Rovnováha mezi dvěma barevnými komplexními sloučeninami kobaltu


Klíčová slova: komplexní sloučeniny, chemická rovnováha, Le Chatelierův princip, kobalt, pokus,
endotermická reakce

Pomůcky: 6 zkumavek, 3 kádinky (250 ml), elektrický vařič, stojan na zkumavky, tyčinka, lžička,
váhy

Chemikálie: HCl (konc.), CoCl[2]∙6H[2]O, NaCl, destilovaná voda, led

Časová náročnost: 10 minut

Princip:

Teoretický úvod:

Chemická rovnováha je stav soustavy, v němž se nemění její složení, i když v ní neustále probíhají
chemické děje. Le Chatelierův princip popisuje, jak se změny podmínek projeví na chemické
rovnováze. Jde například o změny teploty, tlaku nebo koncentrací látek. Platí, že zvýšení teploty
posouvá rovnováhu exotermické reakce na stranu výchozích látek a rovnováhu endotermické reakce na
stranu produktů.

Zbarvení kobaltnatých sloučenin souvisí s geometrií těchto látek a povahou ligandů. Lze ho
s výhodou využít jako indikátoru změny rovnovážného složení reakční směsi. Růžový kation
hexaaquakobaltnatanový má oktaedrické uspořádání, zatímco modrý anion tetrachlorokobaltnatanový je
pravidelným tetraedrem.

Postup:

a)      Příprava srovnávacího roztoku

Do 250 ml kádinky se naváží 4 g CoCl[2]∙6H[2]O a přidá se 40 ml destilované vody. Poté se přidá cca
40 ml koncentrované HCl a vznikne tak fialový roztok.

b)      Posun rovnováhy změnou teploty

Připraví se kádinka s ledovou lázní a druhá kádinka s destilovanou vodou se ohřeje na cca 80 °C. Do
3 zkumavek se nalije 5 cm vysoká vrstva srovnávacího roztoku. Jedna se vloží do ledové a druhá do
horké lázně. Poté se porovnají obě zkumavky se srovnávacím roztokem ve třetí zkumavce.

c)      Posun rovnováhy změnou koncentrace

Do 3 zkumavek se nalije 2 cm vysoká vrstva srovnávacího roztoku. Poté se do jedné přidá cca 1 cm
vysoká vrstva koncentrované HCl, do druhé zkumavky se přidá stejné množství destilované vody. Barvy
všech tří vzniklých roztoků se opět porovnají.



          Obrázek 1: Porovnání barev komplexních sloučenin kobaltu při změně koncentrace


Tipy pro učitele:

·        Při pokusu se změnami teploty se dají zkumavky opakovaně vkládat do teplé a poté do ledové
lázně pro dokázání reverzibility děje. Změna hodnoty rovnovážné konstanty tak ovlivní složení
směsi.

·        Při pokusu se změnou koncentrace se může do jedné zkumavky střídavě nalévat destilovaná
voda a koncentrovaná HCl, kdy se nám bude střídat modré a růžové zbarvení, získáme tak opět důkaz
reverzibility. Tyto změny rovnováhy zachovávají hodnotu rovnovážné konstanty, avšak mění se její
složení.

·        Jako zdroj chloridových aniontů se dá využít např. NaCl, efekt ale nebude tak rychlý
a zřetelný jako při použití HCl.


Zdroje:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000001/the-equilibrium-between-two-coloured-cobalt
-species?cmpid=CMP00005957

VACÍK, Jiøí. Pøehled støedoškolské chemie. 4. vyd., v SPN - pedagogickém nakl. 2. vyd. Praha: SPN -
pedagogické nakladatelství, 1999. ISBN 80-723-5108-7.

MAREÈEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro ètyøletá gymnázia. 3., opr. vyd. Olomouc: Nakladatelství
Olomouc, 1999. ISBN 80-718-2055-5.