1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 雜多化合物K5CoW12O4020H2O的合成與鑒定 黎鵬 （吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院） 摘要 實(shí)驗(yàn)合成K5CoW12O4020H2O，用K2S2O8做氧化劑，將Co2+氧化為Co3+，分別用醋酸和硫酸酸化反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物中有較多雜質(zhì)，經(jīng)重結(jié)晶后控制合適的結(jié)晶速度，可得到純凈的金黃色大棒狀晶體（陰離子具有Keggin結(jié)構(gòu)）。用紅外光譜和XRD對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征。關(guān)鍵詞 雜多化合物;Keggin結(jié)構(gòu);酸化;氧化;重結(jié)晶;表征介紹 雜多類化合物的合成最早起源于1826年，科學(xué)家Berz

2、eLius發(fā)現(xiàn)將鉬酸銨加到磷酸中產(chǎn)生黃色沉淀，這就是現(xiàn)在人們熟知的鉬黃 (NH4)3PMo12O40。1848年，生成這種黃色化合物的沉淀法被應(yīng)用到分析化學(xué)上。但直到1862年Marignac發(fā)現(xiàn)了鎢硅酸及其鹽后，這些雜多化合物的組成才被確定下來(lái)。到20世紀(jì)初，已發(fā)現(xiàn)了近60種不同的雜多酸及幾百種鹽。現(xiàn)在，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有近70種元素可做雜多酸中的雜原子。雜多化合物已形成了一類龐大而重要的化合物，雜多酸作為高效的均相催化劑早已應(yīng)用于有機(jī)化工生產(chǎn)中。雜多類化合物在醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值引起了科學(xué)家們極大興趣。多年來(lái)，人們對(duì)雜多化合物的研究長(zhǎng)盛不衰。在經(jīng)典的雜多化合物的合成中，人們

3、研究較多的二種常見(jiàn)組成類型為具有Keggin結(jié)構(gòu)的陰離子X(jué)M12O40和具有Dawson結(jié)構(gòu)的陰離子X(jué)2M12O62，目前作為催化劑研究最多，應(yīng)用最廣泛的是Keggin結(jié)構(gòu)。常用來(lái)合成雜多化合物的方法是酸化簡(jiǎn)單含氧陰離子和所含雜原子的水溶液，加入合適的陽(yáng)離子，雜多酸鹽從水溶液中析出。在實(shí)驗(yàn)中，試劑的加入順序、合適的反應(yīng)溫度和溶液的pH值的控制都是非常重要的。在此基礎(chǔ)上，我們又采用氧化的方法合成了K5CoW12O4020H2O，并對(duì)其進(jìn)行了表征，圖1為其標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖。圖1 K5CoW12O4020H2O的紅外譜圖 實(shí)驗(yàn)部分一、儀器和試劑抽濾裝置，燒杯，量筒，煤氣燈，攪拌棒，電子天平，精密 pH

4、試紙，石棉網(wǎng)，三腳架，紅外光譜儀，X射線衍射儀。鎢酸鈉 NaWO42H2O（C.P.），硫酸 H2SO4（A.R.），過(guò)二硫酸鉀 K2S2O8（A.R.），醋酸鈷 CoAc24H2O（A.R.），氯化鉀 KCl（A.R.），冰醋酸 HAc（A.R.）。實(shí)驗(yàn)步驟1、K5CoW12O4020H2O的合成 向13 mL去離子水中加入2滴冰醋酸后，加入2.5g醋酸鈷（CoAc24H2O），攪拌溶解得醋酸鈷溶液。將19.8g鎢酸鈉（NaWO42H2O）溶于40mL去離子水，以醋酸（HAc）調(diào)pH值至6.57.5，得鎢酸鈉溶液。 將醋酸鈷溶液加入到已加熱近沸的鎢酸鈉溶液中，小火煮沸混合物15min，趁熱加

5、入13g KCl固體，溶解后將混合物冷卻至室溫，抽濾，以少量濾液洗滌沉淀物。 將沉淀物取出，加入40mL 2molL-1 H2SO4，小火加熱幾分鐘后過(guò)濾，棄去不溶物。將濾液加熱至近沸，攪拌下每次加入約0.5g K2S2O8（注意不要加入太快，以免溶液爆沸），直至溶液由藍(lán)綠色轉(zhuǎn)為橙色（約需5gK2S2O8 ）。煮沸58 min以分解過(guò)量的K2S2O8。 將上述混合物冷卻至室溫，若析出的晶體較少可用冰浴冷卻（不要過(guò)冷，以免 K2S2O8等雜質(zhì)析出過(guò)多），得不純的K5CoW12O4020H2O晶體，顯微鏡下（或放大鏡）觀察到黃色棒狀晶體和無(wú)色透明雜晶。吸濾，將粗產(chǎn)品以10mL熱去離子水重結(jié)晶。若冷

