六氨和氯化钴的改进合成

简介

与二价钴盐相比较，三价钴盐在水溶液中稳定性较差，但在形成配合物后，三价钴的配合物比二价钴的配合物更稳定。通常，三价钴的配合物是二价钴经过配位后在空气或过氧化氢溶液存在条件下氧化而制得。钴(Ⅲ)的氨配合物有多种，这些配合物在被合成时如控制条件不同产物即不同。如六氨和氯化钴，二氯化一氯五氨合钴和三氯化五氨一水合钴等。在制备六氨和氯化钴的实验教学中经常会出现砖红或紫红色产物，主要就是因为没有准确控制温度，生成了上述后2个配合物。

六氨和氯化钴(Ⅲ)是一种橙黄色单斜晶体，是制备其他三价钴配合物的重要试剂。溶于稀盐酸中，但在高浓度盐酸中溶解度较小。在结构上，由于低自旋的钴离子处于六氨合钴(Ⅲ)阳离子的八面体中心，且符合18电子规则，因此六氨和氯化钴在配体交换反应中表现出惰性。在配合物中，氨分子与中心原子钴的配位非常紧密，分子配体NH3在酸中进行解离和质子化极其困难，因此六氨和氯化钴能够在浓盐酸中结晶析出。与其他金属的氨配合物如二氯化六氨合镍相比较，后者在酸溶液中会快速分解，就是由于Ni(Ⅱ)-NH3键的不稳定。但是六氨和氯化钴受热后氨分子会部分逸出。

制备方法

①准确称取3.0g CoCl₂·6H₂O和4.0g NH₄Cl固体加入5ml高纯水中溶解，60℃水浴，溶液由红色变为蓝色，即得到[Co(H₂O)₂Cl₄]^2-，加入1.5g活性炭，搅拌均匀，冷却至室温，再加入7mL浓NH₃・H₂O，搅拌，得到一种黑紫色溶液([Co(NH₃)₆]Cl₂)。将该溶液冷却至10℃，后向溶液中加人7mL浓度为4%的H₂O₂，置于恒温水浴锅中保持温度为55℃水浴15min，同时进行持续搅拌。

②将上述溶液在冰水中快速冷却至2℃并抽滤，用2℃的高纯水冲洗烧杯，抽滤完成后弃掉滤液，收集沉淀备用。

③将抽滤得到的沉淀转移入100mL烧杯中，用温度为80℃热的高纯水进行冲洗，用量20mL，之后加入1mL的浓HCI，搅拌均匀后趁热过滤，将活性炭滤出弃去，在滤液中再加入3.5mL浓HCI，搅拌后用冰水浴冷却至2℃析出沉淀，之后快速抽滤，弃去滤液，用无水乙醇洗涤沉淀3次，得到产品六氨和氯化钴。

④将得到的六氨和氯化钴产品放入烘箱干燥，称量，计算产率。

最优反应条件：水浴温度控制在60℃，水浴时间为20min，活性炭与反应物的质量比最佳为3.6%，过氧化氢的质量分数是6%，得到六氨和氯化钴的产率为56.79%，高于其他合成条件的产率值。对产品产率影响最显著的因素为水浴温度。

参考文献

[1]刘晓红,唐家璇,田乐. 三氯化六氨合钴制备条件的优化[J]. 延安大学学报（自然科学版）,2020,39(1):93-96. DOI:10.13876/J.cnki.ydnse.2020.01.093.