Hexamminekobalt(III)chloride

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hexamminekobalt(III)chloride
Structuurformule en molecuulmodel
hexamminekobalt(III)chloride
hexamminekobalt(III)chloride
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
H18Cl3CoN6
Co(NH3)6Cl3
IUPAC-naam hexaamminekobalt(III)chloride
Andere namen hexamminekobalttrichloride, kobalthexamminechloride, hexaamminekobalt(III)chloride
Molmassa 267,48 g/mol
CAS-nummer 10534-89-1
Beschrijving gele of oranje kristallijne stof
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Schadelijk
Waarschuwing[1]
H-zinnen H315 - H319 - H335
EUH-zinnen geen
P-zinnen P261 - P305+P351+P338
EG-Index-nummer 234-103-9
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Kleur geel of oranje
Dichtheid 1,710[1] g/cm³
Smeltpunt 217[1] °C
Oplosbaarheid in water (bij 20°C) 267,5 g/L
Goed oplosbaar in water
Geometrie en kristalstructuur
Dipoolmoment 0 D
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Hexamminekobalt(III)chloride is een anorganische verbinding met als brutoformule [Co(NH3)6]Cl3. Deze coördinatieverbinding van kobalt wordt beschouwd als het schoolvoorbeeld van de Werner-complexen, vernoemd naar Alfred Werner, de eerste die deze groep verbindingen systematisch bestudeerd heeft. Het zout bestaat uit het driewaardige kation [Co(NH3)6]3+, dat met drie chloride-ionen als tegenionen de verbinding vormt. De aanduiding ammine verwijst naar de ammoniak in het complex, het voorvoegsel hex is afgeleid van het Griekse telwoord voor zes: er zijn zes ammoniakmoleculen als ligand aanwezig.

In de oorspronkelijke beschrijving van de verbinding werd gesproken van het luteo (Latijn: geel) complex. In de moderne chemie is kleur een veel minder belangrijk kenmerk van een verbinding dan zijn structuur, dus is de aanduiding "geel" alleen nog van historische betekenis. Ook voor vergelijkbare verbindingen werden de op kleuren gebaseerde namen vervangen door varianten die de structuur beschrijven. De purpureo (Latijn: purper) verbinding wordt nu als het pentamminecomplex beschreven, de twee isomere tetramminecomplexen werden vroeger aangeduid als praseo (Grieks: groen) en violeo (Latijn: violet).[2]

Structuur en eigenschappen[bewerken]

Het [Co(NH3)6]3+ion is diamagnetisch, met een low-spin octaedrisch gecoördineerd Co(III)-ion. Het kation volgt de 18-elektronenregel, en wordt vaak gebruikt als voorbeeld van inerte metaalcomplexen: uit geconcentreerd zoutzuur kan de verbinding onveranderd worden omgekristalliseerd. De ammoniak-kobaltbinding is zo sterk, dat het complex zelfs bestand is tegen de combinatie van de zure omgeving én de hoge temperatuur. Omzetting van het gebonden ammoniak naar ammoniumchloride treedt niet op. Dit in tegenstelling tot labiele ammoniak-complexen, zoals [Ni(NH3)6]Cl2, dat onder invloed van zuren snel ontleedt. Bij verwarmen verliest het hexamminekobalt(III)-ion een of meer van zijn ammoniakliganden.

De chloride-ionen in [Co(NH3)6]Cl3 kunnen vervangen worden door een grote verscheidenheid aan andere anionen, zoals nitraat, bromide en jodide. Al deze zouten zijn helder geel, de oplosbaarheid in water is, zoals in onderstaande tabel te zien is, zeer verschillend.

Oplosbaarheid van enkele hexamminekobalt(III)zouten
Tegenion Molaire massa (g/mol) oplosbaarheid (mol/L) oplosbaarheid (g/L) Temperatuur (°C)
bromide 400,833 0,04 16,03 18
chloride 267,48 0,26 69,55 20
acetaat 338,253 1,9 642,68 20

Synthese[bewerken]

Hexamminekobalt(III)chloride is commercieel leverbaar maar kan ook relatief eenvoudig in het laboratorium gesynthetiseerd worden. Aangezien kobalt(III)chloride niet in de handel verkrijgbaar is, vormt kobalt(II)chloride het uitgangspunt voor de synthese. De reactie bestaat uit het samenvoegen van oplossingen van CoCl2, ammonia en ammoniumchloride, gevolgd door oxidatie. Bruikbare oxidanten zijn waterstofperoxide of zuurstof. In de reactie met zuurstof wordt houtskool als katalysator gebruikt.[3] De eerste beschrijving van hexamminekobalt(III)chloride blijkt al in 1852 te zijn gegeven door Fremy.[4]

Het acetaat wordt verkregen via oxidatie aan de lucht van een oplossing van kobalt(II)acetaat, ammoniumacetaat en ammonia in methanol.[5] Het acetaat is zeer goed oplosbaar in water: 1.9 mol/L, tegenover slechts 0.26 mol/L voor het chloride of 0,04 mol/L voor het bromide.

Toepassingen[bewerken]

[Co(NH3)6]3+-zouten worden in het onderzoek naar de structuur van biologisch actieve moleculen, zoals DNA en RNA toegepast. Het positief geladen hexamminekobalt(III)-ion stabiliseert via binding aan de negatief geladen fosfaatgroepen in deze moleculen de structuur. Bij het gebruik van Röntgendiffractie voor dit doel treedt als bijkomende voordeel op dat het veel zwaardere kobaltatoom het diffractiepatrroon makkelijker te interpreteren maakt. [6] Voor hetzelfde doel wordt hexamminekobalt(III) ook ingezet via kernspinresonantie.[7][8] In het levende systeem treedt de stabilisatie van DNA en RNA ook op via kationen, maar is het Mg2+-ion een waarschijnlijkere kandidaat voor deze rol.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. a b c Online catalogus van Sigma Aldrich, geraadpleegd op 14 november 2012.
  2. James E. Huheey:  Inorganic Chemistry  (3rd ed.pag. 360 (1983) 
  3. J. Bjerrum, J.P. McReynolds:  Hexamminecobalt(III) Salts  Inorg. Synth.  2  pag. 216 – 221 (1946) DOI:10.1002/9780470132333.ch69  
  4. M.E. Fremy:  Recherches sur le cobalt  Annales de chimie et de physique  35  pag. 257 – 312 (1852) Internet
  5. R.D. Lindholm, Daniel E. Bause:  Hexamminecobalt(III) Salts  Inorg. Synth.  18  pag. 67 – 69 (1978) DOI:10.1002/9780470132494.ch14  
  6. B. Ramakrishnan, C. Sekharudu, B. Pan, M. Sundaralingam:  Near-atomic resolution crystal structure of an A-DNA decamer d(CCCGATCGGG): cobalt hexammine interaction with A-DNA  Acta Crystallogr.  D59  pag. 67 – 72 (2003) 
  7. S. Rudisser, I. Tinoco Jr.:  Solution structure of Cobalt(III)hexammine complexed to the GAAA tetraloop, and metal-ion binding to G.A mismatches.  J. Mol. Biol.  295  pag. 1211 – 1232 (2000) DOI:10.1006/jmbi.1999.3421  
  8. Alexander McPherson:  Introduction to Macromolecular Crystallography  - John Wiley & Sons  (2002) ISBN 0-471-25122-4