Chroom-molybdeen kameleon

Alleen uitgevoerde en volledig uitgewerkte experimenten mogen hier geplaatst worden. Voor de discussies over de betreffende experimenten, zie "Discussies over experimenten".
Forum rules
Voordat je een experiment plaatst, lees dan de regels voor dit forum.
Post Reply
spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Chroom-molybdeen kameleon

Post by spidey » 03 Dec 2009, 23:43

Deelgebied: anorganische chemie

Moeilijkheid: eenvoudig, 1/10

Tijdsbestek: 30 minuten tot 1 uur, afhankelijk van de kristalgrootte van chroomaluin

Chemicaliën
Chroomaluin, KCr(SO4)2.12H2O (499.405 gram/mol)
Ammoniumheptamolybdaat, (NH4)6Mo7O24.4H2O (1235.86 gram/mol), bereiding zie hier
Demiwater

Apparatuur en glaswerk
wijde buis (25 mm), zie experiment
buis of bekerglaasje
warmtebron / brander
weegschaal

Veiligheid: gevaar is 2/10 (ongevaarlijk)
Ammoniumparamolybdaat is ongezond, vermijd contact.

Experiment
Doe 0.30 gram chroomaluinkristallen (dodecahydraat) in de buis en los deze op in 20 ml water. Dit kan enige tijd duren, afhankelijk van de grootte van de kristallen. Afhankelijk van het gebruikte chroomaluin ontstaat er een donkerblauwe of groene oplossing. De in dit experiment gebruikte kristallen zijn paarsrood voor doorschijnend licht en deze geven een donkerblauwe oplossing (nr. 1 in de afbeelding hieronder). De pH van deze oplossing is 4.0.
Los 0.65 gram ammoniumparamolybdaat (tetrahydraat) op in 12 ml water. De pH van deze oplossing is 5.5.
De temperatuur van de beide oplossingen was 15 °C.
Voeg de beide oplossingen bij elkaar. Zodra het paramolybdaat wordt toegevoegd, wordt de oplossing groen (nummers 2-9 in de afbeelding hieronder). De pH daalt hierbij naar 2.5.

Image
Afbeelding 1: Kleurverandering bij toevoegen van ammoniumparamolybdaat

Image
Afbeelding 2: Kleurveranderingen bij reactie tot het eindproduct

Kort nadat alles is toegevoegd, verandert de kleur naar lichtgroen (nr. 11), om vervolgens in ca. 15 minuten richting grijs te veranderen (nr. 13).
Verwarmen van de oplossing tot 30°C, geeft een kleurverandering richting donkergrijs (nr. 14). Doorverwarmen tot ca. 70°C maakt de kleur grijspaars (nr. 15) en na 2 minuten afkoelen roze (nr. 16). De pH is dan 2.0 geworden. De uiteindelijke kleur is nog wat meer roze, nr 17.

Bij indampen of verdampen aan de lucht zal dit als heptahydraat in roze kristallen neerslaan. De gedroogde stof (met nog wat wit ammomiumheptabolybdaat) heeft deze kleur:

Image
Afbeelding 3: (NH4)3H6[Cr(MoO4)6]·7H2O met (NH4)6Mo7O24·4H2O

Discussie
Dit experiment ontstond naar aanleiding van een foutieve verwijzing in Mellor's Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry, Volume XI, p.570, waarin wordt vermeld dat er een appelgroen neerslag zou ontstaat uit een chroom(III) oplossing waaraan ammoniummolybdaat wordt toegevoegd (i.e. (NH4)2MoO4). Dit is echter in de artikelen van Bezelius en Moberg1) niet terug te vinden. Een groen neerslag kan trouwens wel worden gevormd, namelijk bij toevoegen van een lithiummolybdaatoplossing (Li2MoO4) aan een chroomaluinoplossing.
Toen ik de proef met ammoniumparamolybdaat en chroomaluin in april dit jaar voor het eerst uitvoerde, ontstond er een gele oplossing. Afhankelijk van de concentraties en temperatuur kan ook geel als kleur ontstaan. Ik denk dat hiervoor en overmaat aan ammoniumparamolybdaat nodig is. Overigens wordt ook dan als eindproduct de roze stof gevormd.
Onder de gegeven experimentele omstandigheden, wordt als eindproduct triammoniumwaterstofhexaorthomolybdatochromaat gevormd, (NH4)3H6[Cr(MoO4)6], wat in oplossing blijft:

6 (NH4)6Mo7O24(aq) + 7 KCr(SO4)2(aq) + 24 H2O --> 7 (NH4)3H6[Cr(MoO4)6](aq) + 3½ K2SO4(aq) + 7½ (NH4)2SO4(aq) + 3 H2SO4(aq)

De exacte stoichiometrische verhouding is 0.30 gram chroomaluin met 0.6363 gram ammoniumparamolybdaat -- in het experiment is bewust voor een heel kleine overmaat aan molybdaat gekozen, om te zorgen dat de uiteindelijke oplossing niet meer verkleurd wordt door de aanwezigheid van chroomaluin.
De 1:6 verhouding van Cr:Mo is bepaald door R.D.Hall in 19062) en blijkt ook in dit experiment te gelden. In eerdere experimenten met minder ammoniumparamolybdaat bleef er na kristallisatie van het roze complex nog chroom(III) in de oplossing over, met de kenmerkende blauwe kleur. Het daarbij gevormde roze complex was wel wat donkerder van kleur dan dat in afbeelding 3.
Opvallend aan deze reactie is dat er zuur wordt gevormd ten gunste van het ontstaan van het roze complex. Dit blijkt ook duidelijk uit de dalende pH. In een poging om (een deel van) het waterstof te vervangen dat nog in het roze complex zit, heb ik druppelsgewijs ammonia toegevoegd aan de roze oplossing. Hierbij treedt er een verkleuring richting beige-geel op en stijgt de pH richting de 6. Bij verder toevoegen van ammonia wordt er in toenemende mate een groen neerslag gevormd, wat naar alle waarschijnlijkheid chroom(III)hydroxide is.

De discussie over dit experiment verloopt hier.


1) Poggendorffs Annalen (Annalen der Physik und Chemie), 6 384 (1826); Journal für praktische Chemie (1) 29 173 (1843); (1) 43 125 (1848); (1) 44 332 (1848)
NB. Ik heb kopieen van al deze artikelen, maar in geen van deze een woord over het appelgroene complex....
2) Journal of the American chemical society, 29 964-969 (1907)

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest