Ricette per il Lab File - e-Learning
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Ricette per il Lab File - e-Learning
1. Non mangiare né fumare in laboratorio. 2. Riporre negli armadietti giacche e cappotti. situati nell’atrio antistante. 3. Riporre i libri, le borse e gli zaini negli armadietti vuoti posti sotto ogni banco di lavoro. Non appoggiare nulla sul davanzale delle finestre. 4. Tenere in ordine l’armadietto della vetreria in dotazione, che deve essere riconsegnata pulita ed integra. 5. Mantenere sempre il banco di lavoro pulito. Alla fine della giornata: - pulire il banco e la pompa da vuoto (sia il polmone che la beuta di raccolta), - riporre negli armadietti tutta la vetreria utilizzata, - controllare che siano chiusi i rubinetti dell’acqua, del gas , dell’aria compressa, - controllare che siano staccate le spine elettriche. 6. Il banco bilance deve essere mantenuto pulito. Per ragioni di spazio, è consigliabile che uno solo del gruppo si rechi alla bilancia con tutto l’occorrente. Prima di prelevare i reagenti, posti accanto ad ogni bilancia, accertarsi che la spatola personale sia pulita al fine di non inquinare i reagenti stessi. Dopo aver pesato, pulire tramite i pennellini il vano interno ed il piatto della bilancia. 7. Anche nella stanza degli strumenti l'ordine e la pulizia devono assolutamente essere rispettati. Quindi pulire sempre accuratamente tutta l'attrezzatura usata, ossia le celle per lo spettro infrarosso ed elettronico, i mortai, le spatoline, ecc.. Seguire le istruzioni dello spettrofotometro FT-IR senza apportare modifiche alla procedura indicata. 8. Non buttare i reflui delle reazioni nei lavandini ma utilizzare sempre le bottiglie di recupero poste in prossimità degli stessi (fare attenzione alle ancorette magnetiche). Le bottiglie di recupero sono per: - solventi organici clorurati - solventi organici non clorurati - acetone di lavaggio - soluzioni acquose acide - soluzioni acquose basiche. 9. Ogni gruppo ha a disposizione una spruzzetta di acetone (500 ml), per lavaggio vetreria, alla settimana. La vetreria sporca deve essere preventivamente lavata con il sapone e lo scovolino, successivamente passata con acqua e solo da ultimo passata con acetone che serve a togliere le gocce d’acqua dalle pareti. Se fosse necessario asciugare la vetreria è possibile utilizzare un getto d’aria compressa o meglio una stufa. 10. Buttare i guanti in lattice usati, i vetri rotti, la carta da filtro e i residui solidi nei rispettivi contenitori. 1- Tenere sempre ordinati e puliti i banchi di lavoro del laboratorio per diminuire i rischi di incidenti. 2- Indossare sempre il camice che nel corso del laboratorio potete lasciare negli armadietti vuoti sotto il banco di lavoro. 3- Lavorare sempre con gli occhiali protettivi e comunque evitare di lavorare con le lenti a contatto ma usare gli occhiali di riserva che sicuramente portate sempre con voi. 4- Quando vi sia la possibilità di contatto della pelle con sostanze nocive, usare i guanti in lattice che però non sono “ usa e getta “. Conservateli e buttateli quando sono inservibili. Se la pelle entra in contatto con sostanze irritanti lavare abbondantemente la parte con acqua corrente, mai lavarsi con reagenti chimici. In caso di incidente, dopo il primo intervento, avvisare immediatamente i responsabili di laboratorio. 5- Quando la reazione sviluppa gas o esiste la possibilità di proiezione di liquidi, operare sotto la cappa aspirante con lo schermo abbassato. 