6、卻速度慢或溶液較稀，可得較大的黃色棒狀（或柱狀）晶體。 重結(jié)晶，培養(yǎng)大晶體。 2、K5CoW12O4020H2O 紅外光譜鑒定和XRD檢測(cè) 取少量較純凈的、空氣中自然干燥的晶體產(chǎn)物，加入100200倍的KBr晶 體，按要求研細(xì)后壓片，測(cè)其紅外光譜，以鑒定產(chǎn)物純度及結(jié)構(gòu)。若產(chǎn)物含有雜質(zhì)，則IR圖上在10001200 cm-1有幾個(gè)吸收峰，雜質(zhì)較多時(shí)，該區(qū)域的吸收峰較強(qiáng)甚至?xí)谏wWO在955 cm-1附近特征吸收峰，并且在570610 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰。此外，CoW12O405- 在IR譜中的四個(gè)特征吸收峰可能有較小的位移，這是正?，F(xiàn)象。取樣品放入樣品槽中，進(jìn)行XRD檢測(cè)，打印圖譜，分析譜圖

7、得出成分組成。三、結(jié)果與討論1、紅外光譜分析 產(chǎn)物可通過(guò)紅外光譜（IR）鑒定。雜多化合物往往都有特征的紅外光譜，K5CoW12O4020H2O的IR除34003500cm-1和16201630cm-1二個(gè)結(jié)晶水的特征吸收峰外，CoW12O405-陰離子有4個(gè)特征吸收峰。其中955cm-1，895cm-1，758cm-1吸收峰與WO鍵振動(dòng)有關(guān),而433cm-1吸收峰可能與CoO鍵振動(dòng)有關(guān)。從圖1中就能看明顯的特征峰，峰1（3447.5474cm-1），峰2（1624.62cm-1）為結(jié)晶水峰。峰3（951.83cm-1）、4(872.43cm-1)、5（760.49cm-1）、6（445.55c

8、m-1）為雜多陰離子的特征峰，但是略有位移，這是正?，F(xiàn)象，可能是由于這幾個(gè)峰位處在變形振動(dòng)區(qū)域，受到分子其他部分影響較大，例如：誘導(dǎo)效應(yīng)，氫鍵的影響等等。若產(chǎn)物含有雜質(zhì)，則IR圖上在10001200cm-1有幾個(gè)吸收峰，雜質(zhì)較多時(shí)，該區(qū)域的吸收峰較強(qiáng)甚至?xí)谏wWO在955cm-1附近特征吸收峰，并且在570610cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰。從圖中可以看出在1000cm-1到1200cm-1中存在雜質(zhì)峰，1159.15cm-1、1075.05cm-1以及547.17cm-1。2、XRD分析在XRD譜圖（見(jiàn)后頁(yè)）上我們選取其中的7個(gè)峰，與標(biāo)準(zhǔn)品的出峰對(duì)比2。在峰1（5.30）、峰2（8.80）、峰3（

9、10.76）峰4（18.50）峰5（21.50）峰6（27.44）峰7（38.35）與標(biāo)準(zhǔn)樣K5CoW12O4020H2O的出峰情況基本一致，我們可以判斷產(chǎn)物是K5CoW12O4020H2O。思考題1如何使晶體長(zhǎng)得大而雜質(zhì)盡可能少？ 答：本實(shí)驗(yàn)是利用重結(jié)晶的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提純的，溶液加熱攪拌，再用濾紙趁熱過(guò)濾出雜質(zhì)。放到隔塵的容器中，讓溶劑揮發(fā)。如果溶劑極性合適，就可以得到規(guī)整的晶體。2為什么化合物的特征IR吸收峰有時(shí)會(huì)略有位移？ 答：略有位移，這是正?，F(xiàn)象，可能是由于物理狀態(tài)的影響、溶劑影響、影響或者是由于這幾個(gè)峰位處在變形振動(dòng)區(qū)域，受到分子其他部分影響較大，例如：誘導(dǎo)效應(yīng)，氫鍵的影響等等

10、。3為什么在醋酸鈷溶解前先向水中加兩滴冰醋酸？ 答：先加醋酸是調(diào)節(jié)溶液的pH的，避免鈷離子水解，利于醋酸鈷的溶解。 參考文獻(xiàn) 1 張寒琦,徐家寧綜合和設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)M北京:高等教育出版社,2006:35 2 鄒明珠，張寒琦中級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)M長(zhǎng)春:吉林大學(xué)出版社,2000:35 The synthesis and characterization of heteropoly compounds K5CoW12O4020H2O Peng Li Jilin University Abstract Experimental Synthesis K5CoW12O4020H2O, with K2S2O8 oxidant, the Co2+ oxidation with Co3+, reaction product with acetic acid and sulfuric acid, respectively, with more impurities in the product, after recrystallization controlling proper crystallization speed obtained pure gold yellowrod-like crystals (anion w