Salicylsyralösning och järn(III)kloridlösning bildar lila komplex
Jag har lite problem med att förstå vad det är som händer när järn(III)kloridlösning tillsätts till ett provrör med salicylsyralösning.
Här är min tankegång:
Jag vet att salicylsyra är en aromatisk karboxylsyra med fenolisk hydroxylgrupp. Som jag förstår det bildas ett komplex med lila färg när järn(III)klorid tillsätts. När man skriver "ett komplex" syftar man då på att komplexa joner bildas eller att salicylater (salt bildas), jag tänker att det måste vara komplexa joner eftersom ett salt skulle leda till utfällning? Och är det fenolen eller hydroxylgruppen som binder till järnet? Men det är ju inte logiskt eftersom salicylsyran avger protoner och trevärdigt järn inte kan reagera med det. Men då kommer min fundering om vad det innebär att det är en salicylsyralösning och järn(III)kloridlösning, innebär det att salicylsyran och järn(III)klorid protolyserats innan de reagerar med varandra? Är det alltså detta som sker:
2FeCl3 + 3H2O ⇆ Fe2O3 + 6HCl
C7H6O3 + H2O ⇆ C6H5O- + H3O+ (ej balanserad)
Alternativet är att järn(III)kloridlösningen innehåller fria Fe3+ och att detta sker:
3C6H5O- + Fe3+ ⇆ Fe(C6H5O)3
Då är alltså Fe(C6H5O)3 det lilafärgade komplexet? Men ska inte ett komplex vara en sammansatt jon, och denna molekyl saknar ju laddning?
Så för att sammanfatta, jag skulle behöva hjälp med att förstå vilken/vilka reaktioner det är som sker, vilka joner som är inblandade och vad det lila komplexet består av. Och därefter gärna en förklaring till varför komplexet är färgat.
C7H6O3 + H2O ⇆ C6H5O- + H3O+ (ej balanserad)
Alternativet är att järn(III)kloridlösningen innehåller fria Fe3+ och att detta sker:
3C6H5O- + Fe3+ ⇆ Fe(C6H5O)3
Detta är rätt! (Fast du har skrivit fel formel för salicylatjonen)
Men ska inte ett komplex vara en sammansatt jon, och denna molekyl saknar ju laddning?
Ett komplex kan vara neutralt, det behöver absolut inte vara laddat.
Och därefter gärna en förklaring till varför komplexet är färgat.
Färger är oerhört komplexa, men det man kan säga är att den lila färgen orsakas av att (lösningen av) komplexet absorberar komplementfärgen till lila, vilket är gult. Det sker alltså elektronövergångar mellan orbitaler i komplexet där elektroner absorberar ljus (fotoner) med en våglängd som motsvarar färgen gult. Elektroner kan hoppa mellan orbitaler på olika sätt. De som ger kraftigast färg brukar bero på något som kallas för charge transfer. Färgen kan även orsakas av andra övergångar, men det finns ofta kvantmekaniska naturlagar som förbjuder dessa övergångar vilket får till följd att dessa ämnen bara blir svagt färgade. Lösningar av Mn2+ joner är ett klassiskt exempel, de är svagt rosa.
Tusen tack!
Okej så när järn(III)klorid löses i vatten sker en dissociation eller jonisering där detta händer:
FeCl3(s) + 3H2O(l) → Fe3+(aq) + 3Cl-(aq) + 3H3O+(aq)
Så att järn(III)klorid lösningen består av fria Fe3+ joner och Cl- joner. Här förstår jag dock inte hur och varför det bildas oxoniumjoner (borde inte det finnas hydroxidjoner då också?).
Vad gäller salicylsyralösningen, stämmer detta:
C7H6O3 + H2O ⇆ C7H5O3- + H3O+
När man därefter tillsätter lösningen till salicylsyran antar jag att Cl- och H3O+ bara blir åskådarjoner och därför inte står med i reaktionsformeln?
C7H5O3- + Fe3+ ⇆ Fe(C7H5O3)3
Stämmer det att det sker en substitutionsreaktion (Sn2) där salicylatjonen är en ligand och agerar nukleofil, medan järn(III)jonen är elektrofil?
Skulle också verkligen uppskatta hjälp med att balansera reaktionerna om något inte stämmer :)
Okej så när järn(III)klorid löses i vatten sker en dissociation eller jonisering där detta händer:
FeCl3(s) + 3H2O(l) → Fe3+(aq) + 3Cl-(aq) + 3H3O+(aq)
Så att järn(III)klorid lösningen består av fria Fe3+ joner och Cl- joner. Här förstår jag dock inte hur och varför det bildas oxoniumjoner (borde inte det finnas hydroxidjoner då också?).
Nej, den reaktionen är inte balanserad. När järn(III)klorid löses i vatten delas det upp i järn(III)joner och kloridjoner. Där "tar det stopp" normalt när man löser upp ett salt, men järn(III)joner är lite speciella och kan fungera som syror. Läs mer om det här. Man kan alltså få en vidare reaktion där de reagerar med vatten och bildar järn(III)oxid samt oxoniumjoner (vätejoner) som gör lösningen sur. Detta sker dock inte fullständigt, och är heller inte relevant för denna uppgift. Det är järn(III)jonerna i lösning som är intressanta.
Vad gäller salicylsyralösningen, stämmer detta:
C7H6O3 + H2O ⇆ C7H5O3- + H3O+
När man därefter tillsätter lösningen till salicylsyran antar jag att Cl- och H3O+ bara blir åskådarjoner och därför inte står med i reaktionsformeln?
C7H5O3- + Fe3+ ⇆ Fe(C7H5O3)3
Ja det stämmer, fast det ska vara tre salicylatjoner på vänster sida i den sista reaktionen.
Stämmer det att det sker en substitutionsreaktion (Sn2) där salicylatjonen är en ligand och agerar nukleofil, medan järn(III)jonen är elektrofil?
Man skulle kunna kalla det för substitutionsreaktion, men man pratar oftast om den sortens reaktioner inom organisk kemi där det är funktionella grupper som byts ut i en kolförening. I det här fallet sker faktiskt en syrabasreaktion enligt Lewis definition av syror och baser. Läs mer om det här. Salicylatjonen är en Lewisbas medan järn(III)jonen är en Lewissyra.
Okej nu börjar det falla på plats. Rätta mig om jag har fel.
FeCl3 är ju en jonförening och ett salt så när den löses i vatten bryts jonbindningen och det uppstår jon-dipol-bindningar mellan de fria jonerna och vattnet. Alltså består järn(III)kloridlösningen av hydratiserade Fe3+ joner och hydratiserade Cl- joner. Så reaktionsformeln blir: FeCl3 (s) → Fe3+(aq) + Cl- (aq) där H2O står över pilen. Är detta en reversibel reaktion eller inte?
Ja det stämmer. Reaktionen är reversibel, ja. Men detta är egentligen inte relevant för det jag tror att ni har gjort. Järnkloridens löslighet har inget att göra med det färgade komplexet som bildas.
