Praktikum Allgemeine Chemie...

Praktikum Allgemeine Chemie

Herbstsemester 09

14. Sept. bis 21. Okt.

Gruppe VII

Deuber Fabian, Morf Fabienne

Herstellung von Hexamminnickel(II)chlorid

Praktikumskoordination: Chahan Yeretzian

Betreuender Dozent: Jürgen Ebert

Praktikum Allgemeine Chemie ZHAW

12.10.09 -2-

Abstract

Diese Arbeit behandelt die Synthese und Charakterisierung von Hexamminnickel(II)chlorid

Komplexes. Der oben genannte Komplex wurde mit Nickel(II)chlorid und Ammoniaklösung

hergestellt. Die Ausbeute der Reaktion beträgt sich beim ersten Kristallisat 47.6%. Zusätzlich

wurde ein zweites Kristallisat gewonnen welches 27.4% der theoretischen Ausbeute ent-

spricht

Die Nickelionen des Produktes konnten Komplexometrisch analysiert werden. Die NH3-

Liganden konnten nicht wie geplant mittels direkter Säure/Basen-Titration analysiert werden,

sondern die Probe musste in HCl c = 0.1 mol/L aufgelöst und mit

NaOH c = 0.1 mol/L rücktitriert werden.

Über den Komplex kann folgende Aussage getroffen werden; Der Nickelgehalt der Probe

beläuft sich auf 24.3 g/100g (± 0.516 g/100g, n = 3, p = 0.95). Dies entspricht 95.9% des

erwarteten Nickels. Laut Analyse weist die Probe einen mittleren NH3-Gehalt von 42.4

g/100g (± 0.415 g/100g, n = 3, p = 0.95). auf. Es wurde somit 96.4% der Theorie gefunden.

Das molare Verhältnis von NH3-Ligande zu dem Nickelion beträgt 1:6. Dies bedeutet, dass

der gewünschte Komplex hergestellt wurde.


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Abkürzungen RT Raumtemperatur

KHP Kaliumhydrogenphthalat

EDTA Ethylendiamintetraacetat

NH3 Trihydrogennitrid ;)


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Literaturverzeichnis

1 Aufgabenstellung..................................................... 6

2 Theoretischer Teil .................................................... 7

2.1 Hexamminnickel(II)chlorid............................................. 7

2.2 Gängige Herstellungsverfahren .................................... 7

2.2.1 Unterschiede der Methoden ..................................................................................8

2.2.2 Begründung der Wahl ...........................................................................................8

2.3 Analyseverfahren ........................................................... 9

2.3.1 Nickelbestimmung .................................................................................................9

2.3.2 Wahl der Methode für die Nickelbestimmung........................................................9

2.3.3 NH3-Bestimmung.................................................................................................10

2.3.4 Wahl der Methode für die NH3-Bestimmung .......................................................10

3 Praktischer Teil ...................................................... 11

3.1 Synthese........................................................................ 11

3.1.1 Ökologie ..............................................................................................................11

3.2 Analyse.......................................................................... 11

3.2.1 Nickelanalyse ......................................................................................................11

3.2.2 NH3-Analyse........................................................................................................12

4 Berechnung ............................................................ 14

4.1 Analyseberechnung ..................................................... 14

4.1.1 Titerberechnungen ..............................................................................................14

4.1.2 Nickelanalyse ......................................................................................................15


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4.1.3 NH3-Analyse........................................................................................................16

4.1.4 Verhältnis Ni zu NH3............................................................................................16

5 Resultate ................................................................. 17

5.1 Synthese........................................................................ 17

5.2 Analytik.......................................................................... 17

6 Diskussion .............................................................. 18

6.1 Aufreinigung des Komplexes...................................... 18

6.1.1 Probleme bei NH3-Gehaltsbestimmung ..............................................................18

6.1.2 Resultate .............................................................................................................18

6.1.3 Weitere Beobachtungen......................................................................................19

Praktikum Allgemeine Chemie Aufgabenstellung

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1 Aufgabenstellung

Durch eine Synthese den Komplex Hexamminnickel(II)chlorid [Ni(NH3)6]Cl2 herstellen und im

isolierten Komplex anschliessend den Ni- und NH3- Gehalt bestimmen.

