Préparation du complexe [Co(NH3)4CO3]NO3

[invite61942757]

Bonjour .
Pour préparer le complexe [Co(NH3)4 CO3]NO3 on suit la méthode suivante .
20g de carbonate d'ammonium (NH4)2CO3 sont dissous dans 60 lm d'eau et on ajoute 60ml d'ammoniaque concentrée (NH3,H2O). Tout en agitant, on ajoute cette solution à une solution contenant 15g de nitrate de cobalt à 6 molécule d'eau dans 30ml d'eau. Ajouter ensuite lentement 8ml de solution à 30% de peroxyde d'hydrogène
( - manipuler H2O2 avec précaution -). Ensuite concentrer la solution à 90-100ml par chauffage modéré sous la hotte (ne pas faire bouillir), en ajoutant par petites quantités 5g de carbonate d'ammonium (NH4)2CO3 ....
J'ai essayé d'expliquer ce qui se passe dans cette expérience ( j'ai fait cette expérience dans le laboratoire) mais je ne suis pas sur si mon raisonnement est correcte . Est ce que vous pouvez s'il vous plait corriger mes fautes et merci d'avance .

Lorsqu’on ajoute le mélange (solution de (NH4 )2CO3 + solution d’ammoniaque) à la solution de nitrate de Cobalt (II) (rose violacée) la réaction suivante va avoir lieu :
[Co(H2O)6]2+ + 4 NH3(aq) + CO32- (aq) ---------> [Co(NH3)4CO3] + 6H2O
La solution obtenue est de couleur rose violacée .
Le H2O2 ajouté va oxyder le complexe [Co(NH3)4CO3] selon la réaction suivante :
2 [Co(NH3)4CO3] + H2O2 ---------> 2 [Co(NH3)4CO3]+ + 2 HO-
(Je me demande si le milieu réactionnel dans lequel se passe cette réaction est acide ou basique ).
Durant l’ajout lent et progressive de H2O2 la couleur du milieu réactionnel varie de la façon suivante :
Rose violacé -----> Brun -----> violet foncé .
Durant l’évaporation la couleur de la solution reste violet foncé . C’est la couleur du complexe [Co(NH3)4CO3]+ .
Merci pour votre aide .
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[moco]

Je ne suis pas un spécialiste des complexes du cobalt. Mais je trouve surprenant que ton premier complexe soit neutre. Il me semble que les complexes du cobalt neutres sont soit insolubles soit inexistants. Mais je peux me tromper.
Concernant le mécanisme de transformation du cobalt (II) en cobalt (III), là encore je ne suis pas un spécialiste, mais je me rappelle avoir vu dans la littérature un mécanisme où il se forme d'abord un complexe Co(II)-O-O-Co(II) à partir de Co2+ et de H2O2 (H2O2 est considéré comme constitué de 2H+ et de l'ion O2^2-. Ce complexe aurait la constitution [Co(NH3)3(CO3)O-OCo(NH3)3(CO3)]. Puis que ce complexe évolue : le cobalt donne un électon à l'oxygène, ce qui rompt la liaison O-O et forme deux ions contenant chacun un atome Co(III) lié à un atome O chargé moins. Puis cet atome O chargé moins récupère un H+ de l'eau, ce qui forme un ion [Co(NH3)3(CO3)(OH)] et libère un OH- en solution. Et enfin ce groupe OH se fait remplacer par une molécule d'ammoniaque.
Sous toute réserve.

[invite61942757]

Merci beaucoup Moco .
En concentrant la solution à 90-100ml par chauffage et en ajoutant par petites quantités 5g de carbonate d'ammonium (NH4)2CO3 il va y avoir une effervescence donc le milieu est acide (CO3^2- + 2H+ --> 2CO2(g)) . Je ne vois pas comment le milieu est devenu acide . Selon le mécanisme que tu m' as donné il n'y as pas de formation de H+ au contraire il y a formation de HO- . Est ce que la solution de H2O2 (30%) qu'on a ajoutée contient un acide qui sert à stabiliser cette solution et c'est cet acide qui est reponsable de l'acidification du milieu ?
Merci d'avance .

