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ZÜRCHER HOCHSCHULE FÜR ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN DEPARTEMENT LIFE SCIENCES UND FACILITY MANAGEMENT
Herstellung von Na[Co(EDTA)]
Allgemeines Chemisches Grundlagenpraktikum
vorgelegt von: Michael Edelmann und Nicolas Pfetsch
Gruppe 2
betreut durch: Dr. Gunther Steinfeld
Bachelorstudiengang 2009 Chemie
06. Januar 2010
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Aufgabenstellung / Abstract
ZHAW CH 09 – 1 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Inhaltsverzeichnis
1 Aufgabenstellung / Abstract ........................................................................................3
2 Theoretischer Teil .......................................................................................................4
2.1 Definition Komplex (allgemein) ...................................................................................4
2.2 Low-Spin Komplex ......................................................................................................4
2.2.1 Der EDTA-Komplex ....................................................................................................6
2.2.2 Verwendung von Chelatbildnern .................................................................................6
2.2.3 Bildung von [Co(EDTA)]..............................................................................................6
3 Praktischer Teil ...........................................................................................................8
3.1 Geräte und Materialien ...............................................................................................8
3.2 Ansatz ........................................................................................................................8
3.3 Chemisch / Physikalische Daten .................................................................................9
3.4 Sicherheit und Ökologie ..............................................................................................9
3.5 Durchführung der Reaktion ....................................................................................... 10
4 Durchführung der Analysen ...................................................................................... 11
4.1 Löslichkeit von Na[Co(EDTA)] .................................................................................. 11
4.2 UV-VIS Spektrum ..................................................................................................... 11
4.2.1 Zerfall des Na[Co(EDTA)] in basischem Milieu ......................................................... 12
4.3 IR Spektren von Na[Co(EDTA)] und Na2-EDTA ........................................................ 14
4.4 Schmelz- oder Zersetzungspunkt von [Co(EDTA)] .................................................... 15
4.5 Stabilität durch Zugabe von CaCl2 ............................................................................ 16
4.6 Säure-Base Titration ................................................................................................. 17
4.6.1 Faktorbestimmung 0.1 mol/l Salzsäure ..................................................................... 17
4.6.2 Titration des Na[Co(III)EDTA] mit 0.1 mol/l Salzsäure ................................................ 18
4.6.3 Rücktitration mit 0.1 mol/l Salzsäure ......................................................................... 18
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Aufgabenstellung / Abstract
ZHAW CH 09 – 2 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
4.7 pH-Wert Bestimmung ............................................................................................... 19
5 Resultate .................................................................................................................. 20
6 Diskussion ................................................................................................................ 21
Literaturverzeichnis .............................................................................................................. 24
Anhang ................................................................................................................................. 25
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Aufgabenstellung / Abstract
ZHAW CH 09 – 3 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
1 Aufgabenstellung / Abstract
Ziel ist die Herstellung von X[Co(III)(EDTA)] mit X = K, Li oder Na. Anschliessend soll versucht wer-
den den Komplex in der protonierten Form, also mit H für X zu Isolieren. Vom erhaltenen Produkt
sind die wichtigsten chemischen und physikalischen Eigenschaften wie Löslichkeiten, Beständigkei-
ten gegen Säuren und Laugen sowie Zerfallsreaktion bei Zugabe von anderen Metallionen zu unter-
suchen.
Die Synthese des Produkts verlief problemlos. Bei der Auskristallisierung des Produktes ist keine
Kristallbildung aufgetreten. Dieses Problem konnte durch Zugabe des Eduktes Ethylendiamin-
tetraessigsäure-Dinatriumsalz gelöst und die Kristallisierung gestartet werden. Es sind insgesamt
13.6 g Produkt hergestellt worden, was einer Ausbeute von 73.5% entspricht (berechnet als
Na[Co(III)EDTA]).
In wässriger Lösung reagiert der Komplex Na[Co(III)EDTA] beinahe neutral. Ein Schmelz oder Zer-
setzungspunkt konnte nicht festgestellt werden, bei 200°C ist die Grenze des verfügbaren Analy-
sengerätes erreicht worden.
