[Co(en)3]³⁺🧲 YaMR

Tris(etilendiamin)kobalt(III)

Tris(etilendiamin)kobalt(III)

M = 345.52 g/mol • CAS: 14878-43-8

Xelat EffektiXirallik (Δ/Λ)D₃ SimmetriyaInert
← Birikmalar katalogi
YaMRXelat EffektiXirallik (Δ/Λ)D₃ SimmetriyaDiamagnit

[Co(en)₃]³⁺

345.52 g/mol

tris(etilendiamin)kobalt(III) — "Xelat effekti, xirallik (Δ/Λ), AB kvartetlar"

YaMR spektroskopiya yordamida xelat effekti va xirallikni o'rganish. 3 ta bidentat en ligand — 5 a'zoli xelat halqalari. Δ va Λ enantiomerlar. ¹H: 2.8-3.5 ppm (murakkab multiplet, AB kvartet), ¹³C: 45-50 ppm (CH₂, singlet). Werner (1911) — birinchi xiral koordinatsion kompleks. log β₃ ≈ 49 (10¹⁴ marta barqaror!).

Metall ioni
Co³⁺ (d⁶)
Magnit
Diamagnit
Simmetriya
D₃ (xiral)
Elektrolit
1:3

🔗 Xelat effekti — 10¹⁴ marta barqaror!

Xelat effekti: Bidentat yoki polidentat ligandlar monodentat ligandlarga qaraganda ancha barqaror komplekslar hosil qiladi. [Co(en)₃]³⁺ — [Co(NH₃)₆]³⁺ dan 10¹⁴ marta barqaror!

Termodinamik kelib chiqishi

Ta'rif:Xelat effekti — bidentat yoki polidentat ligandlar monodentat ligandlarga qaraganda ancha barqaror komplekslar hosil qiladi.
Sabab:Entropiya omili: 6 ta NH₃ → 3 ta en almashtirishda 3 ta erkin molekula ajralib chiqadi → ΔS > 0 → ΔG < 0 (barqarorroq).
Halqa o'lchami:5 a'zoli xelat halqasi (Co-N-C-C-N) — eng barqaror (sterik jihatdan qulay)

Barqarorlik konstantalari

[Co(NH₃)₆]³⁺:log β₆ ≈ 35 ([Co(NH₃)₆]³⁺)
[Co(en)₃]³⁺:log β₃ ≈ 49 ([Co(en)₃]³⁺)
Farq:10¹⁴ marta barqaror! (49 - 35 = 14)
Sabab:Entropiya omili: ΔS ≈ +150 J/(mol·K) (3 ta erkin molekula ajralib chiqadi)

Entalpiya va entropiya

ΔH:
ΔH ≈ -50 kJ/mol (ekzotermik, NH₃ ga yaqin)
ΔS:
ΔS ≈ +150 J/(mol·K) (katta musbat — entropiya omili dominant)
ΔG:
ΔG = ΔH - TΔS ≈ -95 kJ/mol (juda manfiy)

🌀 Xirallik — Δ va Λ enantiomerlar

Xirallik: [Co(en)₃]³⁺ — xiral kompleks (superpozitsiya qilib bo'lmaydigan ko'zgudagi aks). Ikki enantiomer: Δ (delta) va Λ (lambda). Werner (1911) — birinchi bo'lib ajratgan.

Δ-enantiomer (delta)

Tavsif:Uchta en ligand o'ngga burilgan (right-handed propeller). C₃ o'qi bo'yicha o'ngga burilish.
Absolyut konfiguratsiya:Δ (delta) — o'ngga burilgan
Optik aylanish:[α]D = +89° (suvda, 589 nm)
Δ-enantiomer — o'ngga burilganCoen₁en₂en₃O'ngga

Rasemat aralashma va ajratish

Rasemat: Rasemat aralashma — Δ va Λ 50:50, optik faol emas ([α]D = 0°)

Ajratish: Ajratish (resolution): D-tartrat yoki L-tartrat bilan diastereomer tuzlar hosil qilish orqali.

CD spektroskopiya: CD (Circular Dichroism) spektroskopiya — enantiomerlarni farqlash uchun. Δ va Λ qarama-qarshi CD signallar beradi.

🔬 Kristall maydon nazariyasi

Nima uchun bu kompleks diamagnit? Co³⁺ — d⁶ elektron konfiguratsiya. en — kuchli maydon ligandi (xelat effekti tufayli). Δo (23,000 cm⁻¹) > P (21,000 cm⁻¹) → past spinli, diamagnit.

