實驗:硫酸銅(II)乙二胺配合物的製備及性質研究

硫酸銅和乙二胺可以形成多種配合物，其中以[Cu(en)₂]SO₄最為常見。

原料

試劑	純度	廠家	外觀
五水合硫酸銅	AR		亮藍色晶體
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
鎂粒	99.9%，0.5~2 mm	東北有色（瀋陽佳貝）	銀白色金屬粒
碘化鈉	AR	阿拉丁	白色粉末

製備

硫酸二(乙二胺)合銅(II)

圖1

圖2

將五水合硫酸銅（12.5 g）溶解在適量水中，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），滴加時由磁子攪拌，發生放熱反應，滴加過程中，溶液由藍色逐漸變為接近黑色的深藍色（如圖1和圖2），在深藍色時，會有藍色的固體產生又隨即溶解。滴加完成後，攪拌數小時，加入數倍的95%乙醇或無水乙醇，析出紫色沉澱。將沉澱抽濾、用乙醇洗滌並在80°C乾燥24 h，得紫色固體（圖3）13.0253 g，產率93.10%。

圖3

硫酸三(乙二胺)合銅(II)

將五水合硫酸銅（12.5 g）溶解在適量水中，向其中滴加乙二胺水溶液（含乙二胺18.03 g），滴加時攪拌，滴加完成後繼續攪拌數小時，加入數倍的95%乙醇或無水乙醇，析出藍色沉澱（可能含有晶體）。將沉澱抽濾、用乙醇洗滌並在80°C乾燥24 h，得藍色固體（圖4）16.4199 g，產率96.61%。（註：可以在80%的乙二胺水溶液中生長該配合物的單晶）

圖4

硫酸(乙二胺)合銅(II)二水合物

將五水合硫酸銅（12.5 g）溶解在適量水中，向其中滴加乙二胺水溶液（含乙二胺3.005 g），滴加時攪拌，滴加完成後繼續攪拌數小時，加入數倍的95%乙醇或無水乙醇，析出亮藍色沉澱（圖5）。將沉澱抽濾、用乙醇洗滌並在80°C乾燥12 h，得藍色固體12.5258 g，產率97.96%。

圖5

性質探究

圖6

所製得的三種化合物對氧穩定，易溶於水，三(乙二胺)配合物溶於水得到紫色溶液，推測是因為配體解離：

Cu(en)₃SO₄ → Cu(en)₂SO₄ + en

將得到的紫色溶液加入乙醇，可以沉澱出紫色固體，而無法得到藍色固體。另外，Cu(en)₃SO₄在空氣中可以吸收水蒸氣而變紫。

取兩份少量Cu(en)₂SO₄溶於水，得到紫色溶液，一份加入碘化鈉溶液，無明顯現象，說明[Cu(en)₂]²⁺足夠穩定，不與I⁻反應。另一份加入鎂粒，緩慢有氣體生成，可能為氫氣，反應結束後鎂上附著紅色的金屬銅，溶液褪色，同時產生白色沉澱；用pH試劑檢驗反應完的溶液，顯鹼性。（圖6）推測的反應如下：

[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↑

注意事項

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而受到管制。購買與使用應遵守當地法律法規。

參考文獻

• 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
• 硫酸二乙二胺合銅(II)的熱化學性質. DOI: 10.15943/j.cnki.fdxb-jns.1999.06.007