UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA I ESTABILIDAD EN COMPUESTOS DE COORDINACIÓN NOMBRE: SERVIN CONTRERAS MONTSERRAT CLAVE: 15 GRUPO: 23 PROFESORA: YOLANDA CASTELLS GARCÍA FECHA: 17/Nov/2009 Objetivo: Entender el concepto de ligantes y con esto establecer la estabilidad que tienen los compuestos de coordinación. Hipótesis: ¿Qué característica estructural de los ligantes favorece una mayor estabilidad en los complejos? Antecedentes: Existe una amplia clase de sustancias, llamadas compuestos compuestos de adición, en las que dos o más compuestos, compuestos, capaces de existir independientemente, se unen entre sí en proporciones proporciones estequiométricas definidas. Si el compuesto de adición se descompone en sus iones componentes al ingresar en un medio acuoso, se denominan sales dobles, por ejemplo: la Carnalita KCl.MgCl2.6H2O se encuentran K+, Cl- y Mg2+ ; sin embargo en el caso del Ferrocianuro de Potasio Fe(CN)2.4KCN, se esperaría encontrar encontrar Fe2+ , CN- y K+ pero se hayan pruebas evidentes de una entidad más compleja que responde a la formula [Fe(CN)6]4-. Las sustancias de este tipo son llamados compuestos complejos o de coordinación . La presencia de un grupo o un ión complejo puede detectarse por una serie variada de procedimientos, procedimientos, aprovechando propiedades tales como color, actividad óptica, absorción, solubilidad, potencial de reducción y otras propiedades análogas. Una de las propiedades más importantes es la estabilidad termodinámica con respecto a su disociación en un ambiente determinado, la cual está caracterizada por la constante de inestabilidad del complejo.
Esta constante depende de: la temperatura, la naturaleza del disolvente, la naturaleza del ión metálico y de la naturaleza y número de los ligantes. Ligantes y complejos de coordinación coordinación Un complejo es una especie formada por un átomo o ión central (metal) y nligantes que tienen existencia química significativa significativa y que se forma a través de una reacción química que puede ocurrir en condiciones significativas significativas (en condiciones de trabajo de laboratorio). laboratorio). Es condición indispensable indispensable que el ligante sea una base de Lewis (que tenga un par disponible de electrones) Los ligantes que se unen al metal mediante un solo sitio se llaman monodentados y los que se unen por más de un sitio a la vez reciben el nombre de polidentados. Los complejos formados por un ión metalico y ligantes polidentados reciben el nombre de quelatos. El número de coordinación de un ión metálico en un complejo es el número de sitios a los que se coordina y no coincide necesariamente necesariamente con el número de ligantes.
Diagrama de flujo
Experimento 1: Forma dos series con tres tubos de ensaye cada una. Para las dos, a uno de los tubos añade 2 mL de disolución de Co(NO3)2, a otro 2 mL de disolución de Cu(NO3)2 y al restante 2 mL de disolución de Zn(NO3)2.
A los tubos de una de las serie adiciónales 4 mL de disolución de formiato de sodio.
Agrega ahora 2 mL de disolución de oxalato de otasio a los tubos de la otra serie.
Experimento 2: Toma cuatro tubos de ensaye y coloca en cada uno 2 mL de disolución de Ni(NO3)2. Determina el pH de esta disolución y de las de los ligantes. Posteriormente, lleva a cabo las reacciones indicadas en la tabla 2 y completa ésta.
Procedimiento experimental: Experimento 1 En esta prueba compararás la interacción de los iones metálicos Co2+, Cu2+ y Zn2+ con los ligantes formiato y oxalato (ver figura 1), para formar compuestos con fórmula [M(formiato)2] y [M(oxalato)], respectivamente, donde M representa a cualquiera de los metales anteriores.
