AC2, Anorganische Chemie in Lösung M + L ML ML + HL ML(HL)

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AC2, Anorganische Chemie in Lösung
Aufgabe 1)
Der Ligand H4L besitzt 4 pKs-Werte: pKs1 = 4, pKs2 = 5, pKs3 = 6, pKs4 = 12. Eine
Titration dieses Liganden ergab folgende Titrationskurve.
11
10
9
pH-Wert
8
7
6
5
4
3
0
1
2
3
4
Äquivalente KOH
a) Skizzieren Sie eine mögliche Teilchenverteilung und erklären Sie, wieso
nur ein pH-Sprung zu erkennen ist.
b) 50 ml einer Titrationslösung werden so vorbereitet, dass diese Lösung 2
mM an H4L und 1mM an Zn2+ ist. Nennen Sie alle weiteren Bedingungen,
die eingehalten werden müssen, wenn man die Stabilitätskonstante von L
mit Zn2+ potentiometrisch bestimmen will.
c) Erstellen Sie das vollständige Tableau dieser Titration aus folgenden
Angaben:
M
+
ML
+ HL
ML
+
ML(HL) +
2ML
ML
log K = 15
ML(HL)
log K = 5
H
M(HL)
log K = 3
H
M(HL)2
log K = 8
M2L2
log K = 3
L
AC2, Anorganische Chemie in Lösung
Aufgabe 2)
Ordnen Sie folgende Metallkationen den Kategorien A, B, Ü und SE zu, und
beurteilen Sie ihr Komplexierungsverhalten bzgl. der beiden unten gezeichneten
Liganden.
Metallkationen: Ag+, Nb3+, Dy3+, Os3+, La3+, Pb4+, Li+, Mn2+, Cu+, Cu2+
Liganden:
a)
b)
O
OH
O
OH
NH2
SH
Oxalsäure
2-Aminobenzenthiol
Aufgabe 3)
Serin (M = 105.09 g/mol) besitzt die pKs-Werte pKs1 = 2.16 und pKs2 = 9.05 und
besitzt folgende Strukturformel:
H2N
OH
O
OH
a) Bei der Komplexbildung mit Zn2+ treten folgende Spezies auf: [ZnL]+, [ZnL2],
[ZnL3]- und [Zn(OH)L]. Geben Sie für die vorkommenden Komplexe je eine
chemisch sinnvolle Strukturformel an.
(Hinweis: Die Koordinationsgeometrie des Zinkaquaions bleibt erhalten!)
b) Bei welchen Spezies können Isomere auftreten? Skizzieren Sie jeweils zwei
isomere Strukturen jeder Spezies bei der dies möglich ist.
c) Berechnen Sie für die beiden folgenden Lösungen den pH-Wert
i)
5.25 g Serin in 100 ml Wasser gelöst
ii)
5.25 mg Serin in 50 ml Wasser gelöst
AC2, Anorganische Chemie in Lösung
Aufgabe 4)
Bei der Reinigung von Industrieabwässern (pH = 4), sollen Schwermetallionen
komplexiert werden, um diese dann besser von den ungiftigen Metallionen
abtrennen zu können. Besonderes Augenmerk wird auf die Komplexierung von
Hg2+-Ionen gelegt. Ihre Aufgabe soll es nun sein, geeignete Liganden zur
Komplexierung von Hg2+ zu finden.
a) Nennen Sie die Eigenschaften, die ein Ligand besitzen muss um möglichst
stabile Komplexe mit Hg2+ einzugehen.
b) Das Unternehmen schlägt Ihnen die beiden untenstehenden Ligandmoleküle
vor. Nennen Sie unter Einbeziehung geeigneter Berechnungen den Liganden,
der stabilere Komplexe unter den angegebenen Bedingungen eingeht.
O
O
pKs1 = 2.5
pKs2 = 3.0
S
HO
OH
Hg +
1
R
2
LThio
Hg(LThio)
log β1 = 10.1
Hg(LThio)2
log β2 = 19.2
R
Thiodiessigsäure Derivat
Hg + 2 LThio
SH
pKs1 = 9.0
HS
OH
pKs2 = 10.9
Hg +
2,3-Dimercaptopropanol (BAL)
LBAL
Hg + 2 LBAL
Hg(LBAL)
log β1 = 25.7
Hg(LBAL)2
log β2 = 34.3
(Hinweis: Thiodiessigsäure bildet ausschließlich einen 1:2 Komplex unter
diesen Bedingungen!)
c) Welche der folgenden „Inertsalze“ würden Sie zur Titration mit einem
Quecksilbersalz verwenden?
i) KCl
ii) KI
iii) KNO3
AC2, Anorganische Chemie in Lösung
Aufgabe 5)
Wird Kobalt(III)chlorid in Wasser gegeben, reagiert es umgehend unter
Sauerstoffentwicklung zu Co2+. Co3+ bildet jedoch sehr inerte Komplexe aus, die
es ermöglichen auch Kobalt(III)-Verbindungen in Wasser zu stabilisieren. Leider
ist es aufgrund dieses inerten Verhaltens nicht möglich Stabilitätskonstanten mit
Kobalt(III) potentiometrisch zu bestimmen. In der Vorlesung haben Sie eine
weitere Möglichkeit kennengelernt solche Stabilitätskonstanten zu berechnen.
a) Bestimmen Sie aus den untenstehenden Angaben die Stabilitätskonstante für
folgende Reaktion
Co3+
+
CoIII(CDTA)-
CDTA4-
b) Betrachten Sie die Selbstaustausch-Reaktion
CoIII(CDTA)- +
Ist
bei
CoII(CDTA)2-
dieser
Reaktion
CoII(CDTA)2- + CoIII(CDTA)-
ein
Innensphären-
oder
ein
Aussensphärenmechanismus plausibler?
c) Co3+ ist aufgrund seines Redoxpotentiales in wässriger Lösung nicht stabil.
Nennen Sie drei weitere Gründe für die Nichtexistenz von Metallionen.
E0 (Co2+/Co3+) = 1.92 V
E0 ([Co(CDTA)]2-/[Co(CDTA)]-) = 0.45 V
log β(CoII(CDTA)) = 19.7
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