Aus den Versuchen zur Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Lösemitteln ist hervorgegan-
gen, dass sich Na[Co(III)EDTA] nur in Wasser löst.
Versuche zur Bestimmung der pH-Stabilität haben gezeigt, dass der Komplex stabil gegenüber
Salzsäure ist. Im Gegenzug zersetzt er sich aber in Gegenwart von Natronlauge.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Theoretischer Teil
ZHAW CH 09 – 4 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
2 Theoretischer Teil
2.1 Definition Komplex (allgemein)
Komplexverbindungen bestehen aus einem Zentralatom oder Ion als Koordinationszentrum, wel-
ches von einem oder mehreren Molekülen oder Ionen als Liganden umgeben ist. Das Zentralatom
besteht oftmals aus einem Metallion. Voraussetzung für die Bindung des Liganden an das Zentral-
atom ist mindestens ein freies Elektronenpaar am Ligand selbst. Der Ligand selbst stellt eine Lewis-
Base dar (Protonen-Akzeptor), welcher sich in regemässiger Geometrie um das Zentralatom, in die-
sem Fall die Lewis-Säure (Protonen-Donator), anordnen.
Die häufigsten Koordinationszahlen der Komplexe sind 2, 4 und 6. Daher sind sie also häufig linear,
tetraedrisch oder oktaedrisch. Die Koordination wird nicht nur durch das Koordinationszentrum ge-
geben, sondern auch durch die Liganden. Mithilfe der Ligandfeldtheorie können Farbigkeit, Koordi-
nation und noch andere Eigenschaften erklärt werden. Dort wird die energetische d-
Orbitalverschiebung bei der jeweiligen Koordination berücksichtigt.
Zum Abschätzen der Komplexstabilität kann das sogenannte HSAB-Prinzip herangezogen werden.
HSAB steht für Hard and Soft Acids and Bases (Siehe Anhang 7). Demnach sind Verbindungen
bestehend aus weichem Kation und Anion sowie Verbindungen bestehend aus hartem Anion und
Kation besonders stabil. In Tabelle 1 sind die Kriterien aufgelistet, nach welchen ermittelt werden
kann, ob ein Ion hart oder weich ist.
Tabelle 1: Kriterien für das HSAB-Prinzip
Hart Weich
Kleine Ionenradien Grosse Ionenradien
Hohe Ladung Geringe Ladung
Geringe Polarisierbarkeit Grosse Polarisierbarkeit
2.2 Low-Spin Komplex
Als Low-Spin Komplex bezeichnet man einen dn-Komplex mit der minimalen Zahl ungepaarter Elekt-
ronen. Hier wird den Hund‘schen Regeln entgegengewirkt. Tetraedrische Komplexe sind fast immer
High-Spin Komplexe und für oktaedrische Komplexe gibt es zwei Konfigurationsmöglichkeiten. An-
hand der spektrochemischen Reihe können Schlüsse draus gezogen werden, ob es sich eher um
einen High-Spin oder einen Low-Spin Komplex handelt.
Die spektrochemische Reihe bei Metallionen sieht wie folgt aus:
Mn2+
< Ni2+
< Co2+
< Fe2+
< V2+
< Fe3+
< Cr3+
< V3+
< Co3+
< Mn4+
< Mo3+
< Rh3+
< Pd4+
< Ir3+
< Re4+
< Pt4+
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Theoretischer Teil
ZHAW CH 09 – 5 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Die Ligandenfeldaufspaltung hängt vom Metallkation ab. Je höher die Ladung, desto eher handelt
es sich um einen Low-Spin Komplex. Die höhere Oxidationsstufe des Zentralatoms hat direkten
Einfluss auf die Liganden, da diese hiermit dem Zentralatom näher kommen. Hierdurch wird auch
die elektrostatische Abstossung der Liganden und des Zentralkations erhöht. Die Metallionen, wel-
che auf der rechteren Seite in der Reihe stehen, bilden eher Low-Spin und welche auf der linken
Seite eher High-Spin Komplexe. Bei der Betrachtung der Reihe ist der Na[Co(EDTA)] Komplex eher
ein Low-Spin Komplex.
