实验:硫酸铜(II)乙二胺配合物的制备及性质研究

硫酸铜和乙二胺可以形成多种配合物，其中以[Cu(en)₂]SO₄最为常见。

原料

试剂	纯度	厂家	外观
五水合硫酸铜	AR		亮蓝色晶体
无水乙二胺	AR, 99.0%	上海凌峰化学试剂有限公司	无色发烟液体
去离子水			无色液体
无水乙醇		南京试剂	无色液体
镁粒	99.9%，0.5~2 mm	东北有色（沈阳佳贝）	银白色金属粒
碘化钠	AR	阿拉丁	白色粉末

制备

硫酸二(乙二胺)合铜(II)

图1

图2

将五水合硫酸铜（12.5 g）溶解在适量水中，向其中滴加乙二胺水溶液（50%~80%均可，其中含有乙二胺6.01 g），滴加时由磁子搅拌，发生放热反应，滴加过程中，溶液由蓝色逐渐变为接近黑色的深蓝色（如图1和图2），在深蓝色时，会有蓝色的固体产生又随即溶解。滴加完成后，搅拌数小时，加入数倍的95%乙醇或无水乙醇，析出紫色沉淀。将沉淀抽滤、用乙醇洗涤并在80°C干燥24 h，得紫色固体（图3）13.0253 g，产率93.10%。

图3

硫酸三(乙二胺)合铜(II)

将五水合硫酸铜（12.5 g）溶解在适量水中，向其中滴加乙二胺水溶液（含乙二胺18.03 g），滴加时搅拌，滴加完成后继续搅拌数小时，加入数倍的95%乙醇或无水乙醇，析出蓝色沉淀（可能含有晶体）。将沉淀抽滤、用乙醇洗涤并在80°C干燥24 h，得蓝色固体（图4）16.4199 g，产率96.61%。（注：可以在80%的乙二胺水溶液中生长该配合物的单晶）

图4

硫酸(乙二胺)合铜(II)二水合物

将五水合硫酸铜（12.5 g）溶解在适量水中，向其中滴加乙二胺水溶液（含乙二胺3.005 g），滴加时搅拌，滴加完成后继续搅拌数小时，加入数倍的95%乙醇或无水乙醇，析出亮蓝色沉淀（图5）。将沉淀抽滤、用乙醇洗涤并在80°C干燥12 h，得蓝色固体12.5258 g，产率97.96%。

图5

性质探究

图6

所制得的三种化合物对氧稳定，易溶于水，三(乙二胺)配合物溶于水得到紫色溶液，推测是因为配体解离：

Cu(en)₃SO₄ → Cu(en)₂SO₄ + en

将得到的紫色溶液加入乙醇，可以沉淀出紫色固体，而无法得到蓝色固体。另外，Cu(en)₃SO₄在空气中可以吸收水蒸气而变紫。

取两份少量Cu(en)₂SO₄溶于水，得到紫色溶液，一份加入碘化钠溶液，无明显现象，说明[Cu(en)₂]²⁺足够稳定，不与I⁻反应。另一份加入镁粒，缓慢有气体生成，可能为氢气，反应结束后镁上附着红色的金属铜，溶液褪色，同时产生白色沉淀；用pH试剂检验反应完的溶液，显碱性。（图6）推测的反应如下：

[Cu(en)₂]²⁺ ⇌ Cu²⁺ + 2 en

Cu²⁺ + Mg → Mg²⁺ + Cu

en + H₂O ⇌ H(en)⁺ + OH⁻

Mg²⁺ + 2 OH⁻ → Mg(OH)₂↓

Mg + 2 H₂O → Mg(OH)₂ + H₂↑

注意事项

药品安全

乙二胺在中华人民共和国属于易制爆类特殊危化品而受到管制。购买与使用应遵守当地法律法规。

参考文献

• Gilbert Gordon, and Ralph K. Birdwhistell. Hexacoördinate Copper(II) in Trisethylenediaminecopper(II) Sulfate. J. Am. Chem. Soc. 1959, 81, 14, 3567-3569. DOI: 10.1021/ja01523a021
• 硫酸二乙二胺合铜(II)的热化学性质. DOI: 10.15943/j.cnki.fdxb-jns.1999.06.007