Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 (III)11 de Mayo del 2017
I.
INTRODUCCIÓN
Los metales de transición tienen una tendencia particular a formar iones complejos, que a su vez se combinan con otros iones complejos para formar compuestos de coordinación. Un compuesto de coordinación es una especie neutra que contiene uno o más iones complejos. Un grupo grupo de releva relevante nte import importanc ancia ia son los compl complejo ejos s de coordi coordinac nación ión descri descritos tos por primera primera vez por Werner, Werner, en181, en181, consistió consistió fundamentalme fundamentalmente nte en considera considerarr que !ab"a !ab"a más de una valencia, o atomicidad, que pod"a e#!ibir simultáneamente un átomo. $e !a demost demostrad rado o que que los compue compuesto stos s de coordi coordinac nación ión del cobal cobalto to %&&&' %&&&' son ideale ideales s para para el trabaj trabajo o
de la
qu"mi qu"mica ca inorgá inorgánic nica, a, debid debido o a la natura naturalez leza a inerte inerte del
ion d
6
,
(a
que se someten a las reacciones de intercambio de ligandos mu( lentamente comparado con otros metales de transición. Los compuestos de coordinación de )o %&&&', que fueron los primeros estudiados, son dif"ciles de obtener, puesto que son menos estables que los de )o %&&'. *l )o %&&&' dispone de +e en los orbitales -d, ello !ace que el desdoblamiento de esos orbitales en función de la interacción con los ligandos, grupos con pares de e solitarios, permita saltos electrónicos para absorción de energ"a luminosa en el espectro visible, que provoca que el compuesto tome colores complementarios espectaculares. *L )o%&&&' muestra muestra una especial afinidad afinidad por las donaciones donaciones de nitrógeno ( la ma(or"a ma(or"a de sus complejos contienen amoniaco, aminas, grupos nitro o grupos $) con enlace de nitrógeno, as" como los iones !alogenuros ( mol/culas de agua. *l objeti jetiv vo de este ste labo labora rato tori rio o es al menos enos sinte inteti tiza zarr el 0 de cloru loruro ro de pentaaminclorocobalto %&&&', el cual !a sido preparado por una serie de pasos, dentro ellos se encuentra el calentamiento de complejos de cobalto %&&&', ( el tratamiento de estos mismos complejos complejos previos previos con amoniaco acuoso seguido de de un calentamiento con ácido clor!"drico en este caso se utilizará utili zará una s"ntesis que se resume en la siguiente reacción2
II.
PARTE RTE EXPERIMENTAL
Paso 1 Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 1
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
3esamos 1.4 56)l %$'
se agregó 10 ml de 5- %a.c.' La función de adicionar 56)l ( 5- es de un buffer o amortiguador, juntos formarán un equilibrio mu( desplazado !acia la derec!a, as" garantizando un gran e#ceso de ligandos am"n %5-'. 56)l %$' ? 5- %a.c' 56)l %$'
5- %a.c'
$e formaron una suspensión de color marrón
$eguidamente se a7adió - g de )o)l %s'.+59%$', bajo agitación.
:urante el proceso se formó las semi reacciones2 56)l %$' ; 5- %a.c' ; )o)l+59%$' <)o%59'+ =; ; - 5-%a.c'
<)o%59'+ =; ;)l ; 56
<)o%59'%5-'4 =; ; 459
$e puede apreciar que al a7adir 59 la solución efervece debido a la PASO 2: liberación de 9%g' ,producido por la descomposición del $e le agrego >.4 ml de 59 %l' -0 59 ,a su vez forma un intermediario <)o %5-'4%59=;- de color $emi reacción rojizo obtenido por ; ; 5)l a la mezcla !idrolisis básica ,o#idando <)o %59'%5-'4 = ; 59 <)o %5-'4)uando %59'= se ; a7ade 95 ; esta precipita. @qu" elel coionacloruro co;tratara de ingresar a la esfera de $e a7adió 5)l %c.c.' >.4 ml coordinación ( desplazar a la mol/cula de agua, pero debido a que el agua es un ligando más fuerte que el cloro no podrá desplazarla, por eso se requiere de AB ( alta <)l= para que este Complejos Octaédricos de Cobalto (III) desplazamiento ocurra. pág. 2
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
$e obtiene una solución de color morado.