In der vereinfachten Form der Ligandfeldtheorie (Kristallfeldtheorie) spricht man von der Wirkung
eines Liganden die durch eine Punktladung simuliert wird. Die fünf d-Orbitale des Zentralmetall-Ions
werden hiermit in t- und e-Orbitale aufgespalten (bei tetra- und oktaedrischen Komplexen). Hierbei
spricht man von einer Energiedifferenz Δ (Ligandfeldaufspaltungsenergie), welche sich aus der Wel-
lenlänge des vom Komplex absorbierten Lichtes abschätzen lässt. Das Ausmass der Aufspaltung
nimmt von den schwachen zu den starken Liganden zu. Die tatsächliche Konfiguration, ob es sich
um einen High-Spin oder einen Low-Spin Komplex handelt, ist diejenige mit der geringstmöglichen
Gesamtenergie. Low-Spin Komplexe sind weniger paramagnetisch als High-Spin Komplexe.
Bei unserem Komplex handelt es sich um eine oktaedrische Komplex Anordnung mit einer Low-Spin
Konfiguration von t6e0. Kobalt besitzt die Elektronenkonfiguration von [Ar]3d74s2 und sieht in der
Unterteilung (Low-Spin) in die t- und e-Orbitale wie folgt aus:
Abb. 1: Elektronenkonfiguration des [Co(EDTA)]- Komplex
Dabei stellt das 3-fach Orbital das t-Orbital und das 2-fach Orbital das e-Orbital dar. 1A1g und weitere
sind Bezeichnungen aus den sogenannten Tanabe-Sugano-Diagrammen. In diesen Diagrammen
werden Elektronenübergänge im UV und VIS Bereich vergleichend zum Grundzustand der Sub-
stanz dargestellt. Unser Cobalt(III)-EDTA-Komplex hat, was im experimentellen Teil auch zu sehen
ist, zwei Übergänge. Dabei benötigt der Übergang Grundzustand zu 1. Angeregten Zustand mehr
Energie als der Übergang 1. Angeregter Zustand zu 2. Angeregter Zustand. Ein Ansatz dies zu er-
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Theoretischer Teil
ZHAW CH 09 – 6 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
klären ist, dass das vollständig gefüllte t-Orbital des Grundzustandes stabilisierend wirkt und des-
halb viel Energie benötigt wird, das erste Elektron ins e-Orbital zu befördern. Unser Komplex kaum
paramagnetisch und wird nur sehr schwach in ein Magnetfeld hineingezogen.
2.2.1 Der EDTA-Komplex
EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) bildet mit Metallionen beliebiger
Wertigkeit sechsfach koordinierte 1:1-Komplexe. Neben den zwei freien
Elektronenpaaren bei den Stickstoff-Atomen kann das EDTA-Anion
auch über die vier Carboxylgruppen eine starke Komplexbindung ein-
gehen. Diese Art von Komplex nennt man auch Chelatkomplex. Als
besonders stabile Komplexe von EDTA sind solche mit Cu2+, Ni2+, Fe3+
und Co3+ als Zentralion. Die Komplexe sind in der Regel wasserlöslich.
Das Metall ist pseudooktraedrisch von 4 O- und 2 N-Atomen umgeben
und die beiden N-Atome stehen in cis-Position. Aus sterischen Gründen
ist eine trans-Anordnung nicht möglich. Die Stabilität nimmt mit zuneh-
mender Wertigkeit zu. Für eine Titration wären einwertige Metalle als Zentralatom nicht geeignet.
Würfelorbitalzeichnungen.
2.2.2 Verwendung von Chelatbildnern
In Verbrauchsprodukten werden Chelatbildner wie z.B. EDTA häufig zugesetzt, um die in Spuren
vorhandenen Metallionen zu komplexieren, welche ansonsten Zerfallsreaktionen katalysieren wür-
den. In der Medizin werden solche Komplexbildner häufig verwendet, um gesundheitsschädliche
Metallionen wie Hg2+, Pb2+ und Cd2+ zu entfernen. Wenn eine Bleivergiftung vorliegt, kann
Na2[Ca(EDTA)] verabreicht werden, welches dann das Blei komplexiert und anschliessend durch
den Urin ausgeschieden wird.