Forma dos series con tres tubos de ensaye cada una. Para las dos, a uno de los tubos añade 2 mL de disolución de Co(NO3)2, a otro2 mL de disolución de Cu(NO3)2 y al restante 2 mL de disolución de Zn(NO3)2. A los tubos de una de las serie adiciónales 4 mL de disolución de formiato de sodio. Anota tus observaciones en la tabla 1. Agrega ahora 2 mL de disolución de oxalato de potasio a los tubos de la otra serie. Registra lo que observes en la tabla 1. Tabla 1. Observaciones de la interacción de aniones formiato y oxalato con los cationes Co2+, Cu2+ y Zn2+. Ligante Formiato Adicionado Cationes Co2+ Cu2+ Zn2+ Color Inicial Rojo Azul Transparente Cambio Rojo ligeramente observado al Azul Transparente más claro agregar el ligante Ligante Oxalato Adicionado Cationes Co2+ Cu2+ Zn2+ Color Inicial Rojo Azul Transparente Cambio Rosado Azul claro Blanco Observado al Precipitado precipitado precipitado Agregar el ligante a) Tomando en cuenta las estructuras de los ligantes y que se añadió un volumen doble de formiato que de oxalato, dibuja la fórmula desarrollada del producto esperado en cada caso.
b) ¿Cómo puedes explicar los resultados tan distintos que se pudieron observar al agregar ya fuera formiato u oxalato? El oxalato sí pudo coordinar con el cobalto, cobre y zinc, ya que formaban una estructura más estable debido a que el oxalato es un ligante bidentado. El formiato es monodentado, por lo que se necesitan 2 formiatos para equilibrar las cargas con el cobalto, cobre y zinc, por lo tanto es menos estable. Experimento 2 Ahora observarás las diferencias que se presentan en la formación de complejos con níquel y con los ligantes de la figura 2.
Toma cuatro tubos de ensaye y coloca en cada uno 2 mL de disolución de Ni(NO3)2. Determina el pH de esta disolución y de las de los ligantes. Posteriormente, lleva a cabo las reacciones indicadas en la tabla 2 y completa ésta: Tabla 2. Reacciones de -i2+ con diversos ligantes. tubo Reacción pH del ligante pH de la Observacione mezcla s 1 2 mL de Ni2+ 12 12 Disolución + 8 mL de Azul verdosa propilamina claro 2 2 mL de Ni2+ 13 13 Disolución + 4 mL de morada clara etilendiamina 3 2 mL de Ni2+ 6 5 Disolución + 2 mL de café-rojizo
H2salen 4 2 mL de Ni2+ 14 14 Disolución + gotas de verde claro NaOH a) ¿Qué producto se formó en el tubo 4 (al que se añadió NaOH)?
b) El compuesto obtenido en el tubo 4 es igual al que se generó en uno de los tres primeros. ¿A cuál de ellos y por qué? Al del tercero ya que la estructura del H 2salen tiene dos grupos hidroxilo que hace que coordine con el niquel. c) Considerando que las disoluciones de Ni2+ y de todos los ligantes tienen la misma molaridad, escribe las ecuaciones de las reacciones que se efectuaron, con los coeficientes estequiométricos que correspondan. Dibuja la fórmula desarrollada de cada producto esperado.
d) ¿Cómo puedes explicar los distintos valores de pH obtenidos? Pues que mientras el pH sea más básico más estable será el compuesto de coordinación y mientras más acido sea será menos estable el compuesto de coordinación. En este caso el del pH mayor fue la etilendiamina, pues es bidentada, le sigue la propalamina y luego el OH-. En conclusión ¿Qué característica estructural de los ligantes favorece una mayor estabilidad en los complejos? La estructura de un ligante bidentado ya que es tiende a interactuar con cargas positivas y basándonos en los pH de los compuestos se concluye que mientras el pH sea más básico el compuesto será más estable y mientras sea un pH ácido será menos estable. Bibliografía: Introducción a la química inorgánica. Orgel L. Editorial Reverté. España 1975. pp.: 110-115
Técnica y síntesis en química inorgánica. Angelici, Robert. Editorial Reverté. Barcelona 1988. Capitulo 3.