Praktikum Allgemeine Chemie Theoretischer Teil

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2 Theoretischer Teil

2.1 Hexamminnickel(II)chlorid Der Hexamminnickel(II)chlorid-Komplex kennzeichnet sich durch seine intensive Violettfär-

bung. In Anwesenheit von Wasser tauscht der Komplex seine NH3-Liganden gegen H2O-

Liganden aus [3], und sollte daher in einem Exikator aufbewahrt werden. Wie auch andere

Nickelverbindungen, ist dieser Komplex hoch Giftig und muss nach den Richtlinien für

Schwermetalle entsorgt werden. Das Nickelion, welches das Zentrallinon im Komplex dar-

stellt, wird von den sechs NH3-Liganden so umfasst, dass der Komplex eine octaetrische

Form besitzt [1].

2.2 Gängige Herstellungsverfahren Für die Herstellung des Komplexes Hexamminnickel(II)chlorid [Ni(NH3)6]Cl2 wurden drei Me-

thoden gefunden.

Methode 1, nach V.Wiskamp

NiCl2•6H2O + 6 NH3 (+Überschuss) →[Ni(NH3)6]Cl2

Nickel(II)chlorid Hexahydrat (NiCl2•6H2O) in wenig Wasser auflösen, Zugabe von gesättigter

Ammoniumchlorid-Lösung (NH4Cl). Anschliessend wird das Ganze mit einem Überschuss

konzentrierter Ammoniaklösung versetzt. Eine Stunde (oder über Nacht im Kühlschrank) wird

diese Lösung ins Eisbad gestellt. Die gebildeten Kristalle werden abgenutscht, mit wenig

eisgekühlter konzentrierter Ammoniaklösung gewaschen und im Exikator über Blaugel ge-

trocknet.[4]

Methode 2, nach Hecht

Ni(NO3)2 + 6 NH3 → [Ni(NH3)6]Cl2

Eine konzentrierte Nickelnitratlösung Ni(NO3)2 wird mit so viel konzentrierter Ammoniaklö-

sung versetzt, dass eine vollständige Wiederauflösung des intermediär ausfallenden

Nickel(II)hydroxids erfolgt. Die Lösung wird filtriert und mit einer gesättigten, filtrierten Lösung

von Ammoniumchlorid (NH4Cl) in Ammoniak Wasser versetzt. Darauf wird eine Stunde lang

Luft durch die Lösung geleitet (zur Oxidation von möglicherweise vorhandenem Cobalt) und

in kleinen Portionen solange Ammoniumchlorid-Lösung hinzugegeben, bis ein Niederschlag

gebildet wird. Die gebildeten Kristalle werden abgenutscht, zwei- bis dreimal mit der Ammo-

niumchlorid-Lösung und drei- bis viermal mit konzentrierter Ammoniaklösung gewaschen.

Anschliessend wird das Produkt noch mit einem Gemisch Ethanol/konz. Ammoniaklösung


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und am Schluss mit reinem Ethanol gewaschen. Das Salz wird bei 100°C vorsichtig getrock-

net [3].

Methode 3, nach Jander, Blasius

4 CoCl3 + 4 NH4Cl + 20 NH3 + O2 → 4 [Co(NH3)]6Cl3 + 2 H2O

Cobalt(III)chlorid Hexahydrat (CoCl3•6H2O) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) werden unter

Schütteln in Wasser fast vollständig gelöst. Wenig Aktivkohle und die berechnete Menge

Ammoniaklösung (13.5 mol/L) werden dazugegeben und anschliessend einen kräftigen Luft-

strom durch die Suspension geleitet, bis die ursprünglich rote Lösung gelbbraun ist. Damit

der Oxidationsvorgang vollständig abläuft wird die NH3-Konzentration durch portionenweise

Zugabe von Ammoniaklösung (13.5 mol/L) aufrechterhalten. Der Niederschlag von Hexam-

mincobalt(III)chlorid [Co(NH3)]6Cl3 und die Aktivkohle werden abfiltriert und der Filterrück-

stand mit 1-2 %iger Salzsäure durch erhitzen gelöst. Die Lösung wird heiss abfiltriert und

durch Zusatz von konzentrierter Salzsäure und Abkühlen (auf 0 °C) der Komplex ausgefällt.

