Complexation du Cuivre

[invite876467890]

Bonjour à tous

je suis en train de rédiger un compte rendu sur un TP que nous avons réalisé afin de mettre en évidence les différents complexes du Cuivre. Seulement, en lisant mon cahier de labo, je me demande si je n'ai pas commis une erreur quelques part, ou alors je n'ai peut-être pas tout compris. Voici mes manipulations :

1- J'introduis dans un t.e 3 mL de Cu(NO3)2,3H20 + 4mL de NH3(aq) 2,0M

------> Il se forme un précipité bleu laiteux

H2O + NH3 ---> HO- + NH4+
2HO- + Cu2+ ---> Cu(OH)2

2- J'introduis NH3 en excès

------> Liquide bleu céleste translucide

Cu(OH)2 + 4NH3 ---> (Cu(NH3)4,(H2O)2)2+

3- Je réitère en remplaçant NH3 par de la soude 2,0 M

-----> La solution vire directement au bleu céleste translucide (???)

2HO- + Cu2+ ---> Cu(OH)2

Je ne comprends pas pourquoi il ne se forme pas de précipité dans la dernière manipulation. Je sais bien NaOH est une base forte, à la différence de NH3, mais dans le premier cas, j'ai observé un précipité pour Cu(OH)2 et concernant la manipulation avec la soude, mon binôme a noté qu'il la solution devenait bleu céleste comme dans le cas du complexe avec NH3, y aurait-il une erreur? Merci de m'éclairer un peu..

Je me demande aussi, pourquoi ne précise-t'on le (2+) que dans le cas du complexe (Cu(NH3)4,(H2O)2)2+ et non pas pour Cu(OH)2 ?

Merci d'avance!
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[invite876467890]

Rectification :

lors de la deuxième manipulation (avec la soude), on ajoute tout d'abord quelques gouttes, donc il se forme un précipité bleu marine (pourquoi pas bleu laiteux comme le premier cas?) puis on en ajoute en excès et la solution devient bleu translucide.

[moco]

Quand on ajoute une petite quantité d'une solution de NH3 ou de NaOH dans une solution d'un composé cuivrique, on produit un précipité bleu de Cu(OH)2. Il suffit de 2 NH3 par atome Cu pour produire ce précipité.
Quand on ajoute un excès de NaOH, rien ne change. Mais quand on ajoute un excès de NH3, et plus exactement 4 molécules NH3 (et 4 NH3, c'est beaucoup), le premier précipité de Cu(OH)2 se redissout dans l'excès d'ammoniaque, et il se forme un ion complexe de cupritétrammine contenant les 4 molécules de NH3. Et cet ion est très stable. La soude ne peut pas le détruire.
Les substances solubles dans l'eau existent sous forme d'ion. Cu(OH)2 n'a pas de charge, puisque c'est un précipité insoluble.

[invite876467890]

Ah d'accord, pour les complexes j'avais compris, mais en fait mon erreur c'était pour le cas de la soude en excès : du coup, rien ne change, il y a toujours un précipité! Je trouvais ça bizarre qu'il disparaisse, merci beaucoup!

Donc le précipité avec NaOH peut-être qualifié de 'bleu laiteux" exactement comme à l'ajout de quelques gouttes de NH3? Puisqu'il s'agit exactement du même complexe.. (car j'ai noté "bleu laiteux" dans le cas du précipité avec NH3 et mon binôme a noté "bleu marine" avec la soude..)

Mais je ne me souviens plus, est ce que seul le précipité est bleu et la solution incolore, ou bien les deux? Est-ce que ça dépend des quantités mises en jeu?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite876467890]

Ou bien est-ce parce que NaOH est une base forte que le précipité est plus foncé?

[invite876467890]

Sinon, lorsqu'on parle de NH3 en excès (4 NH3 pour Cu2+ en l'occurrence), ne faut-il pas non plus que NH3 soit en excès par rapport à H2O?

Je m'explique, à l'origine, j'ai 3 H2O pour 1 Cu. Du coup, si je n'ajoute que 4NH3, j'ai envie de dire que ça me donnera 3HO- + 1 NH3, alors comment peut on retrouver 4 NH3 autour de du Cu?

