LABORATORIO N° 8 ESTABILIDAD DE LOS COMPUESTOS DE COORDINACION PREPARACION DE COMPLEJOS LÁBILES E INERTES 1.- OBJETIVOS Comprobar la estabilidad y labilidad de diversos complejos de iones de metales de transición utilizando diferentes clases de ligandos.
2.- FUNDAMENTO TEORICO La cinética de reacción estudia la velocidad con que se llevan a cabo reacciones de formación de complejos y sus mecanismos de reacción. Desde el punto de vista de la cinética los complejos de coordinación pueden dividirse en: Lábiles: u velocidad de descomposición !en el sentid de los equilibrios" es elevada. #o $ay un convenio establecido acerca de que velocidad se considera elevada. #ormalmente se considera tiempos inferiores a un minuto. %nertes: La velocidad de descomposición es muy baja. &oco e'iste un convenio establecido( pero en muc$as ocasiones se considera un complejo inerte aquel que es capaz de ser aislado y caracterizado en atmosfera o'idante y sus propiedades se mantienen constantes con el tiempo. Ligandos: Lo aniones o moléculas capaces de actuar como ligandos deben poseer átomos que posean al menos un par de electrones de valencia no compartidos. )stos átomos se encuentran en la esquina superior derec$a de la tabla periódica( de los más importantes son el o'*geno y el nitrógeno( dando paso luego al carbono( fosforo( azufre( cloro( +,or( etc. Las moléculas que poseen un ,nico átomo donador de electrones se denominan ligandos monodentados mientras las que poseen más de un átomo donador reciben el nombre de ligandos polidentados o agentes quelantes.
3.- MATERIALES Y REACTIVOS -alanzas -ater*a de tubos de ensayos ipetas icata
/eCl0( 1C#( )D&23 /e45( #65 !46"( C#1( C 745#a7( Cu45( #i45 84C)D%9%)#&4 ))8%9)#&2L ;.< reparar ;== ml =(> 9 de las siguientes soluciones: ulfato de cobre( cloruro férrico( cloruro férrico( sulfato de n*quel Los Ligantes ).D.&.2.( #aCl y C#1 se agregan directamente a las soluciones en estado sólido.
4.-PREPARACION DE COMPLEJOS LABILES Y ESTABLES •
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)n un tubo de ensayo colocar ;ml de solución preparada de sulfato de cobre y agregar unos gramos de cloruro de sodio $asta el cambio de color. 2notar resultados( %denti?car complejo )n un tubo de ensayo conteniendo un ml de una solución de cloruro férrico a un 6 @ ; para lo cual deberá agregarse unas gotas de ácido sulf,rico( agrega C#1 !apenas algunos miligramos" 4bservar colores. 2notar e identi?car complejos. )n un &ubo de ensayo conteniendo un ml de una solución de sulfato de n*quel( agregar unos mililitros del ligante amoniaco. 4bservar colores. 2notar )n un tubo de ensayo( conteniendo una solución de sulfato de cobre( agregar unos ml de solución saturada de o'alato de sodio. 4bservar. )nseguida anotar unos ml de solución saturada de )D&2 reparar una olución de -aCl7 y agregarle unos mg de ).D.&.2. enseguida aAadirle unos mg de #a7C7 45
5. ILUSTRACIONES:
6. REACCIONES Y CALCULOS:
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CuSO4 + 6H2O CuSO4 .6H2O CuSO4 .6H2O+ NaCl NASO4 + CuCl
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FeCl3+ 6H2O [Fe(H2O)6] + 3ClFeCl3(H2O)6 + 3H2SO4 F2!SO4"3 # $ %2O # 3C&
'F2!SO4"3 # 4SCN( 'F2!SCN"3)#3 # SO4
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[Fe(H2O)6 ]+2 + 6KCN
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[Cu(OH2)6 ]2+ + EDTA BCu(EDTA)]2+ .6H2O
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[Cu(OH2)6 ]2++ Na2Cr2O4
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[Cu(C2O4) ] + EDTA [Cu(EDTA)] 2- + C2O42 Co+ 6H2O [Co(OH2) ] + Cl2 [Co(OH2)6 ]3++ KCN [Co(CN) ] 3+ + K + 6H2O
Fe[KCN)6]2++6H2O
[Cu(C2O4) ] + 6H2O + Na
-" reparación de Complejos inertes 2 una solución preparada del complejo ferricianuro de potasio( agregarle gramos de #aCl 2 una solución preparada del complejo ferricianuro de potasio agregarle gotas del ligante amin
CUESTIONARIO 1. E*+&, +/0 &/ 6/7+&/ / 6/&/09/ /;0/ / La mayoria de los iones complejos estan formados por elementos de transicion( son aquellos que los niveles de energia p no estan llenos de electrones. or lo tanto esta caracteristica los $acen coloreados. De $ec$o( muc$os de estos iones estan formados por compuestos organicos con dobles enlaces que los $acen coloreados.
