Цели работы:
- Получение тетрахлороиодата (III) цезия.
- Доказательство состава полученного соединения.
Эксперимент и результаты
Целевое соединение было решено получать из иодида цезия. Для этого исходный иодид окисляли в солянокислом растворе. В качестве окислителя использовалась концентрированная азотная кислота.
В минимальном количестве воды растворили CsI (2 г, 7,70 ммоль). К полученному раствору добавили 4 мл концентрированной соляной кислоты. Затем раствор довели почти до кипения на водяной бане и добавили 8 мл концентрированной азотной кислоты. Раствор приобрел желто-оранжевое окрашивание. Наблюдалось выделение бурого газа.
Полученный раствор охладили на ледяной бане. В результате выпали желтые кристаллы. Кристаллы отфильтровали на фильтре Шотта под пониженным давлением и просушили на воздухе. Получено 1,05 г Cs[ICl4] (2,61 ммоль), то есть выход продукта составил 34 %.
Общее уравнение процесса может быть записано в следующей форме:
3CsI + 12HCl + 4HNO3 → 3Cs[ICl4]↓ + 8H2O + 4NO↑.
Низкий выход соединения может быть вызван процессом неполного окисления иодид-иона до молекулярного иода:
6I– + 2NO3– + 8H+ → 3I2 + 2NO↑ + 4H2O.
Образующийся иод может не выпадать из раствора, что связано с его растворением в воде, а также взаимодействием с иодид-ионом с образованием полииодид-анионов, окрашивающих раствор в оранжевый цвет.
Также иодид-ион может окисляться до I(I) с образованием хлорида, который может давать в солянокислом растворе анионный комплекс:
3I– + 2NO3– + 8H+ + 3Cl– → 3ICl + 2NO↑ + 4H2O,
ICl + Cl– → [ICl2]–.
Состав соединения доказали определением продуктов гидролиза полученного соединения:
5Cs[ICl4] + 9H2O → I2 + 3HIO3 + 15HCl + 5CsCl.
Определили хлорид-ионы с помощью нитрата серебра AgNO3:
Cl– + Ag+ → AgCl↓ (выпадение белого осадка).
Иодат(V)-ионы определили с помощью иодида калия:
5I– + IO3– + 6H+ → 3I2 + 3H2O (выпадение черного осадка, коричневый цвет раствора).