tentativo di sintesi del tetraclorocuprato di sodio

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ChemLore

2021-07-30 08:23

salve gente, siccome in questi giorni in tanti mi avete consigliato di illustrare la procedura che ho seguito per sintetizzare questo composto (che mi sta dando parecchi problemi) la condivido qui.

i reagenti necessari per questa sintesi sono 2, il cloruro di sodio e il cloruro rameico diidrato; l'NaCl utilizzato è di grado alimentare mentre il CuCl2*2H2O utilizzato è di autosintesi, ottenuto per reazione tra Cu2(OH)2CO3 e HCl.

la sintesi è molto semplice e appunto l'unico aspetto importante è rispettare la stechiometria, nel mio caso ho miscelato le 2 soluzioni contenenti i 2 sali, più specificatamente ho utilizzato 6,82 g di CuCl2*2H2O in 10 ml di acqua distillata e 4,67 g di NaCl in 15 ml di acqua distillata. 

qui sotto i calcoli completi:

CuCl2*2H2O + 2NaCl --> Na2[CuCl4] + 2H2O 

(dati divisi per 25)

CuCl2*2H2O=134,45 --> 6,82 g

2NaCl=58,44 * 2=116,88 --> 4,67 g

Na2[CuCl4]=251,34 --> 10,05 g

2H2O=18,01 * 2=36,02 --> 1,44 g

la sintesi è stata effettuata i primi di giugno senza intoppi ma il prodotto non vuole proprio seccare, all'aria assorbe troppa umidità, al sole si chiazza di marrone probabilmente perchè il CuCl2 contenuto da diidrato diventa anidro e nemmeno la borsa essiccante ha funzionato.


aggiungo che potrebbe esserci un problema nella formazione del complesso poichè una volta lasciando la soluzione a cristallizzare lentamente si formarono nella soluzione dei cristalli di cloruro di sodio non combinati con il cloruro rameico che era invece rimasto in soluzione

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Geber

2021-07-30 08:59

NaCl di grado alimentare: purezza? Contiene iodato? Io l'avrei ricristallizzato prima dell'uso. Non si sa mai.

Spiegami un po': aggiungendo le due soluzioni si forma il complesso? O resta in soluzione? Hai provato a far evaporare un po' di acqua? Hai provato a farlo precipitare con etanolo o isopropanolo?

Probabilmente è fotosensibile il complesso. O non si è formato il complesso...

ChemLore

2021-07-30 10:40

Si aggiungendo le due soluzioni si forma il complesso, che rimane in soluzione. Ho concentrato la soluzione per poi far seccare quello che mi è rimasto. Non so nulla riguardo l'utilizzo di etanolo o isopropanolo per precipitarlo

LuiCap

2021-07-30 10:58

Io capisco il "fuoco sacro" di voler sintetizzare, però bisogna essere consapevoli che quando il reagenti di una sintesi non sono puri, le impurezze che contengono ricadono inevitabilmente sul prodotto della sintesi.

Mi riferisco soprattutto al CuCl2·2H2O prodotto da autosintesi: tu nei calcoli hai considerato che sia puro al 100%, ma ben difficilmente è così.

MM CuCl2·2H2O = 170,49 g/mol (bisogna considerare anche l'acqua di cristallizzazione!!!)

Se facciamo reagire 1/25 di mol di CuCl2·2H2O abbiamo:

m CuCl2·2H2O = 0,0400 mol · 170,49 g/mol = 6,82 g composto puro

Ammettiamo che il composto abbia una purezza del 90% in peso:

m composto al 90% in peso = 6,82 g · 100/90 = 7,57 g di CuCl2·2H2O al 90% da far reagire

n NaCl = 0,0400 mol · 2 = 0,0800 mol

m NaCl = 0,0800 mol · 58,44 g/mol = 4,68 g composto puro

Come ha scritto Geber che tipo di sale hai usato? Ammettiamo che abbia una purezza del 98% in peso:

m NaCl al 98% in peso = 4,68 g · 100/98 = 4,77 g di NaCl puro al 98% da far reagire

Con questo tipo di ragionamenti, il CuCl2·2H2O era il reagente in difetto.

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ChemLore

2021-07-30 11:06

Grazie mille Luisa correggerò la sintesi, comunque la massa molare del cloruro rameico ero convinto che fosse giusta con anche l'acqua di cristallizzazione (se ti ricordi ti avevo già chiesto se dovevo considerarla o no nelle sintesi) quindi può darsi che abbia fatto confusione. Forse per risolvere questi problemi di purezze dovrei lavorare con quantitativi maggiori di reagenti in modo tale da compensare i difetti dovuti alle impurezze

LuiCap

2021-07-30 11:39

Lavorare con quantità maggiori non serve a nulla perché aumentano di conseguenza anche le impurezze.