6- Non fare il vuoto in apparecchi in vetro che siano anche minimamente incrinati. 7- Quando si deve infilare un tubo di vetro in un tubo di gomma o in un tappo, proteggersi le mani con uno straccio. 8- Gli acidi versati inavvertitamente sul banco devono essere neutralizzati con bicarbonato di sodio, gli alcali con acido cloridrico diluito oppure con acido borico. 9- Non buttare nei cestini dei rifiuti carta o stracci imbevuti di sostanze infiammabili. ACIDI E BASI DI LEWIS: L’ADDOTTO TRIFENILFOSFINA-BORANO P3 + NaBH4 + 1/2 I2 P3BH3 + 1/2 H2 + NaI Un pallone a 3 colli da 100 mL viene asciugato in stufa per 10 minuti. Viene dotato di valvola a cloruro di calcio, imbuto gocciolatore e lasciato raffreddare. Nel frattempo si pesano 2.62 g di fosfina (10 mmoli) e si macinano finemente 0.45 g di NaBH4 (12 mmoli). Il tutto viene sospeso, nel pallone, in 15 mL di di THF. L' imbuto gocciolatore viene caricato con una soluzione di I 2 (1.35 g; 5.3 mmoli) in 10 mL di THF (controllare la completa dissoluzione); si gocciola ad un ritmo tale che lo iodio sparisca quasi completamente, per cui la soluzione sia sempre di colore giallo pallido. Alla fine dell'aggiunta si lava l' imbuto gocciolatore con 5 mL di THF. Si evapora il solvente sotto vuoto ed il residuo incolore viene sospeso in 50 mL di acqua. Si filtra sotto vuoto, si lascia asciugare sul filtro e si ricristalizza da toluene. Si determina la resa, il punto di fusione (189 °C) e lo spettro I.R. Bande tipiche: s(B-H) 2377, as(B-H) 2240, as(B-H) 1132, s(B-H) -1. 1057 e (B-P) 605 cm . K.C. Nainan, G.E.Ryschkewitsch, Inorg.Chem., 1969, 8, 2671 H.Hassler, F.Höfler, Z.Anorg. Allg. Chem., 1979, 448, 161 J.C.Huffmann, W.A.Skupinski, K.G.Caulton, Cryst.Struct.Commun., 1982, 11, 1435 COMPLESSI QUADRATO PLANARI E TERAEDRICI NIL2X2: a) DICLORO-BIS(TRIFENILFOSFINA) NICHEL(II) NiCl2 + 2 PPh3 NiCl2(PPh3)2 Preparare, in una beutina, una soluzione di cloruro di nichel(II) esaidrato in etanolo (0,6 g in 10 mL) e scaldare a 40°C. Preparare a parte una soluzione di trifenilfosfina in isopropanolo (1,3 g in 15 mL), in un pallone da 100 mL munito di ricadere ed ancoretta magnetica. Raggiunta l'ebollizione, aggiungere sotto agitazione la soluzione di cloruro di nichel attraverso il ricadere. Si forma immediatamente il precipitato, lasciare a ricadere per circa un’ora, sempre agitando. Raffreddare e filtrare il solido microcristallino di color verde scuro. Lavare il solido con etanolo (10 mL) ed etere diisopropilico (5 mL). Asciugare alla pompa. Determinare la resa della reazione e registarare lo spettro UV in cloroformio anidro. Conservare il prodotto per la misura della suscettività magnetica (eff 3.41 B.M.). F.A.Cotton, O.D.Faut, D.M.L.Goodgame, J. Am. Chem. Soc., 1961, 83, 344 G.Garton, D.E.Henn, H.M.Powell, L.M.Venanzi, J.Chem.Soc., 1963, 3625 L: Venanzi, J. Chem. Soc., 1958, 719 E.A.LaLancette, D.R.Eaton, J. Am. Chem. Soc., 1964, 86, 5145 b) DICLORO-[1,2-BIS(DIFENILFOSFINA)ETANO] NICHEL(II) NiCl2 + dppe NiCl2(dppe) (dppe = Ph2PCH2CH2PPh2) Sciogliere 0,2 g di cloruro di nichel(II) esaidrato in 20 mL di una miscela alcol isopropilico/alcol metilico (2:1 in volume). Preparare a parte una soluzione di 1,2bis(difenilfosfina)etano in alcol isopropilico (0,35 g in 30 mL), scaldando per favorire la dissoluzione. Aggiungere lentamente e sotto agitazione la soluzione del legante alla soluzione di cloruro di nichel. Lasciare in agitazione per almeno 10-15 min. Filtrare il precipitato microcristallino arancione. Lavare il solido con alcol metilico (20 mL), raffreddato preventivamente in ghiaccio, ed infine con etere diisopropilico (10 mL). Asciugare alla pompa meccanica. Determinare la resa della reazione. Registrare lo spettro elettronico del complesso sciolto in cloruro di metilene. (max = 463 nm) Busby Hursthouse Jarrett Lehmann Malik Phillips J.Chem.Soc.Dalton Trans. 