UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS – UFSCAR Departamento de Química QUIMICA DOS ELEMENOS DE RANSI!ÃO E"#ERIMENAL #ro$% & A'(ir )ati*ta
Sínte*e e Caracteri(a+,o do C'oreto de -e.aminco/a'to 0III1
Nome
R%A%
Eric C2i/ana Ferreira Muri'o D8A/ru((o #ai.
345676 34793: S,o Car'o*; 9< de A/ri' de :49<
9
Introdução
Comp'e.o* met='ico* t>m um pape' centra' na ?uímica inor@nica; e*pecia'mente para o* e'emento* do /'oco d % Ne**e conte.to; 'eBianamente; um comp'e.o *i@ni$ica e**e =tomo met='ico centra' rodeado por um conunto de 'i@ante*; ?ue; por *ua Be(; *,o íon* ou mo'cu'a* com e.i*t>ncia independente% = criterio*amente; di(*e ?ue um comp'e.o o produto de uma rea+,o entre uma /a*e de LeGi*; compo*to doador de den*idade e'etrHnica; e um =cido de LeGi*; um compo*to com $acu'dade e'etrHnica 9:J% O co/a'to; de *ím/o'o Co; nKmero atHmico :5; ma**a atHmica 37;6u e ponto de $u*,o 9<64 C; um con2ecido meta' de tran*i+,o ?ue d= nome ao *eu @rupo na ta/e'a peridica; o @rupo 6 ou VIII)% comumente encontrado na nature(a a**ociado ao ar*>nio; no* minrio* con2ecida* como& co/a'tita; CoA*SP E*ma'tita; CoA* P e Eritrita; Co0A*O<1:%7-:O; a'm de *er uma impure(a recorrente em minrio* de $erro; prata; ní?ue'; c2um/o e co/re% E'e caracteri(ado por *er um meta' duro; pouco $erroma@ntico; ?ue/radi+o e de co'ora+,o cin(aa+o; com uma tona'idade 'eBemente a(u'ada% * e'tron* de*empare'2ado*% Em para'e'o; ?uando em *eu e*tado de o.ida+,o 0III1; e'e d e a**ume nen2um e'tron de*empare'2ado $rente a 'i@ante* de campo* $orte e ?uatro; ?uando $rente a 'i@ante* de campo $raco% B='ido de*tacar; *o/ e**a tica; ?ue ?uando o no. do co/a'to 0II1 e'e tem campo mai* $raco ?ue ?uando comparado com o co/a'to 0III1% Em ap'ica+Te*; e**e meta' uti'i(ado; por e.emp'o; como componente atiBo na compo*i+,o de *ecante* para pintura em 'eo *o/re te'a; atuando no re$ino de petr'eo e outro* proce**o* ?uímico*; *endo componente da 'i@a do A'nico ?ue uti'i(ado na $a/rica+,o de arte$ato* ma@ntico*% Forma 'i@a com cromo e tun@*t>nio ?ue por *ua Be( uti'i(ado em o/eto* Bariado*; em $un+,o de *ua* re*i*t>ncia* trmica* e mecnica*% O 4Co u*ado no em radio@ra$ia e em radioterapia por *er uma potente $onte raio* @ama% -e.aminco/a'to 0III1 c'oreto; o compo*to ?uímico com a $rmu'a Co 0N- 1J C' % E*te compo*to de coordena+,o con*iderado um ar?utipo comp'e.o de erner; em 2omena@em ao pioneiro da ?uímica de coordena+,o; A'$red erner % E*te *a' compo*to de Co 0N-1J tri c=tion* com tr>* C' nion*% O termo ammine re$ere*e a amnia em *eu* comp'e.o* de meta'; e o pre$i.o 2e. 0@re@o& *ei*1 indica ?ue e.i*tem *ei* amHnia* por c=tion% 99J Ori@ina'mente e*te compo*to $oi de*crito como um 'uteo 0'atim& amare'o1 comp'e.o; ma* e*te nome $oi de*cartado como ?uímica moderna con*idera cor meno* importante do ?ue a e*trutura mo'ecu'ar% 99J Co 0N-1J um componente de a'@un* e*truturai* /io'o@ia mtodo* 0e*pecia'mente para o ADN ou ARN ; em ?ue o* íon* po*itiBo* e*ta/i'i(ar a e*trutura terci=ria da e*trutura de $o*$ato1; para audar a re*o'Ber a* *ua* e*trutura* por cri*ta'o@ra$ia de raio*" 3 J ou por re**onncia ma@ntica nuc'ear % No *i*tema /io'@ico; o* contra íon* ?ue mai* proBaBe'mente *er M@: ; ma* o* =tomo* pe*ado* de co/a'to 0ou; por Be(e*; Iridium; como no #D) :WIS1 proporcionar e*pa'2amento anma'o a re*o'Ber o pro/'ema de $a*e e produ(ir um mapa de den*idade de e'tron* da e*trutura% 99J :
A e*pectro*copia de in$raBerme'2o 0e*pectro*copia IV1 um tipo de e*pectro*copia de a/*or+,o a ?ua' *e u*a a re@i,o do in$raBerme'2o do e*pectro e'etroma@ntico% E'a *e /a*eia no $ato de ?ue a* 'i@a+Te* ?uímica* da* *u/*tancia* po**uem $re?u>ncia* de Bi/ra+Te* e*peci$ica* a* ?uai* corre*pondem a níBei* de ener@ia da mo'cu'a; denominado*; ne**e ca*o; de níBei* Bi/racionai*% ai* $re?u>ncia* dependem da $orma da *uper$ície de ener@ia potencia' da mo'cu'a; da @eometria mo'ecu'ar; da* ma**a* do* =tomo* e eBentua'mente do acop'amento Bi/raciona'% 9:J A e*pectro*copia no u'traBio'eta Bi*íBe' 0UVXVIS1 enBo'Be a e*pectro*copia de $ton* 0e*pectro$otometria1% E'a uti'i(a 'u( na $ai.a do Bi*íBe'; do u'traBio'eta 0UV1 pr.imo e do in$raBerme'2o pr.imo% Ne**a* $ai.a* de ener@ia a* mo'cu'a* *o$rem tran*i+Te* 99J e'etrHnica* mo'ecu'are*% A* radia+Te* ?ue compreendem o* comprimento* de onda ?ue e*t,o entre 964 nm e 744 nm *,o c'a**icamente con2ecida* como a?ue'a* ?ue promoBem tran*i+Te* e'etrHnica*% E'a* *,o e*tudada* em níBei* ?untico* e; de**a $orma; a**umem Ba'ore* di*creto* de comprimento* de onda e; a**im; Ba'ore* di*creto* de ener@ia 3J% ran*i+Te* tem aumento de ener@ia con$orme 2= maior gap de ener@ia entre o* or/itai* 'i@ante* e anti'i@ante*; de**a maneira; a pre*en+a de e'tron* n,o 'i@ado* aumentam a po**i/i'idade de tran*i+,o e'etrHnica; ta' como a pre*en+a de e'tron* mai* $racamente 'i@ado*; como e'tron* de 'i@a+Te* pi% Ou *ea; o* e'tron* pre*ente* em 'i@a+,o *i@ma *,o mai* $ortemente 'i@ado* e cau*ar tran*i+Te* de**e* e'tron* e.i@e maior ?uantidade de ener@ia; i**o ; menore* comprimento* de onda 3J% A condutiBidade e'trica de uma *o'u+,o depende da concentra+,o de *o'uto; do nKmero de car@a* pre*ente* e do *o'Bente uti'i(ado% U*ando condutiBidade* mo'are* e mantendo a concentra+,o con*tante; o nKmero de car@a e.i*tente* em um comp'e.o pode *er dedu(ido por compara+,o com dado* ta/e'ado* 5J% A c'u'a um do* e'emento* mai* importante* de um *i*tema de condutiBidade% )a*icamente; e'a con*i*te em dua* p'aca* met='ica* cua* =rea* e a* di*tncia* *,o preci*amente $i.ada*; montada* numa caBidade con*truída em materia' i*o'ante; Bidro ou p'=*tico% E**a caBidade *erBe a de'inear um Bo'ume con*tante do 'í?uido a medir% A medida con*i*te em determinar a re*i*t>ncia e'trica de um *e@uimento da *o'u+,o entre doi* e'etrodo* em metai* ino.id=Bei*; @era'mente p'atina; e *,o reBe*tida* por um dep*ito ne@ro de p'atina% E**e dep*ito