La tecnica di aggiungere etanolo o alcol isopropilico si utilizza per cristallizzare composti molto solubili in acqua e meno solubili in questi due solventi. Devono essere addizionati alle acque madri acquose già concentrate fino a raddoppiare all'incirca il volume iniziale fino a precipitazione completa.


Dimenticavo, la formazione di cristalli di NaCl nelle acque madri è la prova che l'NaCl era in eccesso!!!

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ChemLore

2021-07-30 12:59

Perfetto grazie ancora Luisa, per quanto riguarda la precipitazione con Etanolo non so se il composto in questione é insolubile in quest'ultimo, per questo non so se provare questa tecnica o no

LuiCap

2021-07-30 14:11

Il complesso che vuoi sintetizzare è un composto ionico:

Na2[CuCl4](aq) - - > 2 Na+ + CuCl4(2-)

quindi è sicuramente meno solubile in etanolo, che è un solvente meno polare dell'acqua.

Geber

2021-07-30 14:25

In anni di sintesi di complessi ti assicuro che l'etanolo è solvente principe per precipitazioni, a meno che non siano necessari altri solventi come esano, etere, DMSO, DMF...

Il discorso di LuiCap sulla purezza dei reagenti è uno dei cardini della sintesi in generale. Se non parti da prodotti di grado almeno tecnico (ma consiglierei comunque di purificarli) non puoi sperare alla fine di avere una sintesi pulita che ti porti ad un prodotto.

Quindi o purifichi tutto BENE prima di iniziare o ti compri prodotti di grado tecnico o analitico con cui fare sintesi. Capisco sia un homelab, che tutto costi, e che siano cose non molto chiare a chi non fa queste cose di mestiere, ma ad un certo punto devi scegliere: o sali di livello o resti lì ma non sperare di crescere. Purtroppo la vita è stronza.

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ChemLore

2021-07-30 14:58

Beh Geber io comunque non cerco la purezza elevata nei mie prodotti, mi accontento basta che la sintesi venga fuori, però non sempre é così...

Geber

2021-07-30 17:00

Ok, ci sta ma vedi che se non usi reagenti degni di esser tali, il risultato è questo. Niente.

Poi magari ti va di fortuna e ok ma vorrei anche che qui si imparasse un po' di metodo e a usare il cervello.

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ChemLore

2021-07-30 17:41

Beh io cerco sempre di fare il massimo e di usare reagenti più puri possibile ma non sempre é possibile e adesso i miei fondi per il laboratorio non sono disponibili quindi niente da fare.

Poi non per dire ma tutti i reagenti utilizzati in questa sintesi non sono proprio brutti eh: per il carbonato basico rameico ho usato CuSO4 al 99% e NaHCO3 al 99%, poi ottenuto ciò ho prodotto il Cloruro rameico mediante reazione con HCl 33% e poi ho usato NaCl di grado alimentare che forse é il meno puro di tutti i reagenti usati. Inutile dire che i sali usati sono stati anche purificati e lavati correttamente (il carbonato basico rameico é stato anche lavato con Etanolo)

Comunque il mio scopo in laboratorio é imparare e sperimentare e se io riesco a fare qualcosa di bello con i miei pochi mezzi sono ancora più gratificato.

Ora ripeterò la sintesi e vedrò cosa esce fuori  :-)


Ah poi una cosa: visto che a sto punto mi conviene rifare la sintesi e non correggerla aggiungendo i quantitativi nuovi perché non ha senso, quella roba che mi ritrovo ora la butto o la riciclo in qualche modo, avete qualche idea creativa?

Geber

2021-07-31 07:21

Lo so, lo so. Dicevo anche sopra :-) spesso non si hanno fondi per reagenti e attrezzature ma, ripeto, ad un certo punto uno deve pensare anche di fare un upgrade.

Fai bene a sporcare le provette, sperimentare e si impara, come dico sempre, anche da questi errori e dai fallimenti. Perciò tanto di cappello.

Rifai con gli accorgimenti detti da Luisa e vedrai che verrà meglio.

Rifai da zero e quello che hai ottenuto ora o lo tieni così o non so se valga la pena recuperarlo. Dovresti separare i due sali: aggiungendo ammoniaca potresti complessare il rame e separarlo dal sodio...

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ChemLore

2021-07-31 07:23

Si volendo potrei fare così, o sennò posso recuperare il rame sotto forma di idrossido rameico aggiungendo NaOH, così il sodio rimane lì dov'è.