1993, 3767 G.R. Van Hecke, W. DeW. Horrocks, Inorg. Chem., 1966, 5, 1968 UN COMPLESSO NITROSILICO PARAMAGNETICO: Fe(NO)(S2CNEt2)2, NITROSILBIS(DIETILDITIOCARBAMMATO) DI FERRO Si pesano 2,5 g di FeSO4, 0,75 g di NaNO2 e 5 g di dietilditiocarbammato di sodio (Et2NCS2Na). In 15 mL di acido solforico diluito si sciolgono il solfato di ferro ed il nitrito di sodio, ed immediatamente dopo il ditiocarbammato. Si lascia agitare per 5 minuti. La miscela scura viene trasferita in un imbuto separatore ed estratta con piccole porzioni di cloroformio fino a che gli estratti sono quasi incolori. Le porzioni di cloroformio vengono unite, anidrificate con solfato di sodio, filtrate ed evaporate fino a circa 10 mL. Si aggiungono circa 50 mL di etere di petrolio, ottenendo un precipitato solido (se il precipitato fatica a cristallizzare, si elimina il solvente e si tratta con etere di petrolio fresco). Si filtra il prodotto e si asciuga alla pompa. Si pesa e si calcola la resa in composto grezzo. Si ricristallizza da eptano (ca.15 mL) per eliminare le inevitabili tracce di Fe(S2CNEt2)3, che è fortemente paramagnetico. (eff 4.30 BM). Si registrano lo spettro IR (N=O = 1685 cm-1) e la suscettività magnetica (eff 1.80 BM) sul composto puro. L. Cambi, A. Cagnasso, Atti Accad. Naz. Lincei, Cl. Sci. Fis. Mat. Nat. Rend., 1931, 13, 254, 809 O.A. Ileperuma, R.Feltham, Inorg. Chem., 1977, 16, 1876 S.K. Satija, B.I.Swanson, Inorg. Synth., 1976, 16, 5 C.M.Guzy, J.B.Raynor, M.C.R.Symons, J.Chem.Soc., A, 1969, 2987 LA SUSCETTIVITÀ MAGNETICA: TRIS-ACETILACETONATO DI CROMO(III) CO(NH2)2 + H2O 2 NH3 + CO2 3+ Cr + + 3 CH3COCH2COCH3 + 3 NH3 3 NH4 + Cr(CH3COCHCOCH3)3 Aggiungere 1.4 g (ca. 0.005 moli) di cloruro di cromo (III) esaidrato a 50 mL di H 2O dist. in un pallone da 500 mL. Dopo aver sciolto completamente il sale, aggiungere 10 g di urea (in 3-4 porzioni), agitando bene dopo ogni aggiunta, infine 3 g (ca. 0.03 moli) di acetilacetone (d = 0.972 g/mL), usando una pipetta per effettuare l'aggiunta. Indi mettere a riflusso la miscela di reazione per 1 ora ca. equipaggiando il pallone con un ricadere ed immergendolo in un mantello riscaldante. Non appena l'urea idrolizza liberando ammoniaca, il prodotto si deposita sotto forma di cristalli di colore marrone scuro. I cristalli vengono isolati mediante filtrazione su imbuto di vetro con setto poroso ed asciugati in vuoto. Ricristallizzare il composto grezzo di reazione da toluene (10-15 mL), a caldo, aggiungere 50 mL di n-eptano agitando in continuazione. Lasciare raffreddare la soluzione a temperatura ambiente e poi in ghiaccio, per completare la precipitazione. Filtrare su Buchner ed asciugare in vuoto il prodotto ricristallizzato. Calcolare la resa di reazione. Registrare lo spettro IR del composto in KBr. Bande tipiche a 1575 (C=C), 1524 (C=O), 1385, 1370 (CH3), 596, 463 (Cr-O) cm-1. Conservare il prodotto in provetta chiusa per una misurazione successiva del momento magnetico. K.Nakamoto, P.J.McCarthy, A.Ruby, A.E.Martell, J.Am.Chem.Soc., 1961, 83, 