Kobalt(III) asetilasetonato Sentezi (6 No’lu Deney)

M.Hilmi EREN

04 - 98 - 3636
Anorganik Kimya II Lab.

2.Deney Grubu

http://www.mhilmieren.com

DENEY RAPORU
DENEY ADI Kobalt(III) asetilasetonato Sentezi (6 No’lu Deney)
DENEY TARİHİ 17 Nisan 2003 Perşembe
AMAÇ Asetilaseton ve Kobalt(II) Karbonatın Hidrojen Peroksit ile reaksiyonundan Kobalt(III) asetilasetonato sentezlenmesi




TEORİK BİLGİ

Kobalt(III) asetilasetonato

Kobalt

Kobalt ilk defa 1735’de George Brant tarafından elde edilmiş bir metaldir. Almanca kötü ruh veya cin-gulyabani anlamına gelen “Kobold” kelimesinden gelir. Kobalt tuzları Milattan 1000 yıl kadar önce pırlanta üretiminde, porselen, cam, çömlek ve çinide mavi renk oluşturmada kullanılmıştır.

Kobalt sert gümüş renginde bir metaldir. Atom numarası 27, atom ağırlığı 58,93 tür. Erime noktası 1495 C , kaynama noktası 2697 C dir. Özgül ağırlığı 8,99 g/cm³ dür.

Tabiatta Bulunuşu ve Eldesi

Kobalt tabiatta minerali az bulunan bir elementtir. En bilinene mineralleri smaltin ((Co, Ni) As₂) ve kobaltit (CoAsS) dir. Bundan başka nikel ve bakır cevherlerinde az oranda bulunmaktadır. Saf halde elde edilmesi diğer elementlerden ayrılmasının zorluğundan dolayı oldukça güç işlemler gerektirmektedir. Kobalt oksit haline (Co₂O₃) çevrilen minerallerinden bu oksidin karbon ile indirgenmesi ile veya amonyaklı kobalt(III) klorürün (Co(NH₃)5Cl₃)hidrojen ile indirgenmesi suretiyle elde edilmektedir. En önemli kobalt bileşikleri Co(NO₃)₂.6H₂O ve CoSO₄ .7H₂O dır.

Kullanım Alanları

Kobalt özellikle elektrolizle diğer metallerin kaplamasında kullanılır. Kaplama sert ve parlak olduğu için nikelajdan iyidir fakat nikelajdan pahalı olduğu için tercih edilmemektedir. Hava çelikleri içinde %5 ile % 12 arasında kobalt bulunur. Kobalt çeliklere %40 kadar ilave edildiğinde mıknatıslanma özelliğini iyileştirir. Bu nedenle mıknatısların önemli bir alaşım elemanıdır.

Genel olarak kobalt, cam ve metal birleştirmelerinde yüksek sıcaklığa , oksitlenme ve korozyon dayanımı gereken yerlerde, gaz tribünleri motorlarında, türbin paletlerinde, vida , cıvata ,egzost çıkış kanalları ve benzeri yerlerde kullanılır. İçerisinde %25-65 arasında kobalt bulunan alaşımlar korozif etkilere, aşınmaya oksitlenmeye karşı direnç gösteririler. Bu bakımdan dişçilik ve cerrahi takımları, bıçak, pens, neşterler ile aydınlatma reflaktörlerinde kobaltlı çelikler kullanılır. Bu çelikler genelde kobalt yanında krom, volfram veya nikel, volfram ve molibden içerirler.

Tenard mavisi olarak da bilinen kobalt mavisi en önemli boyar maddelerdendir. Gerçekte Kobalt alüminat olup zehirsizdir. Asit ve alkalilere karşı da dayanıklıdır.Kobalt mavisi su veya yağa ilave edilerek kozmetikte kullanılır.

Dünya Kobalt Üretimi

Dünya kobalt üretimi 8500 tondur. Bunun yarısı Kongo devletlerinden gelir. Diğer önemli üreticiler Kanada, ABD, Finlandiya, Fas ve Kuzey Rodezya’dır. Üretimin %75’i metalürjide geri kalanı da özellikle bileşik halinde seramik ve cam sanayiinde kullanılır.

Asetilasetonat

C₅H₇O₂ Asetilasetonat asetilasetonun bazik ortamda bir proton vermesiyle oluşan anyondur. İki dişli ligand olarak merkez atomuna bağlanır.