Elektron konfiguratsiya

Metall ioni:Co³⁺
Elektron konfiguratsiya:[Ar] 3d⁶
Spin holati:Past spinli (low-spin)
Orbital to'ldirilishi:t₂g⁶ eg⁰

Kristall maydon parametrlari

Δo:Δo ≈ 23,000 cm⁻¹ (2.85 eV) — NH₃ ga yaqin, lekin biroz katta (xelat effekti)
CFSE:CFSE = -2.4Δo + P ≈ -55,200 + 21,000 = -34,200 cm⁻¹
Taqqoslash:[Co(NH₃)₆]³⁺ da Δo = 22,900 cm⁻¹. en da 23,000 cm⁻¹ (biroz katta, xelat effekti).

📐 Simmetriya (D₃) va spektral tanlash qoidalari

D₃ nuqtaviy guruhi: [Co(en)₃]³⁺ — xiral kompleks, D₃ simmetriya. 3 ta en ligand C₃ o'qi atrofida joylashgan. Markaziy simmetriya yo'q → IR va Raman qisman ustma-ust tushadi.

Simmetriya elementlari

Nuqtaviy guruh:D₃
Guruh tartibi:6
Elementlar:E, 2C₃, 3C₂

Spektral faollik

IR faol:A2, E — IR faol (dipol momenti o'zgaradi). Co-N cho'zilish ~500 cm⁻¹.
Raman faol:A1, E — Raman faol (polyarizatsiya o'zgaradi). A1 — Co-N simmetrik cho'zilish ~450-500 cm⁻¹.
O'zaro istisno:D₃ da IR va Raman qisman ustma-ust tushadi (markaziy simmetriya yo'q). E ikkalasida ham faol.

Konformatsion tahlil

en halqalari λ (lambda) yoki δ (delta) konformatsiyada bo'lishi mumkin. Eng barqaror: lelt (left-right-left) yoki lel (lel) konformatsiya.

📏 Strukturaviy parametrlar

Bog' uzunliklari

Co-N (en):1.95-1.98 Å (Co-N en, barcha 6 ta N ekvivalent, D₃ simmetriya)
C-C (en):1.50-1.52 Å (C-C, en ichida)
C-N (en):1.47-1.49 Å (C-N, en ichida)

Bog' burchaklari

N-Co-N (cis):85-86° (cis N-Co-N, en ichida) — 90° dan kichik (xelat halqasi tufayli)
N-Co-N (trans):180° (trans N-Co-N, turli en ligandlar)

Xelat halqasi

Halqa o'lchami:
5 a'zoli halqa (Co-N-C-C-N)
Konformatsiya:
λ (lambda) yoki δ (delta) konformatsiya
Afzal:
lel (left-right-left) — eng barqaror (sterik jihatdan qulay)
Bite angle:
N-Co-N burchagi 85-86° (ideal 90° dan kichik)

🧲 YaMR nazariyasi — chuqur tahlil

Murakkab spektr: en ligand — bidentat, xiral muhit. CH₂ protonlari diastereotopik → AB kvartet. NH₂ va CH₂ protonlari spin-spin bog'langan → murakkab multiplet.

¹H (I = 1/2, 100% tabiiy)

Kimyoviy siljish:
2.8-3.5 ppm (CH₂ va NH₂, murakkab multiplet)
Multiplicity:
Murakkab multiplet (AB kvartet, J(H-H) ≈ 7 Hz). Har bir CH₂ guruhi uchun 2 ta proton ekvivalent emas (diastereotopik) → AB kvartet.
Nima uchun bu siljish?

en ligand — Co³⁺ ga N orqali bog'langan. NH₂ protonlari deshielded (~3.5 ppm), CH₂ protonlari biroz kamroq (~2.8 ppm). Co³⁺ elektropozitiv → deshielding. NH₂ va CH₂ protonlari bir-biriga spin-spin bog'langan → murakkab multiplet (AB kvartet).

Diastereotopik protonlar:

CH₂ protonlari diastereotopik — en ligand xiral muhitda. Shuning uchun 2 ta proton ekvivalent emas, AB kvartet beradi.