2.2.3 Bildung von [Co(EDTA)]
Der [Co(III)(EDTA)] Komplex wird durch die Zugabe von Cobalt(II)-acetat Tetrahydrat
Co(II)(CH3COO)2 4 H2O in wässriger EDTA-Lösung und anschliessender Oxidation am Luftstrom
bei Anwesenheit von Wasserstoffperoxid hergestellt. Die Reaktionsgleichung sieht daher wie folgt
aus:
Komplexbildung:
EDTA4-(aq) 2 Na+
(aq) + 2 H+(aq)
+ Co(II)(aq) + 2 Cl-(aq) 2Na+
(aq) + [Co(II)(EDTA)]2-
(aq) + 2 H+(aq) + 2Cl-(aq)
Abb. 2: EDTA Komplex
Quelle: Wikipedia
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Theoretischer Teil
ZHAW CH 09 – 7 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Oxidation:
4 Na+(aq) +2 [Co(II)(EDTA)]2-
(aq) + H2O2(aq) 2 [Co(III)(EDTA)]-(aq) + 2 OH-(aq) + 4 Na+
(aq)
Das Kobalt geht eine starke Komplexbildung mit den beiden freien Elektronenpaaren der Stickstoff-
atome, sowie mit den vier Carboxylgruppen ein. Der Komplex ist einfach negativ geladen, weshalb
noch ein Kation, in diesem Fall Natrium als Gegenion gebunden wird.
Beim diesem Komplex besteht wie auch beim Cobalt(II)-acetat der Verdacht auf krebserregende
Wirkung. Daher soll mit der nötigen Vorsicht gearbeitet werden.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Praktischer Teil
ZHAW CH 09 – 8 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
3 Praktischer Teil
Die Synthese wurde Analog einer Vorschrift zur Herstellung eines Na[Co(III)CDTA]-Komplexes
durchgeführt. Sie ist einer Publikation im Russian Journal of Inorganic Chemistry
entnommen(Zasurskaya, 1998)
3.1 Geräte und Materialien
Abb. 3: Syntheseapparatur
- 1000 ml Zweihalsrundkolben
- Kugelkühler
- Magnetrührwerk mit Magnetrührfisch
- Thermometerhalter mit Schliff
- Pasteurpipette aus Glas zum Einlei-
ten der Luft
3.2 Ansatz
0.05 mol Ethylendiamintetraessigsäure -Dinatriumsalz (1)
15 g Natriumacetat (1)
0.05 mol Cobalt(II)-acetat Tetrahydrat in 100 ml deion. Wasser (2)
5 g Aktivkohle (3)
25 ml Wasserstoffperoxid 30% (4)
Die Theoretische Ausbeute beträgt demnach ebenfalls 0.05 mol, was 18.5 g Pulver entspricht
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Praktischer Teil
ZHAW CH 09 – 9 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
3.3 Chemisch / Physikalische Daten
Substanz Molare Masse [g/mol]
Dichte [g/ml] Smp/Sdp [°C]
Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz
336.21 - -
Natriumacetat 82.03 - -
Cobalt(II)-acetat Tetrahydrat 249.08 - -
Aktivkohle 12.011 - -
Wasserstoffperoxid 30% 34.02 1.11 -
Aceton 58.08 - -/56
Diethylether 74.12 - -/35
Toluol 92.14 - -/111
Ethanol 46.07 - -/78
Na[Cobalt(III)EDTA] 370.19 - -
Salzsäure 32% 36.46 1.16 -
Natriumhydroxid 39.99 - -
3.4 Sicherheit und Ökologie
Substanz Gefahrensymbol Bemerkungen
Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz
In Ethanol gelöst im nichthalogenierten Lösemittelabfall sammeln
Natriumacetat - Reste verdünnt kanalisieren
Cobalt(II)-acetat Tetrahydrat
Verdacht auf Krebserzeugende Wirkung, im Schwermetallabfall sammeln