poro*o 'imita o* de$eito* da po'ari(a+,o 5J A atra+,o ou repu'*,o a um campo ma@ntico pode *er medida pe'a mudan+a no pe*o aparente de uma amo*tra ?uando o campo ma@ntico 'i@ado a uma Y/a'an+a de WouZ[% A mudan+a o/*erBada em pe*o aparente da amo*tra o re*u'tado 'í?uido de um termo parama@ntico re'acionado ao* e'tron* de*empare'2ado* e um termo diama@ntico comum a toda a matria% Se o* e'tron* de*empare'2ado* e*t,o pre*ente*; o termo parama@ntico norma'mente muito maior do ?ue a contri/ui+,o diama@ntica% A For+a *o/re a amo*tra proporciona' ao @radiente do campo ma@nticoP a**im; a amo*tra proeta*e do campo 0'o@o ?ue e'a $or *ueita a uma @radiente de campo1% A medida produ( um Ba'or para a *u*cepti/i'idade ma@ntica ?ue deBe *er corri@ido pe'o diama@neti*mo; por meio de medida* em amo*tra* com popu'a+,o *imi'ar de e'tron* tota'; ma* *em e'tron* de*empare'2ado* 9J% Procedimento Experimental Utilizados Materiais e Reagentes:
)ec\er #i**eta com =@ua de*ti'ada )ico de )un*en e'a de amianto #roBeta de :3mL #ipeta @raduada de 94mL Funi' de )^c2ner #ape' $i'tro Vidro re'@io
]@ua de*ti'ada C'oreto de amHnio C'oreto de Co/a'to 0II1 2e.a2idratdo CarB,o atiBo -idr.ido de amHnio #%A% We'o #ero.ido de 2idro@>nio 4_ ]cido C'orídrico 4;34 mo'XL ]cido C'orídrico conc%
Síntese do complexo cloreto de hexaamincobaltoIII! " #$o%&'!()$l'
Em copo de )ec\er de :34 mL contendo 6;4 mL de =@ua de*ti'ada; adicionou*e <;44: @ de c'oreto de amHnio e a?ueceu*e a *o'u+,o cuidado*amente com au.í'io de /ico de )un*en e te'a de amianto; adicionando*e; no momento do início da $erBura; ;44< @ de c'oreto de co/a'to 0II1 2e.a2idratado% ` *o'u+,o ainda ?uente; adicionou*e 4;:67 @ de carB,o atiBo; com po*terior re*$riamento do recipiente da *o'u+,o por meio de =@ua corrente% ran*$eriu*e; por meio de proBeta de :3 mL; 93 mL de *o'u+,o concentrada de 2idr.ido de amHnio; e co'ocou*e o *i*tema em /an2o de @e'o durante 93 minuto*; com po*terior adi+,o; com au.í'io de pipeta @raduada de 94 mL; de 7;4 mL de per.ido de 2idro@>nio a 4_% O *i*tema $oi a?uecido em te'a de amianto e /ico de )un*en at mudan+a de co'ora+,o e $oi co'ocado em /an2o de @e'o noBamente; por :4 minuto*; e $i'trado; B=cuo; em $uni' de )^c2ner com pape' de $i'tro% O $i'tro com o precipitado o/tido $oi tran*$erido para copo de )ec\er de :34 mL contendo 34 mL de =cido c'orídrico 4;34 mo'%L 9; di'uindo*e o precipitado; com po*terior remo+,o do pape' de $i'tro% E**a noBa *o'u+,o $oi a?uecida pe'o me*mo mtodo at a e/u'i+,o e $i'trado; B=cuo em $uni' de )^c2ner; ainda a ?uente% Ao $i'trado adicionou*e 5;4 mL de =cido c'orídrico concentrado e dei.ou*e o *i*tema em /an2o de @e'o por 4 minuto*; $i'trandoa em *e@uida% O produto *'ido o/tido em pape' de $i'tro $oi a'ocado em Bidro de re'@io; identi$icado e dei.ado para *ecar durante uma *emana% O rendimento o/tido $oi de :6_ Medidas de conduti*idade molar