1066 L.S.Singer, J. Chem. Phys., 1955,23, 379 B.R.McGarvey, J. Chem. Phys., 1964,40, 809 B.Morosin, Acta.Cryst., 1965,131, 19 UN COMPLESSO TETRAMERICO DI RAME TERMOLUMINESCENTE: Cu4I4(C5H5N)4 Si preparano tre soluzioni acquose in tre beaker separati: a) In un beacker da 250 mL si sciolgono 1,0 di CuSO4•5H2O in 10 mL; b) nel secondo si sciolgono 0,30g Na2S2O5 in 30mL. Quando il solido si è sciolto completamente si aggiungono 0,2 mL di H2SO4 con una pipetta; c) nel terzo si sciolgono 0,70 g di KI in 10mL. Quando tutti i sali si sono sciolti completamente, si uniscono le tre soluzioni nel recipiente più grande. Si forma un precipitato di CuI. Se si forma una sospensione colloidale, si sala con KCl fino a che le acque madri diventano limpide (in caso contrario la filtrazione rischia di essere estremamente lenta). Si filtra sotto vuoto e si lava con 100ml di H2O distillata; si asciuga mediante pompa ad acqua. Il solido, anche non completamente asciutto, viene trasferito in un beaker e sciolto in 10 mL di acetonitrile; si aggiungono 10 mg di acido ascorbico e 0,30 g di K. Si lascia agitare per qualche minuto, e nel frattempo si sciolgono (sotto cappa!) 0,5 mL di piridina con 5ml di CH3CN. Si unisce tale soluzione alla prima e si lascia reagire sotto agitazione per qualche minuto. Si aggiungono 25 mL di acqua per completare la precipitazione del prodotto voluto. Si raccoglie il precipitato bianco per filtrazione sotto vuoto lavando con 2 50 mL di acqua e 50 mL di etanolo. Verifica delle proprietà termocromiche di luminescenza Il composto ancora umido viene spalmato, aiutandosi con una spatola, su un cartoncino nero ed esposto a lampada UV ( = 366 nm): a temperatura ambiente si ha un’intensa colorazione gialla. Indossando i guanti di protezione si afferra il cartoncino con una lunga pinzetta e si immerge in azoto liquido (≈ 80K): la nuova esposizione a lampada UV permette di osservare una colorazione viola intenso che torna rapidamente al colore giallo iniziale man mano che il composto si riscalda. ISOMERIA DI LEGAME : DICLORURO DI NITRITOPENTAMMINO COBALTO(III) [Co(NH3)5(NO2-O)]Cl2 a) [Co(NH3)5Cl]Cl2 - Si scioglie CoCO3 (5g; 42 mmoli) in 15 mL di acido cloridrico concentrato (lentamente, controllando l’effervescenza), si aggiunge acqua (35 mL), si agita a lungo e si filtra il residuo indisciolto. Si aggiunge NH4Cl (5 g) e NH3 concentrata (50 mL). Si raffredda la soluzione e si aggiunge lentamente, agitando, H 2O2 al 6% (80 mL). Quando l' ossidazione è completa, si trasferisce in pallone a tre colli e si fa gorgogliare aria per circa 1 h (con pescante e bolla paraspruzzi) oppure si scalda a 50 °C, agitando vigorosamente, per rimuovere l' eccesso di NH3. Si neutralizza la soluzione con HCl conc., osservando la formazione del precipitato al punto di neutralità; si aggiungono altri 20 mL. di HCl conc. e si scalda a 90 °C per 2 h. Si raccoglie il prodotto per filtrazione, si lava con acqua gelata e poi con alcool. Determinare la resa e lo spettro UV [max = 534, 364 nm]. b) Sciogliere 3 g di cloruro di pentammino cloro cobalto(III) in una soluzione contenente 5 ml di NH3 concentrata in 50 ml di H2O, agitando e riscaldando fino a completa dissoluzione. Raffreddare in bagno di ghiaccio; aggiungere HCl 6 M goccia a goccia sotto agitazione fino a neutralità. A questa soluzione aggiungere 3 g di NaNO 2 quindi acidificare aggiungendo 10 ml di HCl 6 M. Agitare in bagno di ghiaccio per circa 1 ora. Filtrare il precipitato