Kobalt(III) asetilasetonato Kompleksi’nin Geometrisi ve Kararlılığı’nın İncelenmesi

Geçiş metalleri komplekslerinin formüllerinin belirlenmesindeki esaslar, organik kimyadaki karbon atomuna benzetilerek, belirli değerdeki metal atomunun belirli koordinasyon sayısına ve geometriye sahip olması gerektiği düşünülmüştür. Valans Kabuğu Elektron Çifti İtmesi (VSEPR) kuramına göre d orbitallerinde farklı sayıda elektron bulunan merkez atomlarının oluşturdukları komplekslerin geometrileri de farklı olmalıdır. Fakat bazı iyonların merkez atomlarının d orbitallerinde farkılı sayıda elektron olduğu halde aynı geometriye sahip olabilmektedirler.

Geniş metal komplekslerinin yapılarını etkileye faktörler olarak şunlar sayılabilir.

1. 
   Metalin elektron dizilişi, değerliği ve enerjileri bakımından bağ oluşumuna katılabilecek orbital sayısı
   
2. 
   Elektronların çiftlenmiş veya çiftlenmemiş olması
   
3. 
   Ligandların özellikleri
   
4. 
   Ligandların büyüklükleri ve sterik etkileri
   

Bir kompleksin merkez iyonu etrafında olan ligand sayısı ve geometrisi, tetrahedral ve oktahedral yapıdan hangisini tercih edeceği önceden tahmin edilebilir. Sadece iyonik etkiler düşünüldüğünde oktahedral yapı tercih edilmelidir. Çünkü merkez iyonun dört yerine altı ligandla etkileşime girmesi daha fazla kararlılık getirir.

Tetrahedral yapıdan yana olan sterik etkidir. Oktahedral yapıda bağ açıları 90  olduğu halde , tetrahedral düzende 109,5  dir. Ligandların büyük hacimli olması halinde, ligand-ligand etkileşiminin daha az olacağı tetrahedral yapı tercih edilebilir.

Kompleksin oktahedral ve tetrahedral yapıdan hangisini tercih edeceğini belirlemek için Krsital Alan Kararlılık Enerjileri karşılaştırılır. Bu karlılaştırmalar sonunda d⁵ hariç bütün iyonlarda oktahedral yapının tetrahedral yapıya göre daha kararlı olduğu görülebilir.

Bir iyonda kararlılığın artması, elektronların iyon çekirdeği tarafından daha büyük bir kuvvetle çekilmiş olması anlamındadır. Böyle iyonların yarıçapları küçük olur. Birinci sıra geçiş metal iyonlarının kuvvetli ve zayıf oktahedral alandaki yarıçapları incelenirse, kristal alan kararlılığının en yüksek olduğu kuvvetli alanda yarıçaplar en küçüktür.

[Co(C₅H₈O₂)₃] ‘nin CFT’ye Göre İncelenmesi

CFSE Kristal Alan Kararlılık Enerjisi

Zayıf Alanda;

CFSE = 4(-4Dq) + 2(+6Dq)

= -16 Dq + 12 Dq

= -4Dq
Kuvvetli Alanda;

CFSE = 6(-4Dq) + 0(+6Dq) + 2P

= -24 Dq + 2P

[Co(C₅H₈O₂)₃] ‘nin (VBT) Valans Bağı Teorisine Göre İncelenmesi

[Co(C₅H₇O₂)₃] kompleksinin koordinasyon sayısı 6 dır. Oktahedral yapıdadır.

İç orbital kompleksidir. Diamanyetiktir.
EAN ve 18 Elektron Kuralına Göre İncelenmesi
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ 4s²
[Co(C₅H₈O₂)₃] kompleksi

EAN ve 18 E kuralına uyar.

DENEYİN

YAPILIŞI

1 gr Kobalt(II) Karbonat ve 8 ml asetilaseton karışımı erlende 90 C’ye kadar ısıtılır. 90 C sıcaklıkta 20 dk sürede %10’luk H₂O₂ karıştırılarak ilave edilir. Çözelti oda sıcaklığına gelinceye kadar kristal oluşumu için karıştırılır. Tepkime sonunda koyu yeşil bir katı çöker. Oluşan kristaller 110 C de kurutulur.

6C₅H₈O₂ + 2CoCO₃ + H₂O₂ → 2[Co(C₅H₈O₂)₃] + 2Co₂ + 4H₂O

C₅H₈O₂= 100 gr/mol CoCO₃= 119 gr/mol [Co(C₅H₈O₂)₃] = 356 gr/mol

238 gr CoCO₃’den 712 gr [Co(C₅H₈O₂)₃] elde edilirse
1 gr CoCO₃’den x gr

X = 2,99 gr [Co(C₅H₈O₂)₃] elde edilmeli.

Elde edilen [Co(C₅H₈O₂)₃] miktarı = 2,3634 gr ,Verim = (2,3634/2,99) X 100 = 80

Verim = % 80