Aktivkohle Im Hausmüll entsorgen
Wasserstoffperoxid 30%
Reste verdünnt kanalisieren
Aceton
Im nichthalogenierten Lösemittelabfall sammeln
Diethylether
Im nichthalogenierten Lösemittelabfall sammeln
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Praktischer Teil
ZHAW CH 09 – 10 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Toluol
Im nichthalogenierten Lösemittelabfall sammeln
Ethanol
Im nichthalogenierten Lösemittelabfall sammeln
Na[Cobalt(III)EDTA] - Im Schwermetallabfall sammeln
Salzsäure 32%
Reste verdünnt kanalisieren
Natriumhydroxid
Reste verdünnt kanalisieren
3.5 Durchführung der Reaktion
Den Ansatz (Kapitel 3.2) folgendermassen reagieren lassen. (1) mit (2) zusammenschütten und im
Kolben vorlegen. Anschliessend (3) und (4) zugeben. Danach während 4 Stunden am Luftstrom
Oxidieren. Dabei wandelt sich der Cobalt(II)-Komplex in den Cobalt(III)-Komplex um.
Anschliessend an die vier Stunden Oxidationszeit das Reaktionsgemisch in einem Eisbad abkühlen
lassen. Dabei sollen die Komplexkristalle ab etwa 5 °C ausfallen. In unserem Fall konnte die Kris-
tallbildung aber erst bei 0°C und durch Zugabe einer Spatelspitze EDTA-Na2 als Impfkristall ausge-
löst werden.
Die erhaltenen Kristalle über einen Schwarzbandfilter abnutschen und mit wenig kaltem Wasser und
Aceton nachwaschen. Im Trockenschrank bei 80°C trocknen lassen. Es wurden dunkelviolette, in-
tensiv gefärbte und nadelförmige Kristalle hergestellt. Die Ausbeute beträgt 13.6 g oder 73.5% der
theoretischen Ausbeute (berechnet als Na[Co(III)EDTA]).
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 11 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
4 Durchführung der Analysen
4.1 Löslichkeit von Na[Co(EDTA)]
Die Löslichkeit des Komplexes wurde in den Lösungsmitteln Aceton, Wasser (dest.), Diethylether,
Toluol und Ethanol bei 25°C bestimmt.
In einem Reagenzglas wurden einmal 100 mg und viermal 50 mg [Co(EDTA)] eingewogen. In 0.100
ml Schritten wurden nun unter ständigem Schwenken die oben genannten Lösungsmitteln zugege-
ben, bis sich der violette Feststoff löste.
Die erhaltenen Löslichkeiten des Komplexes sind in der folgenden Tabelle aufgelistet:
Tabelle 2: Löslichkeiten von Na[Co(EDTA)]
Lösungsmittel Aceton puriss
Dest. Wasser
Diethylether z.A.
Toluol z.A.
Ethanol puriss
Verbrauch Total 2.500 ml 0.400 ml 1.000 ml 2.000 ml 6.000 ml
Löslichkeit unlöslich 0.25 g/ml unlöslich unlöslich unlöslich
Der Komplex löste sich sehr gut in dest. Wasser, jedoch nicht in den anderen Lösungsmitteln. Das
violette Pulver senkte sich nach kurzer Zeit im Lösungsmittel ab und blieb ungelöst.
4.2 UV-VIS Spektrum
Ca. 15 mg des getrockneten Produktes Na[Co(EDTA)] wurden in 50 ml Wasser gelöst und das Ab-
sorbtionsmaximum bestimmt. Im Visuellen Bereich lag das Maximum bei 536.0 nm und im UV Be-
reich bei 380.0 nm, wobei die grösste Absorbanz bei 536.0 nm gemessen wurde.