di colore rosso arancio, lavarlo prima con 15 ml di H2O ghiacciata e successivamente con 15 ml di etanolo. Asciugare alla pompa meccanica, registrare lo spettro IR in KBr (as = 1453 cm-1, s = 1065 cm-1) e lo spettro elettronico [max = 491 nm] in H2O. ISOMERIZZAZIONE DI [Co(NH3)5(NO2-O)]Cl2 A DICLORURO DI NITRO PENTAMMINO COBALTO(III) [Co(NH3)5(NO2-N)]Cl2 Sciogliere 2 g di [Co(NH3)5(NO2-O)]Cl2 in 20 mL di H2O calda contenente alcune gocce di NH3 diluita. Lasciare in agitazione per circa 1 ora, scaldando a 50°-60°C. Raffreddare la soluzione e filtrare il precipitato marroncino. Lavare il prodotto con circa 10 mL di etanolo e asciugare alla pompa meccanica. Registrare lo spettro IR in KBr (as = 1427 cm-1) e lo spettro elettronico [max = 458 nm] in H2O. Confrontare gli spettri I.R. dei due prodotti ottenuti e gli spettri elettronici della serie [Co(NH3)5X]2+ (X = Cl, NO2-O, NO2-N). N.B. in queste condizioni spesso l’isomerizzazione non è completa. Osservare nello spettro I.R. la diminuzione delle bande del nitrito e la comparsa di quelle dell’ isomero nitro. R.B.Penland, T.J.Lane, J.V.Quagliano,J.Am.Chem.Soc., 1956, 78, 887 W.M.Phillips, S.Choi, J.A.Larrabee, J.Chem.Educ., 1990, 67, 267 RISOLUZIONE DEI DUE ENANTIOMERI DI UN COMPLESSO: (+) e (-) tris (1,10-fenantrolina)nichel(II) perclorato a) Preparazione di (±)tris(1,10-fenantrolina)nichel(II) cloruro NiCl2 · 6 H2O + 3 (o-phen · H2O) (±)[Ni(o-phen)3]Cl2 + 9 H2O Sciogliere 1.2 g di NiCl2 · 6 H2O in 40 mL di acqua e aggiungere 3.0 g di 1,10-fenantrolina idrata, agitando continuamente la soluzione fino a che tutto il legante non si scioglie; la soluzione passa da verde a rosso. Prima di procedere preparare 50 mL di una soluzione 1 M di NaClO 4 (7.02 g in 50 mL), 100 mL di una soluzione contenente 5.0 g di K[(+)SbC4H4O7]·½H2O (potassioantimoniltartrato) e 250 mL di una miscela acetone/acqua (30 % v/v). b) Preparazione di (-)tris(1,10-fenantrolina)nichel(II) perclorato triidrato (±)[Ni(o-phen)3]Cl2 + 2 (+)(KSbC4H4O7 · ½ H2O) + 6 H2O {(+)[Ni(o-phen)3](+)(SbC4H4O7)} · 7 H2O + 2 KCl + (-)[Ni(o-phen)3]2+ (-)[Ni(o-phen)3]2+ + 2 NaClO4 + 3 H2O(-)[Ni(o-phen)3](ClO4)2 · 3 H2O + 2 NaCl Raffreddare la soluzione del nichel a 15°C e, agitando bene, aggiungere lentamente la soluzione di tartrato. Raffreddando a 5 °C si forma un precipitato rosa, che si filtra su Büchner. Il filtrato (B) viene trattato immediatamente come segue, invece il precipitato (C) viene messo da parte per l’isolamento dell’isomero (+) come descritto in c). Si gocciolano nel filtrato B 5 mL della soluzione di NaClO4 1.0 M, osservando la precipitazione di (-)[Ni(o-phen)3](ClO4)2 · 3H2O. Il precipitato viene raccolto per filtrazione su Büchner, lavato con 10 mL di acqua gelida e ricristallizzato come segue: I cristalli vengono risciolti in 100 mL della miscela acqua/acetone riscaldata a 55-60°C. Si raffredda tale soluzione a temperatura ambiente e si riprecipita l’antipodo (-) aggiungendo 15 mL della soluzione di NaClO4 1.0 M. I cristalli rosa vengono filtrati, lavati con quattro porzioni da 10 mL di acqua ghiacciata, e asciugati all’aria. Calcolare la resa (ca. 1 g, 50 %) e registrare lo spettro UV. []D = -1482° c) Preparazione di (+)tris(1,10-fenantrolina)nichel(II) perclorato triidrato {(+)[Ni(o-phen)3](+)(SbC4H4O7)} · 7 H2O + 2 NaOH +)[Ni(o-phen)3](OH)2 + 2 (+)NaSbC4H4O7 (+)[Ni(o-phen)3](OH)2 + 2 NaClO4 + 3 H2O(+)[Ni(o-phen)3](ClO4)2 · 3 H2O + 2 NaOH Preparare 30 mL di NaOH 1 M e 100 mL di