Die Suspension wird genutscht und der Rückstand mit Alkohol gewaschen. Bei 80-100 °C

werden die wein- bis bräunlichroten, wasserlöslichen Kristalle getrocknet [2].

Diese Methode kann ebenfalls für die Herstellung des Hexamminnickel(II)chlorids verwendet

werden. Anstatt Cobalt(III)chlorid Hexahydrat (CoCl3•6H2O) wird Nickel(II)chlorid Hexahydrat

(NiCl2•6H2O) eingesetzt und dann nach demselben Verfahren weiter gearbeitet.

2.2.1 Unterschiede der Methoden

Unterschiedliche Edukte werden verwendet bei Methode 1 & 2 (Ni(NO3) & NiCl2•6H2O)

Die Aufarbeitungsmethoden sind bei Methode 2 & 3 aufwändiger und es wird zusätzlich noch

Ethanol gebraucht dafür.

2.2.2 Begründung der Wahl

Die Methode nach V. Wiskamp wurde ausgewählt, da im Vergleich zu den anderen beiden

am wenigsten verschiedene Chemikalien verwendet werden müssen, Ein weiteres Kriterium

war auch, dass die Aufarbeitungsverfahren bei Methode 2&3 viel aufwendiger sind als bei

Methode 1. Bei Methode 2 muss Sauerstoff durch die Lösung geleitet werden zur vollständi-

gen Oxidation. Bei Methode 3 wird Aktivkohle zugegeben, Luft durch die Lösung geleitet, die

Lösung erhitzt und mehrere Filtrationen gemacht.

Der Grund, dass Nickel(II)chlorid Hexahydrat, an Stelle von Nickel(II)nitrat verwendet wird,

ist nicht nur die Hygroskopie des Nickel(II)nitrat, sondern auch weil es brandfördernd ist.


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Des Weiteren ist Nickel(II)chlorid Hexahydrat preisgünstiger als Nickel(II)nitrat und enthält

sehr geringe Mengen Cobalt, welches bei der Reaktion stören könnte.

2.3 Analyseverfahren Da das zu synthetisierende Produkt ein Hauption sowie Liganden besitzt, mussten auch zwei

verschiedene Analysemethoden durchgeführt werden.

Zusätzlich muss erwähnt werden, dass eine vollständige Aussage erst getroffen werden

kann, nachdem die Analyseresultate miteinander verglichen worden sind. Das Nickel-

Liganden Verhältnis sollte 1 : 6 betragen, ansonsten wurde nicht der gewünschte Komplex

hergestellt.

2.3.1 Nickelbestimmung

Zur Analyse der Nickelionen stehen zwei mögliche Analysemethoden zur Verfügung. Eine

der beiden Möglichkeiten ist die Gravimetrie bei welche die Probe gefällt und anschliessend

ausgewogen wird. Im Falle von Nickel tropft man zu der wässrigen Probelösung, eine

alkoholische Lösung aus Dimethylglyoxim zu [1]. Der Nickel-Dimethylglyoxim-Komplex fällt

rot aus. Die roten Kristalle werden abfiltriert und bis zur Trockenkonstante im Vakuumtroc-

kenschrank getrocknet.

Die konkurrierende Analysemethode ist die Komplexometrie. Hierbei werden die

Nickelionen mit Hilfe eines EDTA-Komplexes titriert. Da die wässrige Lösung eine sehr in-

tensive Blaufärbung besitzt, wird Murexid als Indikator verwendet [2, 4]. Es kann ein Farb-

umschlag von gelb zu violett beobachtet werden.

2.3.2 Wahl der Methode für die Nickelbestimmung

Nach eingehender Literaturrecherche wurde beschlossen die Nickelionen komplexometrisch

zu bestimmen. Die Analysemethoden wurden nach folgenden Kriterien beurteilt. Ist die

Analysemethode repräsentativ? Können andere Ionen diese Analyse stören? Wie hoch ist

der geschätzte Zeitaufwand? Wie ökologisch und ökonomisch ist die Methode?

Es wurden bei beiden Methoden keine Störionen erwartet, da Cobalt, welches sich auf die

selbe Weise analysieren lässt [2], nur in vernachlässigbaren kleinen Mengen im Edukt vor-

handen ist.