Abb. 4: Absorptionsmaximum von Na[Co(EDTA)]
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 12 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Von dem Edukt Cobalt(II)acetat Tetrahydrat wurde ein Absorbtionsmaximum von 512.0 nm gemes-
sen. Die Messung ist nicht ganz genau, da die Absorbanz sehr klein war (ca. 0.05).
Abb. 5: Absorptionsmaximum von Cobalt(II)acetat Tetrahydrat
4.2.1 Zerfall des Na[Co(EDTA)] in basischem Milieu
Sobald man den Komplex in einer Lauge (in diesem Falle Natronlauge 0.1 mol/l) löst, verändert sich
langsam die stark violette Farbe nach hell violett. Diese Feststellung wurde nun gemessen, um pho-
tometrisch festzustellen, ob der Komplex in basischem Milieu instabil ist.
0.5 g Na[Co(EDTA)] wurden in 100 ml NaOH (c = 0.1 mol/l) gelöst. Anschliessend wurde der Zerfall
mittels des Photometers bei einer Wellenlänge von 536.0 nm über zehn Minuten gemessen und
man erhielt die untenstehende Graphik.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 13 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Abb. 6: Zerfall von Na[Co(EDTA)] in basischem Milieu
Mit der Messung konnte festgestellt werden, dass der Komplex im basischen Milieu nicht stabil ist
und langsam zerfällt.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 14 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
4.3 IR Spektren von Na[Co(EDTA)] und Na2-EDTA
Abb. 7: IR-Spektrum von Na2-EDTA
1000-1430 cm-1 Fingerprintbereich der im Molekül beteiligten Atome
(Günzler, 2003) Seiten 162/163
1608 + 1670 cm-1 Streckschwingungen der protonisierten und deprotonisierten
Carboxylgruppe
(Nakamoto, 1986) Seite 237
um 2350 cm-1 Kohlendioxid
(Günzler, 2003) Anhang 10
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 15 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Abb. 8: IR-Spektrum von Na[Co(III)
EDTA]
1000-1430 cm-1 Fingerprintbereich der im Molekül beteiligten Atome
(Günzler, 2003) Seiten 162 / 163
1613 cm-1 Streckschwingungen der deprotonisierten Carboxylgruppen.
Eine Aufspaltung des Peaks ist nicht mehr vorhanden. Daher kann gesagt
werden, dass sich alle Carboxylgruppen an der Bindung mit dem Co(III)
beteiligen. Kleine Unterschiede in der Beweglichkeit aufgrund unter
schiedlicher Bindungslängen/Bindungsstärken werden als Grund für die
kleinen Schultern im Peak angenommen.
(Nakamoto, 1986) Seite 237
um 2350 cm-1 Kohlendioxid
(Günzler, 2003) Anhang 10
4.4 Schmelz- oder Zersetzungspunkt von [Co(EDTA)]
Das Produkt veränderte sich bis zu einer Temperatur von 200 °C nicht und blieb soweit stabil.
Der Schmelz- oder Zersetzungspunkt liegt also über 200 °C.
Der hohe Schmelzpunkt ist auf die sehr hohe Stabilität des Komplexes zurückzuführen.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 16 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
4.5 Stabilität durch Zugabe von CaCl2
Durch die Zugabe von ca. 40 mg CaCl2 zu einer Stark konzentrierten Kobaltkomplexlösung (0.5 g in
100 ml Wasser) wurde keine Veränderung der Substanz gemessen. Die Messung ist nicht 100%ig
aussagekräftig, da sie aus zeitlichen Gründen nur für ca. 8 min Gemessen wurde, aber sie zeigt,
dass der Komplex nicht sofort zerfällt.
Die Messung mit dem Photometer wurde zweimal kurz nacheinander durchgeführt. Dadurch sind im
Folgenden auch 2 Spektren zu sehen.
Abb. 9 Stabilität durch Zugabe von CaCl2 Messung 1
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 17 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Abb. 10 Stabilität durch Zugabe von CaCl2 Messung 2
Durch die Betrachtung der beiden Spektren sieht man, dass die Schwankungen nur sehr klein sind
und dass die Absorbanz A über die Zeit in etwa gleich bleibt (3.24 bis 3.27 A). Darum kann davon
ausgegangen werden, dass der Komplex stabil bleibt.