NaOH 0.05 M. Il precipitato C viene lavato con due porzioni da 10 mL di acqua ghiacciata e disciolto in 30 mL di una soluzione di NaOH 1 M. Si filtra, e si riprecipita il sale di antimoniltartrato aggiungendo al filtrato dell’acido acetico glaciale fino a pH 6 (circa 1 mL, controllare con cartina indicatrice). Si filtra il precipitato su Büchner e si lava con tre porzioni da 10 mL di acqua ghiacciata. La resa è di ca. 3 g (90 %). []D = +915° Si scioglie il precipitato nella minima quantità di NaOH 0.05 M (circa 80 mL) e si filtra la soluzione. Al filtrato si aggiungono gocciolando lentamente 5 mL di NaClO4 1.0 M, si filtra su Büchner e si lava con tre porzioni da 10 mL di acqua ghiacciata. Il precipitato si tratta come segue: Si scioglie in 90 mL della miscela acqua/acetone riscaldata a 60 °C, si raffredda a 25 °C e si aggiungono 1.0 mL di NaClO4 1.0 M. Si filtra una prima frazione, che contiene il racemo poco solubile e al filtrato si aggiungono altri 9 mL di NaClO4. L’antipodo (+) discretamente puro dovrebbe precipitare a questo punto; viene isolato filtrando e lavando con tre porzioni da 10 mL di acqua ghiacciata. Un’ultima cristallizzazione viene effettuata sciogliendo in altri 75 mL di acqua/acetone a 60 °C, raffreddando a 25 °C e aggiungendo goccia a goccia 4.0 mL di NaClO 4 1.0 M. Si filtra, si lava con tre porzioni da 10 mL di acqua ghiacciata e si asciuga all’aria. Calcolare la resa (ca. 0.9 g, 40 %). []D = +1476° d) Determinazione del potere ottico rotatorio dei due enantiomeri Per misurare la rotazione specifica, si preparano due soluzioni pesando 0.40 g di ciascun antipodo, sciogliendo in due matracci da 100 mL con una miscela acetone/acqua (50% v/v) e portando a volume. Con tali soluzioni si carica la cella del polarimetro da 1 dm. Gli angoli misurati in queste condizioni dovrebbero essere di circa 6° []D(sper) = [](mis)/lC C = conc. in g/mL l = lung. cella = 1 dm []D(sper)/[]D(teor) = purezza ottica Il contenuto di un matraccio viene conservato al buio per almeno 1 settimana, ripetendo la misura. G.B.Kauffman, L.T.Takahashi, Inorg. Synth., 1966, 8, 227 G.A.Lawrance, D.R. Stranks, Inorg. Chem., 1978, 17, 1804 N.R.Davies, F.P.Dwyer, Trans. Faraday Soc., 1952, 48, 244 L.Abdel-Rahman, L.P.Battaglia, C.Rizzoli, P.Sgarabotto, J.Chem.Cryst., 1995, 25, 629 DETERMINAZIONE DELLA CONDUTTANZA Determinazione della M. In matraccio graduato si preparano 250 mL di soluzione 0.001 M di [Co(NH 3)5Cl]Cl2, [Co(en)3]I3 e [Cr(H2O)4Cl2]Cl pesando una quantità nota di sale su bilancia analitica. Si registra il più rapidamente possibile lo spettro UV della soluzione di [Cr(H2O)4Cl2]Cl. Si determina la molarità delle soluzioni in esame; immediatamente si avvinano (più volte) gli elettrodi, si misura la conduttanza e si calcola la M con la formula: M = /M Si confronta col valore teorico: N. di ioni M 2 118-131 3 235-273 4 408-435 5 560 Dopo ca.1 h si misurano la conduttanza e lo spettro UV della soluzione di [Cr(H2O)4Cl2]Cl, interpretando i cambiamenti avvenuti. UNA REAZIONE DI FRIEDEL CRAFT SU UN SUBSTRATO ORGANOMETALLICO: ACETILFERROCENE Fe(C5H5)2 + [CH3C(O)]2O Fe(C5H5)[C5H4C(O)CH3] + CH3COOH Un pallone da 100 mL ben pulito ed asciutto viene equipaggiato con ricadere e valvola a CaCl2. Il pallone viene caricato con acido fosforico 85 % (0.6 mL), anidride acetica (8 mL) [CAUTELA, fortemente irritante e ustionante] e ferrocene (2.5 g; 13.4 mmol). Si porta a 100°C e si lascia a tale temperatura per circa 15 