[moco]

Quand on ajoute 60 ml d'ammoniaque concentrée, c'est un grand excès. La solution ne peut pas être acide. Et tu peux le vérifier facilement avec un papier pH.
Si tu observes un dégagement de gaz, cela peut être CO2, mais cela peut aussi être O2, issu de H2O2. Et si c'est CO2, cela ne signifie pas nécessairement que la solution est acide. Cela peut simplement dire que le (NH4)2CO3 se décompose en NH3 qui reste dissous, H2O et CO2, lequel se dégage.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite61942757]

Merci Moco .
Oui , ta réponse est logiq

[invite61942757]

Merci Moco .
Oui , ta réponse est logique mais mon prof a dit que l'effervescence est du au fait que le carbonate ajouté réagit avec H+ du milieu ce qui signifie que le milieu est acide .
Moco , est ce que tu as une autre explication qui prend en considération l'idée de mon prof?
Cette demande est adressée encore aux autres membres du forum . Merci d'avance .

[moco]

A mon avis, ton prof se trompe. Ou alors il veut dire que NH4+ est un acide, puisqu'il est donneur de proton. C'est une façon de voir les choses.
Mais il existe une façon bien simple de voir si le pH est > ou < que 7, c'est de tester la solution avec un papier pH. Essaie. Tu verras bien !

[invite61942757]

Merci beaucoup Moco.
Je crois que la réponse se trouve dans le mécanisme de cette réaction .
A quel point tu es sur de ton mécanisme moco ?
La réaction d'oxydation du cobalt se fait directement après l'ajout de H2O2 et d'une façon instantannée ou bien cette réaction est lente et commence après l'ajout de H2O2 et continue durant le chauffage ?
J'ai vraiment besoin d'une aide .
Merci d'avance .

[moco]

Je ne sais pas si la réaction est immédiate ou non. Mais je sais qu'on peut isoler des complexes du cobalt avec le fameux pont Co-O-O-Co. C'était même une synthèse proposées aux Olympiades de chimie d'il y a quelques années.

[invite61942757]

Bonjour .
Merci beaucoup Moco . Pour toi le milieu n’est pas acide ( je trouve cette idée très logique et je sens en même temps qu'elle est fausse ) pourquoi à ton avis on ajoute du (NH4)2CO3 durant le chauffage ?
Cette question est encore adressée aux autres membres du forum .
Merci d’avance .

[invite61942757]

Bonjour .
Je crois que j’ai trouvé la réponse grace à tes réponses Moco et grace à un membre d’un autre forum (Faust) .
Avant le chauffage , il y a du (NH4)2CO3 dans le milieu lorsqu’on chauffe ce sel se décompose et donne CO2 et NH3 . Durant le chauffage une partie de NH3 quitte la solution (ce qui explique pourquoi on a fait le chauffage sous la hotte) . Dans le milieu réactionnel on a les équilibres suivants :
[Co(H2O)6]2+ + 4 NH3(aq) + CO32- (aq) <=> [Co(NH3)4CO3] + 6H2O
et [Co(H2O)6]3+ + 4 NH3(aq) + CO32- (aq) <=> [Co(NH3)4CO3]+ + 6H2O
donc la dimiution de NH3 dans le milieu provoque le déplacement de ces équilibres vers la gauche ce qui diminue le rendement pour éviter cela on doit de temps en temps ajouter du NH3 au milieu (pour compenser le départ de NH3 et éviter le déplacement des équilibres vers la gauche) pour cela on ajoute le sel d’ammonium durant le chauffage , ce dernier se décompse et donne du NH3 dans le milieu (et du CO2 (efferesence)) ce qui fait déplacer les équilibres à droite et augmenter le rendement .
Est ce que vous trouver mon raisonnement logique .
Je vous remercie de tout mon coeur .

[invite61942757]

Bonjour , est ce que vous pouvez s'il vous plait répondre à ma dernière question ? Merci d'avance .