La solución se calentó a 84B), si nos e#cedi/ramos de AB ) esta formar"a otro complejo, esta AB nos permitió la sustitución del ligando acuo por ligando cloro, obteniendo nuestro producto en estado acuoso de color fucsia. $emi reacción <)o %5-'4%59=%s';-;5)l %c.c.'
<)o %5-'4)l=%s';-; 59 ;5;
Paso 3: Cinalmente le a7adimos agua !elada para bajar la solubilidad ( forzar la precipitación, $e !ace el lavado .4 ml de 5)l %a.c' !elado a + D va arrastrar el agua ( los iones amonio. Lavamos con *tanol !elado para arrastrar el agua ( ácidos clor!"dricos. :ejamos secar en la lámpara
9btuvimos cristales <)o %5-'4)l=%s';-
III.
CÁLCULOS a Emero de moles2 •
CoCl2 . 6 H 2 O 2
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 3
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
M =3 gr
•
(
1 mol
mol 237.95 gr
)
=0.0126
5)l %cc'2 Dolaridad en un litro2
(
M =
37 100
x
1.19 gr
ml
x
1000 ml 1 L
)
=12.0630
36.5
*n > ml2 1.0+-0 D en 1000 ml F D >.4 ml F G 0.006> La molaridad en > ml de 5)l %cc' es de 0.0866 molar. •
H 2 O2 al -0
Dolaridad en un litro2 30 1.11 gr 1000 ml x x 100 1 L ml = 9.7941 M =
(
)
34
*n 4 ml2 .>61 D en 1000 ml F D 4 ml F G 0.068>
•
NH 3 2
Dolaridad en un litro2
(
M =
29 100
x
0.00073
gr
ml
x
1000 ml 1 L
17
)
= 0.0124
*n 10 ml2
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 4
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
0.016 D 1000 ml F D 10 ml −6 FG 1.24 x 10 •
NH 4 Cl :
M =1.5 gr
( ) 1 mol
mol 53.5 gr
= 0.02803
b Hendimiento teórico2 2 CoCl 2 .6 H 2 O =2 [ CoCl ( NH 3 )5 ] Cl2
X =
1.5 gr
mol 237.95 gr
x
1( molesde producto ) 1( moles dereactante )
x 250.5 = 1.5791 gr
3ara 1 mol2 1.4>1 gr $alieron moles2 3.15 gr c
Hendimiento total2 Rendimiento =
IV.
2.74 3.15
x 100 =86.98
DISCUSION DE RESULTADOS •
*l
rendimiento de la s"ntesis realizada nos dio un resultado de 8+.8 de
nuestro producto obtenido, lo que equivale decir, que el producto no se obtuvo en su totalidad en comparación con el rendimiento teórico, debido a que parte del producto se perdió al agitar manualmente el vaso donde se encontraba la solución, (a que salpicaba a las paredes e#teriores del vaso precipitado. uestro rendimiento tambi/n fue afectado al a7adir solo >.4 ml de 5)l disminu(endo la posibilidad de obtener más iones complejos afectando nuestro rendimiento final, (a que comparando el rendimiento con otro grupo al agregar ma(or cantidad de
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 5
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
5)l su rendimiento es ma(or. @ su vez no se puede asumir que se perdió parte •
de la muestra en cada reacción. @ partir del *spectro UII&$ de <)o)l%5-'4=)l obtenido con longitudes de onda de2 -+-.-0- nm ( 4-1.>18 nm se procede a calcular la determinación del 10:q, a trav/s de los siguientes m/todos 2
Figura N ° 1. UV −VIS [ CoCl ( NH 3)5 ] Cl 2 enaguadestilada
Teoría del color
λ !"#
Co$or a%sor%&'o A"ar&$$o*)(r'(
4-1.>18
λ !"#
Co$or o%s(r)a'o +,-s&a
-+-.-0-
abla N°1. !s (nm) de absorci"n con sus respecti#os colores emitidos .
