak abfängt und als Cl--Quelle dazu dient die Hexammincobalt(III)-Ionen besser zu stabilisieren.
Zusammenfassend kann man folgende Gleichung für die Reaktion angeben:

4 CoCl2 + 4 NH4Cl + 20 NH3 + O2  ---> 4 [Co(NH3)6]Cl3 + 2 H2O

Durchführung:

In einem 100 ml Erlenmeyer werden 2 g Ammoniumchlorid in 5 ml destilliertem Wasser gelöst und anschließend wird vorsichtig bis zum Sieden erhitzt. Dann werden 3 g fein gepulvertes Cobalt(II)-chlorid Hexahydrat hinzu gegeben. Nach der Zugabe von 0,15 g Aktivkohle und 8 ml konzentrierter Ammoniaklösung wird die Lösung auf 10°C gekühlt und anschließend werden 8 ml Wasserstoffperoxid 6% unter gutem Rühren hinzugetropft. Die erhaltene Lösung wird für 30 Minuten in einem 60°C warmen Wasserbad gerührt. Die rosa Färbung verschwindet hierbei. Dann wird im Eisbad für 10 Minuten gekühlt und über eine Filternutsche filtriert und trockengesaugt. Der so erhaltene Rückstand wird zu einer siedenden Mischung von 25 ml Wasser und 1 ml Salzsäure in einem 100 ml Becherglas gegeben. Dann wird die heiße Lösung filtriert um die Aktivkohle zu entfernen und das Filtrat wird in einem sauberen 100 ml Erlenmeyer aufgefangen. Zum klaren Filtrat gibt man 3 ml konzentrierte Salzsäure und kühlt dann im Eisbad. Die erhaltenen Kristalle werden über eine Filternutsche filtriert und 2 Mal mit 3 ml eiskaltem Ethanol gewaschen und anschließend für 30 Minuten bei 110°C getrocknet.

Das getrocknete Produkt:

* Kobaltkomplex.jpg
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Beschreibung:

Hexammincobalt(III)-chlorid ist eine weinrote, teilweise auch braun-gelblich erscheinende Komplexverbindung. Durch die Ammin-Liganden wird das Cobalt-Kation in der frei nicht vorkommenden Oxidationsstufe +3 stabilisiert. Die Liganden sind so fest an das Zentralatom gebunden, dass der Komplex sogar aus konzentrierter Salzsäure unverändert umkristallisiert werden kann. Bei starkem Erhitzen des Salzes wird jedoch ein Teil der Ammin-Liganden abgespalten und Ammoniak entweicht.
Die Chlorid Anionen können durch andere Anionen wie Nitrat, Bromid oder Iodid ausgetauscht werden.
Hexammincobalt(III)-chlorid findet unter anderem Verwendung in der Molekularbiologie, zum Erhöhen der Transformationseffizienz von Bakterien ("Kompetent-Machen").

Anmerkungen:

Um schöne Kristalle zu erhalten kann man das Produkt aus 1-2%iger Salzsäure umkristallisieren (langsam abkühlen lassen) und dann, wie oben angegeben, mit Ethanol waschen.

Quelle:

Basierend auf:
http://www.chemtopics.com/aplab/cocomplex.pdf

Andere Quellen:
http://www.chemistry.ucsc.edu/~tholman/Chem151A/LabProcedures/1_6NH3Co.pdf
http://www.applichem.com/de/produkte/produktdetail/as/hexammincobaltiii-chlorid-fuer-die-molekularbiologie/



« Letzte Änderung: 15. Januar 2012, 17:32:53 von Mephisto »
"The higher impact projects tend not to be harder than lower impact projects. Just higher impact." - A commentator on the blog "In the pipeline"


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