實驗:硫酸三(乙二胺)合鎳(II)的製備及性質研究

硫酸三(乙二胺)合鎳(II)是一種含鎳的紫色晶體，可以由水合硫酸鎳和乙二胺的配體取代反應製得。

原料

圖1

試劑	純度	廠家	外觀
六水合硫酸鎳(II)	AR, 98.5%	廣東省化學試劑工程技術研究開發中心	碧綠色顆粒狀晶體
無水乙二胺	AR, 99.0%	上海凌峰化學試劑有限公司	無色發煙液體
去離子水			無色液體
無水乙醇		南京試劑	無色液體
氯化鋇二水合物	ACS, 99%	百靈威科技	無色晶體
硫酸	AR	上海凌峰化學試劑有限公司	無色粘稠液體
草酸鈉	AR	上海凌峰化學試劑有限公司	白色粉末

製備

圖2

圖3

稱取六水合硫酸鎳（M=262.85）26.20 g於小燒杯中，加適量水使之完全溶解。稱取乙二胺（M=60.10）18.10 g，並加入~10 mL水，混合得到乙二胺水溶液。在攪拌下，將乙二胺滴加至硫酸鎳溶液中。滴加時，液面出現紫色固體，之後紫色固體溶解（見圖1），滴加至一定量時，得到降藍色溶液。推測的反應式為：

[Ni(H₂O)₆]SO₄ + 3 en → [Ni(en)₃]SO₄ + 6 H₂O

[Ni(H₂O)₆]SO₄ + [Ni(en)₃]SO₄ → [Ni(H₂O)₂(en)₂]SO₄ 或 [Ni(H₂O)₄(en)]SO₄

繼續滴加乙二胺，使硫酸鎳分子中的配位水全部被乙二胺取代，最終達到化學計量點時，生成溶解度較小的硫酸三(乙二胺)合鎳(II)紫色固體析出（見圖2）。

NiSO₄ + 3 en → [Ni(en)₃]SO₄

將析出的紫色固體進行抽濾，用少量水洗滌（水多了會溶解），並用乙醇洗滌，80 °C乾燥12小時。（完全乾燥的配合物很容易被靜電吸引）產物見圖3。產量29.59 g，產率（以配合物的二水合物計，M=371.09）79.74%。

性質探究

圖4

硫酸三(乙二胺)合鎳(II)難溶於乙醇和N,N-二甲基甲醯胺，可溶於水。

圖4為[Ni(en)₃]SO₄分別加入氯化鋇、草酸鈉、稀硫酸（20%，少量）和稀硫酸（20%，過量）的現象。加入草酸鈉的無明顯現象，可能是因為[Ni(en)₃]C₂O₄可溶於水，因此不會有沉澱生成。第1、3、4對應的反應為：

[Ni(en)₃]SO₄ + BaCl₂ → [Ni(en)₃]Cl₂ + BaSO₄↓

[Ni(en)₃]SO₄ + 1~2 H₂SO₄ → [Ni(en)(H₂O)₄]SO₄ 或 [Ni(en)₂(H₂O)₂]SO₄ + 1~2 (H₂en)SO₄

[Ni(en)₃]SO₄ + 3 H₂SO₄ → NiSO₄ + 3 (H₂en)SO₄

註：(1) (H₂en)SO₄表示乙二胺的硫酸鹽，(2) 3號離心管內的反應式為推斷的反應式。

注意事項

實驗安全

硫酸具有強腐蝕性，稀釋時應當將酸倒入水中。如不慎濺到皮膚或眼睛，應迅速用大量流動的清水沖洗數分鐘。如不慎濺到衣服上，應立刻脫去被污染的衣服，再檢查是否皮膚有沾染。如有不適，立刻就醫。

氯化鋇有毒，實驗時應注意。

藥品安全

乙二胺在中華人民共和國屬於易制爆類特殊危化品；硫酸在中華人民共和國屬於易製毒類特殊危化品。購買與使用應遵守當地法律法規。

部分人對鎳過敏，應當注意。

參考文獻

CN Caughlan, M-ul-Haque, K Emerson. Crystal and molecular structure of tris(ethylenediamine)nickel(II) sulfate, Ni(NH₂CH₂CH₂NH₂)₃SO₄. Inorganic Chemistry, 1970, 9 (11): 2421-2424