EdoB

2021-07-31 09:03

Il modo più economico ed ecologico di recuperare il rame è mettere Idrossido di sodio in eccesso, scaldare leggermente e poi filtrare l’ossido. Il filtrato può essere versato nelle fognature.

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ChemLore

2021-07-31 09:23

Grazie Edo proprio quello che pensavo di fare  :-D

LuiCap

2021-07-31 10:25

In alternativa ti propongo questa procedura (che Edo dovrebbe conoscere!!!), dalla quale otterrai rame elementare puro che ti può essere utile per successive sintesi. Isolando quantitativamente il rame riuscirai, con semplici calcoli stechiometrici, a risalire alla purezza che aveva il tuo CuCl2*H2O.

Trasferisci il solido bagnato che hai ottenuto in un becher capiente, aggiungi acqua distillata e scalda leggermente e torna a portare il tutto in soluzione

Aggiungi con cautela alla soluzione un bel pezzo di lamina di alluminio avvolto in modo tale che sia tutto immerso. L'alluminio riduce lo ione rameico a rame elementare:

3 Na2[CuCl4](aq) + 2 Al(s) - - > 3 Cu(s) + 2 AlCl3(aq) + 6 NaCl(s)

3 CuCl2(aq) + 2 Al(s) - - > 3 Cu(s) + 2 AlCl3(aq)

Ovviamente l'alluminio deve essere in notevole eccesso

Quando la soluzione è diventata perfettamente incolore, solleva leggermente l'alluminio, stacca il rame depositato e tornalo ad immergere per verificare che non se ne formi altro.

A fine reazione togli l'alluminio ben pulito dal rame e scalda leggermente il miscuglio senza mescolare e far bollire, in modo che le particelle più piccole di rame si accrescano e si depositino sul fondo del becher, lasciando la soluzione sovrastante limpida e incolore.

Pesa un disco di carta da filtro piegato a cono e filtra per decantazione il miscuglio raffreddato.

Lava il rame per decantazione per tre volte dentro al becher e, all'ultimo lavaggio, trasferisci tutto il solido sul filtro.

Lava infine il rame sul filtro con piccole porzioni di etanolo, lascia asciugare all'aria e pesa più volte fino a massa costante.

Con gli opportuni calcoli stechiometrici, puoi calcolare quanto CuCl2*2 H2O ha prodotto quella massa di rame, quindi la purezza del composto di autoanalisi.

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ChemLore

2021-07-31 10:54

Grazie mille Luisa :-D

LuiCap

2021-07-31 11:00

Dal filtrato rimasto dopo la separazione del rame puoi precipitare in un qualche modo lo ione alluminio per separarlo dal cloruro di sodio.

Facendo evaporare molto molto lentamente la soluzione acquosa di cloruro di sodio si possono ottenere del bei cristalli cubici di NaCl.

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luigi_67

2021-08-02 12:41

Intervengo sul discorso essiccamento: leggendo dalla shout sembra che l'idrossido di sodio utilizzato come disidratante avesse assorbito tanta di quella CO2 diventando in gran parte carbonato: ovviamente quest'ultimo non ha potere disidratante e quindi ci sta che il prodotto non si asciugava.

Io con l'NaOH in essiccatore ci ho asciugato diversi prodotti anche molto igroscopici e mi sembrava strano che in questo caso non si riuscisse.

Per la sintesi, come è stato detto, probabilmente la scarsa purezza dei reagenti di partenza è stato il motivo della non riuscita: purtroppo in alcuni casi, anche per sintesi apparentemente banali, avere reagenti puri fa la differenza e probabilmente uno è questo.

Comunque il tentativo è servito, quantomeno se vorrai ripeterlo, saprai come migliorare il processo, la chimica è bella anche per questo.

un saluto

Luigi

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ChemLore

2021-08-02 14:23

Io comunque ripeterò la sintesi con i quantitativi corretti ma i reagenti saranno gli stessi, non posso cambiarli al momento. In questi giorni mi sto rifornendo di carbonato basico di rame per poi produrre il cloruro rameico necessario e i reagenti utilizzati sono solfato rameico al 99% e bicarbonato di sodio al 99%. Per il cloruro rameico utilizzerò il carbonato basico rameico ottenuto e HCl al 33% e infine per la sintesi del complesso sarò costretto ad utilizzare il sale marino che ho, non ho altra scelta

EdoB

2021-08-02 15:12

Il cloruro di sodio puoi purificarlo per cristallizzazione

ChemLore

2021-08-02 15:13

Si ma siamo sicuri che tutte le impurezze vadano via?

EdoB

2021-08-02 16:00

Si. È facile creare grossi cristalli che escludono dal loro reticolo cristallino i cationioni e gli anioni diversi da Cl- ed Na+

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