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Cu2+の水溶液とアンモニアの反応について知りたい
- Cu2+の水溶液にアンモニアNH3の水溶液を加えるとアンミン銅（II）錯体が生成し、アルカリ性の条件下でもCu(OH)2の沈殿が生成しない。
- PH12において、Cu2+の濃度が1.00×10^-4 Mである水溶液からCu(OH)2の沈殿が生成しないためには、最低のNH3の濃度を求める必要がある。
- アンミン銅（II）錯体は[Cu(NH3)4]2+で考えることができ、その安定度定数は3.89×10^12である。Cu(OH)2の溶解度積は2.20×10^-20である。
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■準備 Cu(OH)2の溶解度積Kspを[Cu2+]と[OH-]で表す。 Ksp ＝ [Cu2+][OH-]^2 (1) アンミン銅(II)錯体の全安定度定数β4を[CuL4^2+]と[Cu2+]と[L]で表す(LはNH3)。 β4 ＝ [CuL4^2+]/([Cu2+][L]^4) (2) [OH-]をpHで表す。 [OH-] ＝ 10^(14-pH) (3) 銅(II)イオンの初濃度 C = 1.00×10^-4 M を[Cu2+]と[CuL4^2+]で表す。 C ＝ [Cu2+] + [CuL4^2+] (4) ■計算 式(1)と式(3)から、Cu(OH)2の沈殿が生成しないための[Cu2+]の上限値を求める。 [Cu2+] ≦ Ksp/[OH-]^2 ＝ 2.20×10^-16 M 式(4)と[Cu2+]の上限値から、 [CuL4^2+] = C と近似する。 [CuL4^2+] ＝ C - [Cu2+] ＝ 1.00×10^-4 M - 2.20×10^-16 M ≒ 1.00×10^-4 M 式(2)と[Cu2+]の上限値と[CuL4^2+]から、[L]の下限値を求める。 [L] ＝ {([CuL4^2+]/[Cu2+])÷β4}^(1/4) ≧ {(1.00×10^-4/2.20×10^-16)÷3.89×10^12 M^-4}^(1/4) ＝ 0.585 M
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- nious
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この問題は pH＝12 と云う条件があるから楽。 過剰のNH3により一度生じた Cu(OH)2 を溶かすには [NH3] はどのような値になるように加えればよいか。 初濃度の問題、これは多少面倒です。
- gohtraw
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錯体を形成していない銅イオンをC アンモニアが一個配位した銅イオンをC1 同じく二個配位した銅イオンをC2 アンモニアをN と表すと、溶液中では C ＋ N ⇔ C1 C1 ＋ N ⇔ C2 という平衡が成り立ちます。それぞれの成分の濃度を上記と 同様の文字で表すと、これらの平衡の平衡定数は C1/（C*N) C2/(C1*N) で表され、両者の積をとると C2/（C*N^2) となります。これが全安定度定数です。よって C2/（C*N^2)=3.89*10^12 C2=（C*N^2)*3.89*10^12 また、問題文よりC1は無視していいので C2=1.00*10^-4-C よって 1.00*10^-4－C＝（C*N^2)*3.89*10^12 C(1+N^2*3.89*10^12)＝1.00*10^-4 Ｃ＝1.00*10^-4/（１＋N^2*3.89*10^12） ・・・（１） 一方、水酸化銅の溶解度積より ［Cｕ２＋］［ＯＨ－］＾２＝２．２０＊１０＾－２０ ｐＨ＝１２より ［ＯＨ－］＝１０－＾２ よって ［Ｃｕ２＋］＝2.20*10^-16 これよりＣｕ２＋の濃度が高くなると水酸化銅の沈殿が生じます。 よって（１）は 1.00*10^-4/（１＋N^2*3.89*10^12）＜＝2.20*10^-16 これを解けば必要なアンモニアの濃度がでます。こうして求められる のは、錯体を形成していないアンモニアの濃度です。もし錯体中の アンモニアも含めて知りたいのであれば、下記が錯体に含まれる アンモニアになります。 アンモニアを加える前の銅イオン濃度1.00*10^-4Mに対して、錯体 形成後の銅イオン濃度2.20*10^-16Mは非常に小さいので、錯体の 濃度はほぼ1.00*10^-4Mと考えてよく、錯体１モルはアンモニア２モル を含むのでアンモニアの濃度としては2.00*10^-4M
お礼
丁寧なご回答有難うございました。回答をもとに自分でも解き直し、理解することができました。
お礼
回答有難うございます。分析化学は苦手で苦労していますが、とても分かりやすい解答でとてもたすかりました。