Die Komplexometrie wird in der Synthesevorschrift als geeignete Analysemethode angege-

ben, doch findet sich auch einen Hinweis auf die gravimetrische Bestimmung [3].


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Für die Wahl der Methode ist jedoch vor allem die Erfahrung der Autoren auf dem Gebiet der

Komplexometrie ausschlaggebend.

Es wird zudem angenommen, dass der Zeitaufwand für beide Analysemethoden äquivalent

ist und daher keinen signifikanten Unterschied machen würde. Da bei beiden Analysemetho-

den mit Schwermetallen gearbeitet wird, macht es wenig Sinn die Ökologischen Gesichts-

punkte der Analyse zu vergleichen. Eine ökonomische Sichtweise zeigt jedoch, dass bei der

Gravimetrie wesentlich weniger Reagenzien gebraucht werden, dieser Pluspunkt wurde je-

doch nicht stark gewichtet.

2.3.3 NH3-Bestimmung

Die Liganden des Hexamminnickel(II)chlorid werden mittels Säure/Base Titration bestimmt.

Die wässrige Probelösung wird mit Salzsäure c = 0.1 mol/L titiert. Es wird Methylorange als

Indikator verwendet, da von schwach basisch zu stark sauer titiert wird [4].

2.3.4 Wahl der Methode für die NH3-Bestimmung

Bei der Analyse der Liganden konnte kein Vergleich mit anderen Methoden gemacht werden.

Eine alternative zur direkten Säure/Base Reaktion wäre die Säure/Base-Rücktitration. Hier-

bei würde HCl c = 0.1 mol/L vorgelegt und mit NaOH c = 0.1 mol/L zurücktitriert.

Praktikum Allgemeine Chemie Praktischer Teil

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3 Praktischer Teil

3.1 Synthese Reaktionsgleichung

NiCl2 6H2O + 6 NH3 (+Überschuss) → [Ni(NH3)6]Cl2

Verfahren

Bei RT werden 5.21 g (21.9 mmol) Nickel(II)chlorid Hexahydrat in einen Kolben eingewogen

und unter Rühren in 5 mL Wasser aufgelöst. (eine grüne, klare Lösung). Danach werden 5

mL gesättigte Ammoniumchlorid-Lösung und langsam10 mL (69 mmol + Überschuss) kon-

zentrierte Ammoniaklösung zugegeben. (Temperaturanstieg von 23 °C auf 42 °C, pH-

Veränderung von pH 7 auf pH 10, eine feine blaue Suspension) Nach einer Stunde rühren

(auf 25 °C abgekühlt) wird die Suspension in einen Erlenmeyerkolben überführt und der Kol-

ben mit Wasser ausgespült. Der Erlenmeyerkolben wird im Eisbad unter Rühren abgekühlt,

damit der Komplex ausfallen kann. Nach einer Stunde rühren im Eisbad, wird die dunkel-

blaue Suspension über eine Por. 4-Nutsche abgenutscht. Das violette Pulver wird mit 5 mL

Ammoniaklösung (eisgekühlt, konzentriert) und mit 2 x ca. 5 mL Ethanol (eisgekühlt) gewa-

schen In der Mutterlauge ist eine weitere Ausfällung zu sehen und wird deshalb nochmals

genutscht. Dieses zweite Kristallat wird ebenfalls mit 2 x ca. 5 mL Ethanol (eisgekühlt) gewa-

schen Die beiden Kristallate werden in Kristallglasschalen gegeben und im Vakuumtrocken-

schrank bei 40°C über Nacht getrocknet.

3.1.1 Ökologie

Alle Abfälle aus der Synthese (Kolben) und der Aufreinigung (Mutterlauge und Nutsche),

sowie die bei der Titration mit dem Hexamminnickel(II)chlorid-Komplex in Berührung ge-

kommenen Lösungen müssen im Sonderabfall für Schwermetalle entsorgt werden.

3.2 Analyse Die praktische Ausführung der beiden Analysen wurden in zwei Teile Aufgegliedert; Einen

Nickelanalyseteil sowie einen NH3-Analyseteil.