4.6 Säure-Base Titration
Mittels einer Titration mit Salzsäure soll herausgefunden werden, ob sich die Natriumionen vom
Komplex abspalten und mit einem Wasserstoffion ersetzen lassen. Falls ein Teil des Komplexes in
der protonierten Form vorliegt, soll das Verhältnis von Natrium- zu Protonierter-Form durch Zugabe
von Natronlauge und anschliessender Rücktitration ermittelt werden.
4.6.1 Faktorbestimmung 0.1 mol/l Salzsäure
Urtitersubstanz zum Ermitteln des Faktors: Tris(hydroxymethyl)-aminomethan kurz TRIS. Das TRIS
wurde am Schalter mit Chargenzertifikat bezogen und für 2 Stunden im Trockenschrank bei 105°C
getrocknet. Es hat eine Reinheit von 99.94 %. Dieser Gehalt ist in die Berechnung des Faktors ein-
gegangen. Berechnung nach (Prof. Dr. Leo Gros, Europa Fachschule Frensenius; Peter A. Bruttel,
Metrohm AG, 2005) Seite 46:
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 18 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Faktor = C00 / CV02 / EP1
C00 = Einwaage in g * 0.9994
CV02 = 12.114
Die Titrationsberichte sind dem Anhang [1] bis [3] am Ende des Berichtes zu entnehmen.
Einwaage [g] Verbrauch [ml] Faktor
0.0963 7.9234 1.0028
0.1016 8.3576 1.0004
0.1039 8.5254 1.0030
Dies ergibt einen mittleren Faktor von 1.0021 +/- 0.0034 (Student T für 95 %).
4.6.2 Titration des Na[Co(III)EDTA] mit 0.1 mol/l Salzsäure
Titration eines äquivalenten Teils des Rohproduktes mit c(HCl) = 0.1mol/l. Ein Mol des Komplexes
hat im Maximum 1 mol Natrium. Für einen Verbrauch von 10 ml Salzsäure müssen deshalb 0.265 g
Rohprodukt eingewogen werden.
Es wurde keine auswertbare Titrationskurve erhalten. Der Komplex scheint gegen Salzsäure in der
0.1 mol/l Konzentration beständig zu sein. Bis zu einem Gesamtvolumen von 80 ml Salzsäure konn-
te kein Potentialsprung detektiert werden.
4.6.3 Rücktitration mit 0.1 mol/l Salzsäure
0.265 g des Rohproduktes Na[Co(III)EDTA] sind mit 20 ml c(NaOH) = 0.1 mol/l versetzt worden. Re-
agiert die Natronlauge vollständig mit dem Komplex, wäre der Verbrauch an Salzsäure 10 ml. In
diesem Fall würde das Rohprodukt komplett protoniert vorliegen. Ist das Rohprodukt aber bereits
komplett deprotoniert, sprich jedes Wasserstoffion mit einem Natriumion ausgetauscht, so müsste
der Verbrauch an Salzsäure im Bereich von 20 ml liegen.
Alle drei Proben sind um 12:20 angesetzt worden. Sie sind anschliessend der Reihe nach titriert
worden. Die Titrationsreporte sind dem Anhang [4] bis [6] zu entnehmen. Jede einzelne Titration hat
etwa 10 Minuten gedauert, um allfällig langsam ablaufenden Reaktionen auch genügend Zeit zu
geben.
Es sind folgende Ergebnisse erzielt worden:
1. Bestimmung (12:33) 18.90 ml Verbrauch
2. Bestimmung (12:44) 17.71 ml Verbrauch
3. Bestimmung (12:55) 14.66 ml Verbrauch
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Durchführung der Analysen
ZHAW CH 09 – 19 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Der Na[Co(III)EDTA] ist basischer Lösung nicht stabil und zersetzt sich. Die Farbe der Lösung ändert
dabei von tief violett nach schwach rosa.
Vermutlich zersetzt sich der Komplex dabei in einen Komplex mit H2O oder OH- als Ligan-
den.