$eterminaci"n de la ma%nitud del 1&$': <)o %5-'4)l= ;-
!má#. G4-1.>18 nm G18 80+.+1
−1
cm
,-s&a
J*G !cʋ G
J*G-.>-8#
J*G%
%
−27 6.6256 x 10 erg.s
−12 10
3.738 x 10
−12
" o=10 #$=227.5
•
erg.
erg.'%
¿ %
10
3 x 10
cm ¿ % s
18 806.961 cm
−1
¿
ara un i"n complejo −7 10
erg. '%
23
6.02 x 10
iones ¿ G mol
227.5
! mol
! =19 002.64 cm−1 mol
La teor"a del color nos sirve para estimar a trav/s del color en que bandas de absorción se encontrar"a nuestro complejo, para lo cual encontramos
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 6
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
coincidencias en los colores ( en las longitudes de ondas de nuestro complejo sintetizado % <)o)l%5-'4=)l' , tambi/n calculamos el valor del 10 :q utilizando la longitud má#ima de absorción, sin embargo no es e#acto porque cuando tenemos
−¿¿
más de 1
e
en los orbitales d (a no es mu( Etil ( lo podemos verificar en
nuestro resultado del 10 :q. •
)uando tenemos más de
−¿¿ e
s
usamos el m/todo de campo de ligandos del
diagrama A$. Método del campo de los ligandos a través del diagrama T-S NH 3
¿
Co ¿
¿
, campo fuerte 6
Con%iguraci&nd =¿
¿
−1
'1=531.718 nm( 18 806.961 cm
−1
'2=363.303 nm( 27525.233 cm ' 1 '1 / ) =
' 2 '2 / ) "o/ )
=0.683
25
2/
30
31
'1 / ) -
6
8
8.>
'2 / ) -4
-+
61
6
'1 / '2 0.+4
0.++
0.+8
0.+8
+
-
>
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 7
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
' 1 )
= 28.7 ( )=655.295
' 2 )
= 42 ( )=655.363
"o )
KG+44.-
= 31 " o=20 315.2 cm− ⇨
•
1
*ste m/todo nos permite estimar el valor del 10 :q, (a que en nuestro espectro
NH 3
¿
UII&$ nos indica que tenemos bandas de absorción ( siendo el complejo
Co ¿
¿ ¿ ¿
de campo fuerte se !izo los respectivos cálculos con el lado derec!o del diagrama A$ que observamos en la figura B, de esa manera se obtuvo un 10:q más apro#imado que en el m/todo de la teor"a del color. Método de Jorguensen " o= % . g . 10
3
−1
+3
NH 3
Cl
%
1.4
0.>8
g
18.
Co
[
]
" o= ( % NH . g ) + ( % Cl− . g ) x 10 1
3
3
" o=¿ 21 324 cm− 1
•
*ste m/todo nos sirve tambi/n para estimar el valor de 10:q para un complejo octa/drico como el que nosotros sintetizamos en el laboratorio
%<)o)l%5-'4=)l'
considerándolo como el producto de dos factores independientes. *stos valores
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 8
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
fueron tomados de una tabla que se encontró en la bibliograf"a. Iemos que el valor de 10 :q !allado con este m/todo es ma(or que el que !allamos con el m/todo •
anterior interpretándolo como un valor más apro#imado al valor real. $in embargo el tama7o del 10:q tambi/n se ve influenciado por el metal central (
NH 3
¿
los ligandos, analizando el complejo
Co ¿
¿ ¿ ¿
vemos que el
Co
+3
pertenece a 1ra
serie disminu(endo el tama7o de 10 :q, a su vez tiene su má#imo *.9 siendo
−¿¿
;-,por lo que a ma(or *.9 el metal es más deficiente en e
s
por ende tiene un
ma(or desdoblamiento atribu(/ndole un campo fuerte ( un tama7o grande del 10:q, a pesar de la influencia del metal la naturaleza de los ligandos tambi/n influ(en en el tama7o de 10 :q teniendo como ligandos el am"n% NH 3 ¿ ( el −1
cloruro% Cl ¿ vemos que el ligando am"n es de campo moderado ( el ligando cloruro es de campo d/bil, segEn la serie espectro qu"mica, disminu(endo el valor •
de 10 :q. Lo dic!o anteriormente se puede comprobar al comparar el valor de 10 :q del
NH 3
¿
Co ¿
¿ ¿ ¿
,este valor se encontró en la bibliograf"a, con el valor de 10 :q de nuestro
NH 3
¿
complejo sintetizado
Co ¿
¿ ¿ ¿
2
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 9
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
NH 3
¿
Co ¿
¿ ¿
21 324
−1
cm
"o ¿ NH 3
¿
Co ¿
¿ ¿
"o ¿
3odemos notar la diferencia de estos dos valores (a que se debe a que el ligando
NH 3
¿
cloruro influ(e disminu(endo el valor de 10:q del
•
Co ¿
¿ ¿ ¿
.