minuti. Si riporta quindi a temperatura ambiente e si rovescia la miscela scura in becker da 600 mL contenente ghiaccio. Quando il ghiaccio è sciolto completamente, si neutralizza con sodio carbonato e si lascia per la notte. Si filtra con imbuto di Buchner e si lascia asciugare alla pompa il più possibile (nel frattempo si può registrare lo spettro U.V. del ferrocene in metanolo). Si cristallizza con eptano (circa 30 mL), si filtra, si lascia asciugare e si determina il punto di fusione (riportato 85-86°); si registrano gli spettri IR e UV (in metanolo). REATTIVITÅ DEL FERROCENE: FERROCENIO ESAFLUOROFOSFATO 2Fe(C5H5)2 + 2 H2SO4 + 2 KPF6 2[Fe(C5H5)2][PF6] + SO2 + K2SO4 + 2 H2O Predisporre sotto cappa un bicchiere da 50 mL con ancoretta magnetica. Mettere 0,2 g di ferrocene e aggiungere con cautela 3 mL di acido solforico concentrato (attenzione). Mantenere in leggera agitazione per 30 minuti circa. Aggiungere molto lentamente la prima soluzione di colore blu intenso a 10 mL di acqua distillata raffreddata in ghiaccio, mantenendo in agitazione durante il mescolamento. Quando la soluzione risultante è a temperatura ambiente, filtrare su imbuto con filtro a pieghe l’eventuale residuo giallo di ferrocene non reagito. Aggiungere, alla soluzione blu filtrata, una soluzione di KPF 6 in acqua (0,5 g in 5 mL). Precipita un solido di colore blu-viola. Filtrare su imbuto Hirsch, lavare con acqua distillata (10-20 mL), asciugare alla pompa ad acqua. Calcolare la resa di reazione (circa 50%). Registrare uno spettro IR in KBr e misurare la conducibilità molare del prodotto DETERMINAZIONE DELLA FORMULA DI UN COMPLESSO IDRURICO: HxCoLy; [L = P(OPh)3] 0.5 g di Co(NO3)2•6 H2O e 2.5 g di trifenilfosfito vengono sciolti in 10 mL di etanolo. Si prepara a parte una soluzione di NaBH4 (0.2 g) in 5 mL di etanolo, e si gocciola tale soluzione nella prima, mediante contagocce. Dopo circa 15 minuti, si recupera il solido giallo per filtrazione. Si lava con etanolo, acqua e metanolo. Si ricristallizza sciogliendo il più possibile con CH2Cl2 (ca. 10 mL). Si filtra per gravità l’eventuale residuo indisciolto, ottenendo un filtrato limpido. Si riprecipita con etanolo. Registrare la resa, il punto di fusione (165-168°), lo spettro IR e lo spettro 1H NMR ( = -13.6 ppm; JHP = 17 Hz). Elencare formule e strutture verosimili per il composto, stabilendo per ognuna lo stato di ossidazione del cobalto. Sulla base dei dati ottenuti, e di composti analoghi visti a lezione, formulare una ipotesi di formula più probabile, e fornire una interpretazione per lo spettro NMR. Proporre esperimenti aggiuntivi per dimostrare (o escludere) l’ipotesi. J.D.Crane, N. Young, Acta Cryst. 2004, E60, m487-m488 J.J.Levison, S.D.Robinson, J. Chem. Soc. A, 1970, 96. P.Meakin, E.L.Muetterties, J.P.Jesson, J. Am. Chem. Soc., 1972, 94, 5271 MISURA DELLA SUSCETTIVITA’ MAGNETICA Ricordiamo che le sostanze diamagnetiche sono respinte da un campo magnetico, mentre le sostanze paramagnetiche ne sono attratte. Per misurare la suscettività magnetica basta immergere la sostanza in un campo magnetico e registrarne la “spinta” con un apposito strumento di misura. Esistono vari metodi, come per esempio pesare una certa massa di sostanza in assenza e in presenza di campo magnetico. Noi useremo la bilancia di Evans. Come operare. ATTENZIONE. NON AVVICINARE CELLULARI O ALTRI APPARECCHI ELETTRONICI, ANCHE SPENTI! 1) anzitutto occorre azzerare lo strumento con l’apposita manopola. 