Reakcje substytucji nukleofilowej i eliminacji: zadania i parę rozwiązań :)

Zadania

Wybrane rozwiązania

Sole z alter ego: Chlorek kobaltu(II)

Na początku drugiego semestru roku akademickiego 2009/2010 nadeszła moja upragniona chwila – pierwsze zajęcia ze studentami! Zajęcia te były ćwiczeniami laboratoryjnymi z chemii nieorganicznej dla studentów ze specjalności chemia biologiczna. Kwestia niekonwencjonalnego ich prowadzenia przez mgra Davidoffskiego, specyficznych pytań i budowanej problematyki będzie jeszcze przedmiotem rozważań tu na blogu, dlatego te sprawy zostawiam na później ;) Ważną rzeczą jest obecnie fakt, iż jedno z ćwiczeń, które dane mi było prowadzić dotyczyło związków kobaltu. Przygotowując się kompleksowo na zajęcia odkryłem wiele interesujących wiadomości na temat samych tylko soli kobaltu (że nie wspomnę już o innych związkach, o które „męczyłem” z uśmiechem na ustach moich podopiecznych;). Do meritum zatem;)

Wybrałem chlorek kobaltu(II), gdyż związek ten oferuje chyba największą ilość wrażeń;) Bezwodny CoCl₂ otrzymuje się w bezpośredniej reakcji metalicznego kobaltu z chlorem. Jest to ciało stałe barwy niebieskiej, przyjmujące strukturę CdCl₂. CoCl₂ bardzo łatwo chłonie wilgoć z powietrza, tworząc hydraty o barwie różowej. Krystaliczny CoCl₂·6H₂O zawiera jednostki trans-[CoCl₂(H₂O)₄], które połączone są z pozostałymi cząsteczkami wody poprzez sieć wiązań wodorowych. 

Z kolei CoCl₂·4H₂O składa się z połączonych wiązaniami wodorowymi cząsteczek cis-[CoCl₂(H₂O)₄].

Ostatni w kolejce hydrat CoCl₂·2H₂O ma jeszcze inną budowę – składa się z połączonych ze sobą ścianami oktaedrów:

Prawdziwa „zabawa” z chlorkiem kobaltu(II) rozkręca się na dobre w roztworze wodnym. Najważniejsze indywidua to [Co(H₂O)₆]²⁺, [CoCl(H₂O)₅]⁺ oraz [CoCl₄]^2-, a towarzyszą im w mniejszych ilościach [CoCl₂(H₂O)₄] oraz [CoCl₃(H₂O)₂]^-.

[CoCl₄]^2- jest anionem kompleksowym barwy niebieskiej. Powstaje wtedy, gdy do roztworu zawierającego akwajon kobaltu(II) dodaje się stężonego kwasu solnego. Co ciekawe można także przejściowo uzyskać ten jon, poprzez podgrzanie roztworu CoCl₂, obserwuje się wtedy bardzo ładną zmianę barwy z różowej na niebieską;) W kwestii CoCl₂ warto także zaznaczyć, że sól ta tworzy addukty o budowie tetraedrycznej, typu CoCl₂·2L, z neutralnymi donorami. Co ciekawe, w obecności owych donorów addukty te ulegają redukcji, tworząc pochodne o ogólnym wzorze CoCl·L₃, np. CoCl(PR₃)₃. Związki te mogą być dalej modyfikowane, pozwalając na uzyskanie całe gamy innych połączeń kobaltu – zarówno nieorganicznych jak i metaloorganicznych. W reakcji z amoniakiem [Co(H₂O)₆]²⁺ daje aminakompleks [Co(NH₃)₆]²⁺, który dość łatwo utlenia się do [Co(NH₃)₆]³⁺.