2. F/07& & 66,/ 6/00+/9,; +0 6/7+&/ &<=,& 6/7; & ;=,&,99 9 &/ 6/7+&/ ,0;. F97; & 0+; 6/ & 6/;; 9 >/076,? 9 &/ 6/7+&/ •
CuSO4 + 6H2O
CuSO4 .6H2O
CuSO4 .6H2O+ NaCl
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NASO4 + CuCl
FeCl3+ 6H2O [Fe(H2O)6] + 3ClFeCl3(H2O)6 + 3H2SO4 F2!SO4"3 # $ %2O # 3C&
'F2!SO4"3 # 4SCN( 'F2!SCN"3)#3 # SO4
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[Fe(H2O)6 ]+2 + 6KCN
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[Cu(OH2)6 ]2+ + EDTA BCu(EDTA)]2+ .6H2O
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[Cu(OH2)6 ]2++ Na2Cr2O4
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[Cu(C2O4) ] + EDTA [Cu(EDTA)] 2- + C2O42 Co+ 6H2O [Co(OH2) ] + Cl2 [Co(OH2)6 ]3++ KCN [Co(CN) ] 3+ + K + 6H2O
Fe[KCN)6]2++6H2O
[Cu(C2O4) ] + 6H2O + Na
3. C/7; +/0 ; ,7+/0;; 9;07,0 / /&/ & ;07/9,<7,6 ,/ 97< & 6,;,6 9 &/ 6/7+&/ 9 6//09,6,? )studia la velocidad con que se llevan a cabo las reacciones de formación de complejos( y sus mecanismos de reacción. Desde el punto de vista de la cinética( los complejos de coordinación pueden dividirse en Labiles e inertes. porque cuando determinamos termodinámica de los compuestos de coordinación se re?eren a calcular modi?caciones de energ*a entre productos y reactivos. ero también al calcular la cinética de los complejos de coordinación se re?eren a calcular las modi?caciones en la energ*a del complejo activado.
4. D@ 0 9 6;,6,? +0 &/ 6/7+;/ 9 6//09,6,? La energ*a de activación !)a"( en qu*mica y biolog*a es la energ*a m*nima que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La energ*a de activación suele utilizarse para denominar la energ*a m*nima necesaria para que se produzca una reacción qu*mica dada. ara que ocurra una reacción entre dos moléculas( éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energ*a m*nima. 2 medida que las moléculas se apro'iman( sus nubes de electrones se repelen. )sto requiere energ*a !energ*a de activación" y proviene de la energ*a térmica del sistema( es decir la suma de la energ*a traslacional( vibracional( etcétera de cada molécula. i la energ*a es su?ciente( se vence la repulsión y las moléculas se apro'iman lo su?ciente para que se produzca una reordenación de los enlaces de las moléculas. La ecuación de
2rr$enius proporciona la base cuantitativa de la relación entre la energ*a de activación y la velocidad a la que se produce la reacción. )l estudio de las velocidades de reacción se denomina cinética qu*mica. En ejemplo particular es el que se da en la combustión de una sustancia. or s* solos el combustible y el comburente no producen fuego( es necesario un primer aporte de energ*a para iniciar la combustión autosostenida. Ena pequeAa cantidad de calor aportada puede bastar para que se desencadene una combustión( $aciendo la energ*a calórica aportada el papel de energ*a de activación y por eso a veces a la energ*a de activación se la llama entalp*a de activación
5. E;=&6 & +0,6,+& >/0;& 9=,&,99 9 & ;/0 9 &6 &6, 6/7/ 9 & ;/0 9& 67+/ 60,;&,/
TEORA DE ENLACE VALENCIA La teor*a del enlace de valencia es principalmente un avance geométrico sobre una estructura de LeFis. -ásicamente se basa en la idea de que varios orbitales atómicos diferentes pueden combinarse de manera lineal !esto es siguiendo las operaciones del álgebra lineal" para formar orbitales $*bridos de iguales energ*as y con una disposición particular en el espacio. )n pocas palabras esta teor*a establece que un enlace qu*mico se forma cuando se combinan de manera lineal orbitales de diferentes átomos en determinadas regiones del espacio( sin embargo se distingue de la teor*a de orbitales moleculares en que la teor*a del enlace de valencia considera a los electrones como pertenecientes a cada átomo en particular. ara su comprensión es necesario tener en cuenta que ,nicamente interesarán los orbitales más e'teriores de la estructura atómica( y que en la forma espacial que adquieren se ven favorecidas aquellas estructuras de $ibridación que ma'imizan las interacciones para formar enlaces( esto es( que aumentan el solapamiento o traslape de orbitales. La teor*a del enlace de valencia forma parte y complementa a la teor*a de orbitales moleculares. La teor*a de orbitales
moleculares puede predecir propiedades magnéticas !diamagnetismo y paramagnetismo" de una forma más directa( aunque la teor*a de enlace de valencia en una forma complicada genera los mismos resultados.
TEORA DEL CAMPO CRISTALINO )sta teor*a considera sólo la geometr*a de los orbitales d de un catión central y su interacción con unos ligantes considerados como cargas negativas puntuales. eg,n este modelo los ligandos son atra*dos por la carga positiva del metal( pero al apro'imarse generan repulsiones sobre los electrones d del catión deformando los orbitales en los que estos se encuentran. En orbital deformado presenta una mayor energ*a que uno con su forma GnaturalG por lo que los electrones tienden a ocupar posiciones en los orbitales GnativosG siempre que resulte posible( esto es siempre que la diferencia de energ*a entre los orbitales de mayor y los de menor energ*a no sea menor que la energ*a de apareamiento debida a la repulsión de los electrones en un mismo orbital. De acuerdo a este modelo la cantidad de electrones en condiciones de esp*n apareado o desapareado( son las responsables de las propiedades magnéticas de los complejos.