@ partir del espectro de &H obtenido la s"ntesis de
Figura N ° 3. F* − IR [ CoCl ( NH 3 )5 ] Cl2
V.
CONCLUSIONES
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 10
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
•
*l complejo fue sintetizado e#itosamente, obteniendo un rendimiento porcentual de
•
8+.8. :ebido a que el cobalto %&&&' presenta una alta afinidad por ligandos donde el nitrógeno sea capaz de compartir un par de electrones, entonces se a7ade amoniaco acuoso concentrado %5 -' en la s"ntesis de estos tipos de complejos ( se utiliza peró#ido de !idrógeno %59' con el fin de o#idar el cobalto %&&' a cobalto %&&&' ( poder llevar a cabo la s"ntesis del complejo pentaaminclorocobalto %&&&'.
•
*n medio alcalino el cobalto %&&' aparte de ser inestable es fácilmente o#idable a cobalto %&&&', esta valencia se estabiliza fácilmente por formación de complejos, se admite que esta estabilidad es debida a que al formarse el complejo con "ndice de coordinación seis, los 1 electrones donados por los + ligandos, unidos a los + electrones que le quedan al )o -; en estructura -d+ dan un total de 18 electrones, que dan una estructura estable de gas noble al complejo formado. *stos 18 electrones tienen un tipo de !ibridación d sp-, por lo resultan coloreados.
•
3ara evitar que se
forme productos no deseados como )o %95', )o9 se
adiciona 56) l ( 5- juntos forman una solución buffer, generando iones 5-?56; con desplazamiento a la izquierda, está garantizado que el 5 - en gran cantidad, permite que los cinco amin est/n en el producto deseado.
VI.
REERENCIAS ILIORAICAS
•
MMM.uam.es?departamentos?ciencias?qinorg?asignaturas?guionNe#pNenNqcaNinorgN
•
.008N0NCinal.pdf !ttp2??MMM.unep.edu?!ome?mcclurem?courses?c!m+?)obaltN)omple#es.pdf O3reparacion de compuestos inorgánicos en el laboratorioP
•
$c!lessinger, Q. Q. 1B edición en espa7ol 1+4
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 11
Lab. N° 1: Síntesis del cloruro de pentaaminclorocobalto (III)11 de Mayo del 2017
•
ORuimica de los compuestos de coordinaciónP
•
*ditorial Hevert/, *spa7a 180 ORuimica inorganica practica avanzadaP
• •
*ditorial Hevert/, Karcelona, 1++. !ttp2??MMM.!eurema.com?RQ0.!tm?complejosdeco.es :aniel *. Kacelo. Ru"mica de coordinación.
en
l"nea=
T!ttp2??MMM.suagm.edu?umet?paginas?dbacelo?c!em-11?&norg)9D3L*S9$clase 0-.pdf
Complejos Octaédricos de Cobalto (III)
pág. 12