[moco]

Qualifier un précipité de bleu foncé ou de bleu intense ou de bleu laiteux ne dépend que des quantités en présence. Si tu as peu de précipité, il paraîtra bleu laiteux.
la solution contenant du cuivre est bleu. Quand on lui ajoute NH3 ou NaOH, il se forme peu à peu du Cu(OH)2 qui est un précipité bleu. La solution se décolore peu à peu. A la fin, quand on a ajouté assez de NH3 ou de NaOH, la solution devient incolore, et la quantité de précipité bleu est maximum.
Au début, il y a en solution des ions Cu2+ et non pas 3, mais des millions, des milliards de H2O. Quelques-unes de ces molécules d'eau sont fixées autour du ion Cu2+, mais elles ne sont pas très solidement fixées.
Quand tu ajoutes NH3 à une solution contenant le précipité de Cu(OH)2, on peut dire, que dès que 4 NH3 sont en solution, il se forme un groupement complexe avec une molécule Cu(OH)2 et les 4 NH3. Puis tu rajoutes 4 NH3, une autre molécule Cu(OH)2 réagit avec. Et ainsi de suite. N'oublies pas qu'on ajoute des milliards de milliards de molécules de NH3 à la fois. Chaque fois, on en sacrifie 4 pour détruire une molécule Cu(OH)2 et la faire passer en solution sous forme de complexe.

[Sethy]

La formule du complexe m'interpelle : (Cu(NH3)4,(H2O)2)2+

D'après-moi, il s'agit bien du complexe (Cu(NH3)4)2+ qui est plan-carré.

La théorie du champ cristallin démontre que les deux autres ammoniacs (ceux qui permettraient de former un complexe octahédrique) sont rejetés à l'infini.

[invite876467890]

Merci beaucoup pour vos réponses. Il demeure toujours une chose que je n'ai pas compris :

lors de mon TP, nous avons ajouté à une solution de Cu2+, répartie dans quatre béchers, un équivalent en NH3 dans le premier, puis deux, puis trois, puis quatre pour le dernier. Je dois donner les complexes formés, je considère donc qu'avant l'ajout de NH3 j'ai du Cu(H2O)6, puis, à chaque ajout d'un équivalent en NH3, je substitue un H2O du complexe par un NH3. Ma question est la suivante : pour quel équivalent de NH3 vais-je avoir formation de Cu(OH)2?

[moco]

Il me semble qu'on peut énoncer les affirmations suivantes.
Quand tu pars d'un équivalent Cu2+, et que tu ajoutes un équivalent NH3 ou OH-, tu ne formes pas de complexe. Tu précipites la moitié de ton cuivre sous forme de Cu(OH)2.
Quand tu as rajouté 2 équivalents de NH3 ou OH-, tu précipites la totalité de ton cuivre sous forme de Cu(OH)2, et la solution contient 2 équivalents de NH4+
Quand tu as rajouté 3 équivalents de NH3 (et pas de OH-), tu commences à redissoudre une partie de ton Cu(OH)2, et tu libères un ion OH- qui va détruire 1 NH4+ et former 1 NH3 supplémentaire.
Quant tu as rajouté 4 équivalents de NH3, tout le cuivre de Cu(OH)2 est redissous sous forme de complexe [Cu(NH3)4]2+

[invite876467890]

Bonjour mocco,

c'est exactement ce que j'avais pensé au début, ça parait plus logique, en théorie (en gros, pas vraiment d'intermédiaires pentaaqua, tétraaqua, etc.. Pourtant lors de la manipulation, aucun précipité, en fait nous avons établie une analyse du spectre des différentes solutions (Cu2+ ; Cu2+ + 1eq ; Cu2+ + 2eq ; etc..) et avons remarqué que l'on décalait la longueur d'onde d'absorbance maximale à chaque ajout d'un équivalent (j'ai joint mon compte-rendu, le graphique se trouve sur la deuxième page), ça m'a l'air de coller avec une substitution d'un H2O par un NH3 à chaque équivalent..

Bon je vais essayer de trouver mon enseignant et voir ça avec lui, mais je suis toujours preneur pour vos explications, merci encore!

[jeanne08]

Lorsque tu as étudié les complexes formés tu as mis, outre NH3 en quantité variable, des ions NH4+ en quantité importante. Ces ions NH4+ maintiennent un milieu suffisamment acide et il n'y a alors pas de précipité de Cu(OH)2 solide ( qui n'est pas un complexe).

[invite876467890]

Mais les NH4+ ne proviennent-ils pas de la réaction NH3+H2O ----> NH4+ + HO- ?
Ne devrait-il pas y avoir autant de NH4+ que de HO-?

[jeanne08]

Relis bien la manipulation pour l'étude spectrophotométrie : tu mets des Cu2+ , des NH4+ (relativement concentré ) sous forme de nitrate d'ammonium et de l'ammoniac en quantité variable. La présence de NH4+ empêche la formation de Cu(OH)2 solide.
note : la réaction NH3+ H2O = NH4+ + OH- marche mal . Quand on met des Cu2+ avec NH3 on commence par faire la réaction Cu2+ + 2NH3 =Cu(OH)2 solide + 2NH4+ . Lorsqu'on met un excès de NH3 avec les Cu2+ on n' a pas formation de précipité mais formation de complexe. Si on met un grand excès de NH4+, des Cu2+ et NH3 on a seulement formation de complexe.

[invite876467890]

Enregistré, merci bien jeanne08 et tous les autres!