3.2.1 Nickelanalyse

Da die Masslösung selbst hergestellt wurde muss der Titer bestimmt werden. Die Urtiter-

substanz ist Calciumcarbonat. Es werden ca. genau 1.0 g CaCO3 eingewogen und in


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Wasser gelöst. Anschliessend wird die Lösung aufgekocht um entstehendes CO2 auszutrei-

ben. Die Lösung wird auf 1 L verdünnt. Es werden 100 mL der Stammlösung entnommen

und mit einer geeichten pH-Elektrode auf pH 12.5 (± 0.3) gestellt. Als Indikator dient ein

Murexid-Natriumchlorid-Gemisch (Farbumschlag von Rot zu Violett)

Komplexometrisch Bestimmung

EDTA2- 2 Na+ + [Ni(NH3)6]Cl2 → EDTA2-Ni2+ + 6 NH3 + 2 Na+ Cl-

Es wurden ca. genau 100 mg (0.43 mmol) Probe eingewogen, mit 80 mL H2O deion. gelöst

und mit 50 mL verdünnter Ammoniaklösung versetzt. Die blaue Probelösung wurde mit einer

EDTA Masslösung (c = 0.0953 ± 0.0017 mol/L, n = 3, p = 0.95) titriert. Durch die Zugabe von

einer Spatelspitze an Murexidindikator (5% in NaCl) konnte ein Farbumschlag von Orange

zu Violett beobachtet werden. Es ist aufgefallen, dass die Reaktion um den Umschlagspunkt

relativ langsam abläuft. Daher wurde kurz vor dem Umschlagspunkt langsam zugetropft.

Der theoretische Nickelgehalt in [Ni(NH3)6]Cl2 beträgt 25.35 g/100g. Laut Analyse weist die

Probe einen mittleren Nickelgehalt von 24.3 g/100g (± 0.516 g/100g, n = 3, p = 0.95) auf. Es

wurde somit 95.9% des erwarteten Nickels ermittelt.

3.2.2 NH3-Analyse

Titerbestimmung der Salzsäure c = 0.1 mol/L

Zur Bestimmung des NH3-Gehaltes im Hexamminnickel(II)chlorid-Komplex wird eine Säu-

re/Base-Titration mit Salzsäure c = 0.1 mol/L durchgeführt. Da die Masslösung selbst herge-

stellt wurde, muss der Titer bestimmt werden. Die Urtitersubstanz ist Tris(hydroxymethyl)-

aminomethan. Es werden ca. genau 180 mg Urtitersubstanz eingewogen und in Wasser ge-

löst. Anschliessend werden 2-3 Tropfen Mischindikator zugegeben (Mischindikator mit Me-

thylrot und Bromkresolblau, Farbumschlag von hellblau auf rosa) und diese Lösung mit der

hergestellten Salzsäure titriert.

Direkte Säure/Base Titration

[Ni(NH3)6]Cl2 + 6 HCl → NiCl2 + 6 NH4Cl

Ca. genau 100 mg Hexamminnickel(II)chlorid werden eingewogen und in Wasser gelöst. Es

traten grosse Probleme bei der Auflösung des Komplexes in Wasser auf (siehe Diskus-

sion). Die Titrationsmethode wurde deshalb geändert auf eine Rücktitration mit Natronlauge

c = 0.1 mol/L.


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Titerbestimmung der Natronlauge c = 0.1 mol/L

Da die Masslösung selbst hergestellt wurde muss der Titer bestimmt werden. Die Urtitersub-

stanz ist Kaliumhydrogenphthalat. Es werden ca. genau 304 mg KHP eingewogen und in

Wasser gelöst. Anschliessend werden 2-3 Tropfen Phenolphtalein zugegeben (Farbum-

schlag von farblos auf rosa) und diese Lösung mit der hergestellten Natronlauge titriert.

