初期反応:
* 沈殿物の形成: アンモニアが最初に銅(II)イオンを含む溶液に加えられると、銅(II)水酸化物(Cu(OH)₂)の淡い青色の沈殿物が形成されます。これは、アンモニアが塩基として作用し、銅イオンと水分子と反応して水酸化物イオンを形成するためです。
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cu²⁺(aq) +2oh⁻(aq)→cu(oh)₂(s)
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アンモニアのさらなる添加:
* 沈殿物の溶解: より多くのアンモニアを追加すると、驚くべきことが起こります - 青い沈殿物が溶け、溶液は深く、強烈な青に変わります。これは、テトラミン誘発性(II)イオン([cu(nh₃)₄]²⁺)の形成によるものです。
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cu(oh)₂(s) +4nh₃(aq)→[cu(nh₃)₄]²⁺(aq) +2oh⁻(aq)
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説明:
* リガンド交換: アンモニア分子はリガンドとして作用し、座標共有結合を介して銅(II)イオンに結合します。アンモニア分子は水酸化物イオンを置き、安定した複合体イオンを形成します。
* 平衡: 反応は平衡反応であり、テトラミン誘発性(II)複合体の形成は可逆的です。溶液からアンモニアを除去すると、平衡は沈殿物の形成に向かって戻ります。
* 色の変化: 深い青色は、テトラミン誘発性(II)複合体の特徴です。この色は、複合体の銅イオンのD軌道との光との相互作用から生じます。
重要な注意:
*アンモニアと銅イオンの反応は、溶液のpHに大きく依存しています。強く酸性溶液では、銅(II)イオンは水和イオンとして溶液中に残り、アンモニアは有意に反応しません。
要約:
アンモニアと銅イオンの反応は、複合イオン形成の典型的な例です。それは、沈殿物の形成、その溶解、およびテトラミンセッパー(II)複合体の形成による鮮やかな青い溶液の作成を伴います。このプロセスは、リガンドとしてのアンモニアの汎用性のある性質と、遷移金属イオンの化学的挙動に影響を与える能力を示しています。