Mit dieser Titration konnten keine weiteren Schlüsse gezogen werden. Aus Zeitgründen ist deshalb
auf die Blindwertbestimmung der Natronlauge verzichtet worden.
4.7 pH-Wert Bestimmung
Der pH-Wert einer 1%igen Lösung in deion. Wasser beträgt bei 21°C 6.876 ist somit im neutralen
Bereich. Gemessen wurde mit einer pH-Elektrode und pH-Meter.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Resultate
ZHAW CH 09 – 20 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
5 Resultate
Die Herstellung des Na[Co(EDTA)] Komplexes ist ohne Probleme gelungen. Das Entstandene
Komplexprodukt scheint bis auf die Erhöhung des pH-Wertes bzw. durch die Zugabe von Natron-
lauge (Kapitel 4.6.2 und 4.2.1) sehr stabil zu sein. Bei der Zugabe von CaCl2 wurde wie in Kapitel
4.5 erwähnt keine Veränderung festgestellt. Sowie auch bei der Zugabe von Säure (Kapitel 4.6.3)
und beim Erhitzen auf 200°C (Kapitel 4.4) blieb der Komplex stabil und unverändert.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Diskussion
ZHAW CH 09 – 21 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
6 Diskussion
Ob durch die Zugabe von HCl (10%ig) die protonierte Form hergestellt wurde oder nicht, konnten
wir nicht feststellen. Auf die Farbe des Komplexes hat dies keinen Einfluss.
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Diskussion
ZHAW CH 09 – 22 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Abbildungs-Verzeichnis
Abb. 1: EDTA Komplex (Quelle: Wikipedia) ................................................................................................... 5
Abb. 2: Syntheseapparatur ............................................................................................................................. 8
Abb. 3: Absorptionsmaximum von Na[Co(EDTA)] ....................................................................................... 11
Abb. 4: Absorptionsmaximum von Cobalt(II)acetat Tetrahydrat .................................................................. 12
Abb. 5: Zerfall von Na[Co(EDTA)] in basischem Milieu ............................................................................... 13
Abb. 6: IR-Spektrum von Na2-EDTA ............................................................................................................ 14
Abb. 7: IR-Spektrum von Na[Co(III)
EDTA] ..................................................................................................... 15
Abb. 8 Stabilität durch Zugabe von CaCl2 Messung 1 ................................................................................. 16
Abb. 9 Stabilität durch Zugabe von CaCl2 Messung 2 ................................................................................. 17
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Diskussion
ZHAW CH 09 – 23 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Tabellen-Verzeichnis
Tabelle 1: Kriterien für das HSAB-Prinzip ...................................................................................................... 4
Tabelle 2: Löslichkeiten von Na[Co(EDTA)] ................................................................................................. 11
Herstellung von Na[Co(EDTA)] <Literaturverzeichnis
ZHAW CH 09 – 24 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Literaturverzeichnis
Günzler, H. (2003). IR-Spektroskopie. Weinheim: WILEY-VCH.
Nakamoto, K. (1986). Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds
(Fourth ed.). New York: WILEY-VCH.
Prof. Dr. Leo Gros, Europa Fachschule Frensenius; Peter A. Bruttel, Metrohm AG. (2005).
Praktikum der Titration. Herisau, Schweiz: Druckerei der Metrohm AG.
Zasurskaya, L. A. (1998). Crystal Structure of [1,2-Cyclohexanediaminetetraacetato(1-)-
N,N',O,O']dicyanocobalt(III) Dihydrate (Vol. 43).
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 25 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
Anhang
[1] Titerbestimmung Titration 1
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 26 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
[2] Titerbestimmung Titration 2
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 27 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
[3] Titerbestimmung Titration 3
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 28 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
[4] Rücktitration 1
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 29 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
[5] Rücktitration 2
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 30 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
[6] Rücktitration 3
Herstellung von Na[Co(EDTA)] Anhang
ZHAW CH 09 – 31 – Michael Edelmann
Nicolas Pfetsch
[7] HSAB-Prinzip