Säure/Base-Rücktitration

[Ni(NH3)6]Cl2 + 6 HCl (+Überschuss) → NiCl2 + 6 NH4Cl + Überschuss HCl

Überschuss HCl + NaOH → NaCl + H2O

Ca. genau 100 mg Hexamminnickel(II)chlorid werden eingewogen und genau 40 mL Salz-

säure c = 0.09875 ± 0.0005 mol/L (n = 3, p = 0.95) zugegeben. Als Indikator werden 2-3

Tropfen Mischindikator (Mischindikator mit Methylrot und Bromkresolblau, Farbumschlag von

rosa auf hellblau) zugegeben. Der Überschuss an Salzsäure wird mit Natronlauge

c = 0.0941 ± 0.0016 mol/L (n = 3, p = 0.95) rücktitriert. Der Verbrauch der Masslösung belief

sich von 15.2 bis zu 16.5 mL. Der theoretische NH3-Gehalt in [Ni(NH3)6]Cl2 beträgt

44.0 g/100g. Laut Analyse weist die Probe einen mittleren NH3-Gehalt von

42.4 g/100g (± 0.415 g/100g) auf. Es wurde somit 96.4% des erwarteten NH3 gefunden.

Praktikum Allgemeine Chemie Berechnung

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4 Berechnung

Die Rohdaten auf welchen die gesamten Berechnungen stützen, sind in den Laborjournale

von F.Morf und F.Deuber erfasst.

4.1 Analyseberechnung Die Berechnungen der Analysen wurden übersichtshalber in zwei Teile zerteilt.

4.1.1 Titerberechnungen

Den Titer der EDTA-Masslösung wurde mit CaCO3 bestimmt. Es wurden 100 mL CaCO3-

Standartlösung verwendet. Die Konzentration der Standartlösung betrug 1.0044 g/L. Die

folgende Formel wurde zur Titer Berechnung verwendet.

€

tEDTA =V1 × m2

˜ c ×V2 × MCaCO3

V1=Volumen der Standartlösung V2=verwndetes Volumen an Masslösung

MCaCO3=Molekulargewicht von CaCO3 m2=Einwaage des CaCO3

€

˜ c =ungefähre Konzentration

€

t =100 mL ×1.004 mg/mL

0.1 mmol/mL ×10.6 mL ×100.1 mg/mmol= 0.9462

Der auf diese Weise ermittelte Titer beträgt 0.9528 (± 0.0174). Die Konzentration der Mass-

lösung beträgt folglich 0.0953 mol/L (± 0.017 mol/L, n = 3, p = 0.95).

Die folgende Formel wurde zur S/B-Titer Berechnung verwendet.

t= Titer m =Masse [g]

M= Molare Masse [g/mol] V =Verbrauch Masslösung [mL]

csoll= Sollkonzentration [mol/L] cist= Istkonzentration [mol/L]


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Beispiel

Titerbestimmung der HCl c = 0.1 mol/L

€

t1 =m

M ⋅ V ⋅ csoll=

0.1821 g121.14 g/mol ⋅ 0.01520 L⋅ 0.1 mol/L

=1.000


lösung beträgt folglich 0.0988 ± 0.0005 mol/L (n = 3, p = 0.95).

Titerbestimmung der Natronlauge c = 0.1 mol/L

€

t1 =m

M ⋅ V ⋅ csoll=

0.3074 g204.22 g/mol ⋅ 0.01595 L⋅ 0.1 mol/L

= 0.9437


lösung beträgt folglich 0.0941 ± 0.0016 mol/L (n = 3, p = 0.95).

4.1.2 Nickelanalyse

Die Berechnung der Ni-Massenkonzentraion im der Probe wurde folgendermassen berech-

net.

€

n = ˜ c × t ×V2

€

w(X) =mX

meinwaage

Beispiel:

€

n = 0.1mmolmL

× 0.953 ×10.6 mL =1.01 mmol

€

w(Ni) =mNi

mEinwaage

=23.50 mg97.0 mg

= 24.2 g/100g

Laut Analyse weist die Probe einen mittleren Nickelgehalt von 24.3 g/100g (± 0.516 g/100g,

n = 3, p = 0.95) auf. Es wurde somit 95.9% des erwarteten Nickels ermittelt.


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4.1.3 NH3-Analyse

Die Berechnung des NH3-Gehaltes im der Probe wurde folgendermassen berechnet.

€

nNH3= 0.1mmol

mL× 0.9408 ×15.2 mL =1.430 mmol

nHCl = 0.1mmolmL

× 0.9875 × 40 mL = 3.950 mmol

nVebrauch =−nNH3

+ nHCl

6=

3.950 mmol -1.430 mmol6

= 0.420 mmol

w(NH3) =mNH3

meinwaage

=45.05 mg106.1 mg

= 43.46 g/100g

Laut Analyse weist die Probe einen mittleren NH3-Gehalt von 42.4 g/100g (± 0.415 g/100g,

n = 3, p = 0.95). auf. Es wurde somit 96.4% des erwarteten NH3 gefunden.