🧲 YaMR signallar (batafsil)

YadroLigandδ (ppm)MultiplicityJ (Hz)IntegrationIzohlar
¹HNH₂ (barcha 6 ta)3.5murakkab multiplet (AB kvartet)7 Hz6HNH₂ protonlari deshielded (~3.5 ppm). CH₂ protonlari bilan spin-spin bog'langan → murakkab multiplet. Diastereotopik protonlar.
¹HCH₂ (barcha 6 ta)2.8murakkab multiplet (AB kvartet)7 Hz12HCH₂ protonlari diastereotopik (xiral muhit) → 2 ta proton ekvivalent emas → AB kvartet. NH₂ protonlari bilan bog'langan.
¹³CCH₂ (barcha 6 ta)47singlet—6CBarcha 6 ta CH₂ ekvivalent (D₃ simmetriya). Bitta singlet 45-50 ppm da. Erkin en dan biroz deshielded.
¹⁵NNH₂ (barcha 6 ta)80singlet—6NBarcha 6 ta NH₂ ekvivalent. ¹⁵N YaMR da ~80 ppm da signal. Erkin en dan +400 ppm farq. Past sezgirlik.
⁵⁹CoCo markaz7700singlet (keng)—1Co⁵⁹Co YaMR da ~7700 ppm atrofida signal. Keng chiziq (~300-1000 Hz, kvadrupol, I=7/2). CQ ≈ 5-15 MHz.

📈 Interaktiv YaMR spektr simulyatsiyasi (¹H)

Kimyoviy siljishni (δ, ppm) o'zgartiring. Signallar qanday o'zgarishini ko'ring.

0 ppm (TMS)2.8 ppm (CH₂)3.5 ppm (NH₂)10 ppm
Kimyoviy siljish:
2.8 ppm
Signal:
¹H: CH₂ (multiplet, 12H)
Ligand:
en (barcha 3 ta ekvivalent)
YaMR spektr simulyatsiyasi — [Co(en)₃]³⁺0246810Kimyoviy siljish (ppm)Intensivlik2.8 ppm (CH₂)3.5 ppm (NH₂)TMS

🧪 Laboratoriyani 0 dan bajarish tartibi

1

⚠️ Xavfsizlik tayyorgarligi

Qo'lqop, ko'zoynak. Co³⁺ zaharli. en (etilendiamin) korroziv, irritant. Yaxshi havalandırılan joyda ishlash.

📚 Nazariy izoh:

Co³⁺ zaharli. en korroziv — teri va ko'zga tegmaslik kerak. Yaxshi havalandırılan joyda ishlash.

Vaqt: 15 daq
2

[Co(en)₃]Cl₃ ni sintez qilish

3

Kristallash va tozalash

4

Enantiomerlarni ajratish (ixtiyoriy)

5

YaMR spektrometrni tayyorlash

6

Namuna tayyorlash

7

¹H YaMR spektrini olish

8

¹³C YaMR spektrini olish (ixtiyoriy)

9

CD spektroskopiya (ixtiyoriy)

✅ Asosiy xulosalar

  1. Xelat effekti: log β₃ ≈ 49 — [Co(NH₃)₆]³⁺ dan 10¹⁴ marta barqaror!
  2. Entropiya omili: ΔS ≈ +150 J/(mol·K) — 3 ta erkin molekula ajralib chiqadi
  3. Xirallik: Δ va Λ enantiomerlar — Werner (1911) birinchi bo'lib ajratgan
  4. D₃ simmetriya: xiral, 3 ta en ligand C₃ o'qi atrofida
  5. ¹H YaMR: 2.8-3.5 ppm (murakkab multiplet, AB kvartet) — diastereotopik protonlar
  6. ¹³C YaMR: 45-50 ppm (CH₂, singlet) — barcha 6 ta CH₂ ekvivalent
  7. ⁵⁹Co YaMR: ~7700 ppm, keng chiziq (~300-1000 Hz), kvadrupol
  8. Strukturaviy: Co-N = 1.95-1.98 Å, N-Co-N = 85-86° (xelat halqasi)
  9. 5 a'zoli xelat halqasi: eng barqaror (sterik jihatdan qulay)
  10. Inertlik: kex ≈ 10⁻⁶ s⁻¹ (juda sekin), Taube tasnifi: INERT
  11. CD spektroskopiya: Δ va Λ enantiomerlarni farqlash
← [Co(NH₃)₆]³⁺[Fe(CN)₆]⁴⁻ →