2) pesare una provettina di misura, introdurla nello strumento e leggere il valore sul display. Questo sarà negativo, poiché la provettina è diamagnetica. Chiameremo questo valore R0. 3) estrarre la provettina e introdurvi circa 100-150 mg di campione macinato molto finemente. La quantità di campione da introdurre deve essere tale che la sua altezza sia attorno a 1,5-2 cm, misurare accuratamente tale altezza, l, e prenderne nota. 4) Pesare la provettina col campione, sottrarre tale valore dal peso della provettina vuota, in modo da ottenere la massa del campione, m. 5) introdurre la provettina nello strumento e leggere il valore che appare sul display, R. Tale valore di R sarà positivo per sostanze paramagnetiche. 6) prendere nota della temperatura (in K). Calcolo della suscettività. La suscettività riferita alla massa, g si calcola con la seguente espressione: g = [l x (R – R0) x Cost]/109 x m (in cm3g-1)* dove l, R, R0 e m sono stati definiti sopra, mentre Cost è una costante di calibrazione propria dello strumento, di solito nota (in caso contrario, vedi più avanti). Attenzione ai segni: le sostanze paramagnetiche danno una risposta R positiva, ma R 0 è negativa per cui R – R0 deve essere maggiore di R! Una volta ottenuta la g si deve passare alla suscettività magnetica riferita alle moli di sostanza, secondo la: M = g x PM (in cm3mol-1; PM, peso molecolare) Correzioni diamagnetiche. Un complesso di uno ione con elettroni spaiati ha una suscettività magnetica che è la somma algebrica di due termini: il paramagnetismo dovuto alla presenza di elettroni spaiati e il diamagnetismo dovuto ai leganti. La M deve quindi dovrebbe essere corretta per il diamagnetismo dei leganti. Ci si basa sul fatto che come detto, le suscettività sono additive, per cui potremo calcolare il contributo diamagnetico dei leganti se sono noti i contributi diamagnetici di ciascun atomo dei leganti. Questi in effetti sono noti e tabulati e vengono chiamati costanti di Pascal (vedi appendice). Avremo: M’ = M - contributi diamagnetici L’ordine di grandezza della M di una sostanza diamagnetica è ~ 10-6, mentre quello di una sostanza paramagnetica è 10-5-10-3. Si consiglia di non introdurre queste correzioni: l’errore introdotto su M sarà piccolo. Calcolo del momento magnetico effettivo Questo si calcola ammettendo in prima approssimazione che il nostro composto segua la legge di Curie: = C/T ove T è la temperatura in Kelvin e C è una costante: C = [N22]/3k, con N numero di Avogadro, magnetone di Bohr, k costante di Boltzman e , momento magnetico. Sostituendo i vari valori avremo: eff = 2.84 [mol’ T]1/2 (in M. magnetoni di Bohr) Ricordiamo che il momento così determinato è il momento magnetico effettivo, per il suo significato si vedano gli appunti sulla parte teorica del magnetismo. Confronto con il valore teorico di . Il momento magnetico dovuto ad un elettrone, originato dal solo spin è (in Bohr magnetoni, M): = g[s(s+1)]1/2, dove g è il rapporto giromagnetico dell’elettrone = 2.00023 ~ 2. Quindi, per un elettrone essendo s = ½, = 1.73 M per più elettroni spaiati = g[S(S+1)]1/2 dove S è il numero totale di spin: ½ per un elettrone, 1 per due elettroni, 3/2 per tre elettroni ecc. Risulta = 1,73; 2,83; 3,87; 5,90; 5,92 rispettivamente per uno, due, tre, quattro e cinque elettroni spaiati. Per momenti magnetici originati sia dal contributo di spin che da quello del momento angolare orbitale si ha: = [g2 S(S+1) + L(L+1)]1/2