4.1.4 Verhältnis Ni zu NH3

Das molare Verhältnis von Ni zu NH3 ist 1:6.

€

€

Verhältnis =mNH3

MNH3

=42.4 g15.0 g

= 2.494

= mHCl

MHCl

=24.3 g58.8 g

= 0.4133

= 0.4133 : 2.494 =1: 6

Praktikum Allgemeine Chemie Resultate

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5 Resultate

5.1 Synthese Der Hexamminnickel(II)chlorid-Komplex ist laut Nickelbestimmung zu 95.9% rein. Laut der

NH3-Bestimmung ist der Komplex zu 96.5% rein.

Ausbeute

Theorie 5.08 g 100 %

• 1. Kristallat 2.42 g 47.6 %

• 2. Kristallat 1.39 g 27.4 %

5.2 Analytik Die durchgeführten Analysen ergaben folgende Resultate:

Nickelgehalt des hergestellten Hexamminnickel(II)chlorid-Komplexes:

24.3 g/100g (± 0.516 g/100g, n = 3, p = 0.95).

NH3-Gehalt des hergestellten Hexamminnickel(II)chlorid-Komplexes:

42.4 g/100g (± 0.415 g/100g, n = 3, p = 0.95).

Das molare Verhältnis von NH3-Ligande zu dem Nickelion beträgt 1:6.

Praktikum Allgemeine Chemie Diskussion

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6 Diskussion

6.1 Aufreinigung des Komplexes Da beim Waschen der Kristalle mit eisgekühlter konzentrierter Ammoniaklösung wieder ein

Teil des Produktes in Lösung ging (die Mutterlauge wurde dunkelblau gefärbt), wurde be-

schlossen die Kristalle, wie in den anderen beiden Methoden, mit wenig eisgekühlten Etha-

nol zu waschen.

6.1.1 Probleme bei NH3-Gehaltsbestimmung

Beim Versuch den eingewogenen Hexamminnickel(II)chlorid-Komplex in Wasser zu lösen,

fiel ein feiner Flaum aus. Die überstehende Lösung war noch leicht grün gefärbt. Der Kom-

plex in Lösung sollte blau sein. Wenn man wenige Tropfen konzentrierte Ammoniaklösung

zugibt löst sich der Niederschalg wieder, aber da NH3 bestimmen werden muss, verfälscht

das den Gehaltswert. Nach mehreren Versuchen den Komplex in Wasser zu lösen, wurde

die Suspension über einen Schnellfaltenfilter filtriert. Der Rückstand war grün gefärbt und die

zurückbleibende Lösung farblos. Ein Versuch den Rückstand in der Salzsäure-Masslösung

c = 0.1 mol/L zu lösen war erfolgreich. Was die Idee aufbrachte anstatt einer direkten Titra-

tion eine Rücktitration durchzuführen.

Es wird des Weiteren vermutet, dass es sich bei dem Niederschlag um das schwer wasser-

lösliche Nickel(II)hydroxid (Ni(OH)2) handelt, welches ein grünes Salz ist.

Um zu testen, ob die Titration trotzdem funktionieren würde, wurde die Mutterlauge der

Fitration genommen, mit 3 Tropfen Mischindikator versetzt und mit der Salzsäure

c = 0.1 mol/L titriert. Es gab einen Farbumschlag von grünblau auf rosa, der jedoch nach ein

paar Minuten stehen lassen wieder auf grünblau umgeschlagen hat. Blieb dann aber grün

nach Zugabe grosser Menge Salzsäure c = 0.1 mol/L (Für diesen Versuch wurden 100 mg

Produkt eingewogen, in 100 mL Wasser gelöst, filtriert und anschliessend die Mutterlauge

titriert. Verbrauch: 18 mL)

6.1.2 Resultate

Ausgehend von den Ergebnissen lassen sich folgende Schlüsse ziehen:

• Die ausgewählte Herstellungsmethode hat sich bewährt und der Komplex konnte

mühelos synthetisiert werden.

• Die Aufarbeitung mit Ethanol erleichterte das Trocknen des Komplexes.

Praktikum Allgemeine Chemie Diskussion

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• Die komplexometrische Nickelbestimmung führte zu verlässlichen Resultaten.

Zudem wird angenommen, dass bei einer gravimetrischen Bestimmung der Zeitauf-

wand grösser gewesen wäre, weil in diesem Gebiet die Erfahrung gefehlt hätte.

• Der geplante Titrationsvorgang für die NH3-Gehaltsbestimmung, mittels direkte Titra-

tion, konnte nicht durchgeführt werden. Es musste auf eine Rücktitration ausgewi-

chen werden.

6.1.3 Weitere Beobachtungen

Es fiel zudem auf, dass wenn der Hexamminnickel(II)chlorid-Komplex über längere Zeit an

der Luft steht, sich grüne Kristalle auf der ansonsten violetten Oberfläche bilden. Ob es sich

bei diesen grünen Kristallen um Nickelchlorid oder um Nickelhydroxid handelt kann nicht

genau gesagt werden.

Praktikum Allgemeine Chemie Anhang

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Literaturverzeichnis

[1] A.Holleman, E. Wiberg,N. Wiberg. „Nickel.“ In Lehrbuch der anorganischen Chemie,

1581. München: deGruyter, 1995.

[2] Blasius, Jander. Bestimmung von Cobalt. Bd. 15. Auflage, in Einführung in das

anorganisch chemische Praktikums, 435. Stuttgart: Hirzel Verag, 2005.

[3] Hecht. Präperative anorganische Chemie. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer Verlag,

1951.

[4] V.Wiskamp. „Nickel-Chemie.“ In Umweltfreundlichere Versuche im Anorganisch-

Analytischen Praktikum, 4-5. Weinheim: VHC, 1995.


12.10.09 -21-

Anhang

Reaktionsgleichung

NiCl2•6H2O + 6 NH3 (+Überschuss) → [Ni(NH3)6]Cl2

Ansatz

Edukte

Molare

Masse

[g/mol]

Stoffmenge

[mol] Gehalt [%] Menge [g]

Menge

[mL]

Nickel(II)chlorid

Hexahydrat 237.705 0.021 (NiCl2) 99.9 5

Ammoniaklösung

(25%) 13.07 0.069 25

4.7

(+Überschuss) 10

Ammoniumchlorid gesättigte Lösung 5

Apparatur

2-Halsrundkolben

Thermometer

Magnetrührer


12.10.09 -22-

Verfahren

5.21 g

5 mL

5 mL

10 mL

ca 5 mL

2 x ca. 5 mL

2 x ca. 5 mL

Bei Raumtemperatur wurden

Nickel(II)chlorid Hexahydrat in einen 2-Halsrundkolben eingewogen. An-

schliessend wurde es mit

deion. Wasser unter Rühren aufgelöst (10 min).

(eine grüne, klare Lösung)

gesättigte Ammoniumchlorid Lösung und.

Ammoniaklösung wurden langsam zugegeben.

Die Temperatur stieg von 23 °C auf 42 °C. Der pH-Wert änderte sich von pH

7 auf pH 10.

(feine blaue Suspension im Kolben)

Nach einer Stunde rühren (auf 25 °C abgekühlt) wurde die Suspension in

einen Erlenmeyerkolben überführt und der Kolben mit Wasser ausgespült.

Der Erlenmeyerkolben wird im Eisbad unter Rühren abgekühlt, damit der

Komplex ausfallen kann.

Nach einer Stunde rühren im Eisbad, wird die dunkelblaue Suspension über

eine Por. 4-Nutsche abgenutscht. Das violette Pulver wurden erst mit

eisgekühlter konzentrierten Ammoniaklösung (25%) gewaschen und an-

schliessend mit

Ethanol (eisgekühlt)

in der Mutterlauge war eine weitere Ausfällung zu sehen und deshalb noch-

mals genutscht. Dieses 2. Kristallat wurde ebenfalls mit

Ethanol (eisgekühlt) gewaschen

Die beiden Kristallate wurden in Kristallglasschalen gegeben und im Vaku-

umtrockenschrank bei 40°C über Nacht getrocknet.

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