Foi preparada *o'u+,o do comp'e.o em =@ua de*ti'ada; na concentra+,o 9.94 % e*tou*e inicia'mente a condutiBidade do *o'Bente; e em *e@uida; te*tou*e a condutiBidade do comp'e.o; com a *u/mer*,o do* e'etrodo* do condutiBímetro na *o'u+,o e anotou*e o Ba'or o/tido pe'o e?uipamento% Espectroscopia de absorção na região do In+ra*ermelho
O* e*pectro* Bi/racionai* na re@i,o do in$raBerme'2o $oram o/tido*; na re@i,o entre <444 e :44 cm9; uti'i(ando*e pa*ti'2a* de )r com a* amo*tra* do* comp'e.o*% Ane.o* da $i@ura no $ina' do re'atrio% Espectro+otometria de absorção na região do U,",is
#reparou*e *o'u+Te* do* comp'e.o* em =@ua de*ti'ada; em concentra+,o 9.94 : mo'%L9% O te*te $oi rea'i(ado pe'o tcnico de 'a/oratrio% Susceptibilidade magn-tica
Compactou*e 9;3 a 9;6 cm de amo*tra em capi'ar; determinou*e a ma**a da amo*tra por compara+,o entre ma**a do capi'ar Ba(io e capi'ar com amo*tra compi'ada; introdu(indo*e o capi'ar no e?uipamento% O Ba'or o/tido $oi ap'icado em $rmu'a para determina+,o da *u*cepti/i'idade ma@ntica do compo*to% A* $rmu'a* uti'i(ada* para c='cu'o do nKmero de e'tron* de*empare'2ado* $oram& i
b mb @%MM
i
0bm%1 9X:
ii
n0n:1J9X:
onde& b @ Su*cepti/i'idade em @rama* b m Su*cepti/i'idade mo'ar MM ma**a mo'ar do compo*to momento ma@ntico con*tante de corre+,o temperatura termodinmica nnKmero de e'tron* de*empare'2ado* $loreto de hexaamincobaltoIII! " #$o%&'!()$l'.
A *ínte*e rea'i(a $oi /em *ucedida; o/tendo*e um *'ido 'arana ?ue e*t=Be' ao am/iente; e com um rendimento de :6_% A rea+,o ?uímica /a'anceada enBo'Bida a *e@uinte&
Síntese
A *ínte*e at ?ue o/teBe um rendimento ra(o=Be'; em torno de :6_% No procedimento $oi u*ado carB,o atiBo; e*te uti'i(ado para aumentar o @rau de pure(a do compo*to; e'e ne**e ca*o $oi u*ado para ad*orBer a* impure(a*; e'e tam/m pode atuar como cata'i*ador na rea+,o; e a temperatura $oi mantida 4C deBido ao ponto de e/u'i+,o da amHnia 0'i@ante do proce**o1; ou *ea; temperatura* acima de 4 proBocariam a eBapora+,o da amHnia do meio reaciona'% A adi+,o de =cido c'orídrico concentrado proporciona o aumento da $or+a iHnica e $aBorece a precipita+,o do* cri*tai* de c'oreto de 2e.aminco/a'to 0III1% Espectrometria de absorção na região do In+ra*ermelho
)a*icamente; o* tipo* de Bi/ra+,o ?ue *,o o/*erBada* no in$raBerme'2o *,o denominado* por& 0i1 E*tiramento; ?ue pode *er *imtrico ou a**imtrico ou 0ii1 De$orma+,o; ?ue diBidido em $'e.,o; te*oura; /a'an+o; o*ci'a+,o e tor+,o% Como o* níBei* ener@tico*; ?uanti(ado*; nece**itam de uma radia+,o com $re?u>ncia determinada para ocorrer; e**a $re?u>ncia deBe o*ci'ar com a $re?u>ncia de o*ci'a+,o da 'i@a+,o% De**a maneira; ?uanto mai* curta uma 'i@a+,o; maior a $re?u>ncia; maior o nKmero de onda e maior a ener@ia da radia+,o a *er incidida 3J%
Fi@ura9& E*pectro In$raBerme'2o do C'oreto de -e.aminco/a'to% Crdito*& 2ttp&XX*d/*%d/%ai*t%@o%pX
Uti'i(ando a teoria de @rupo; po**íBe' identi$icar o nKmero de /anda* po**íBei*; atiBa* e n,o atiBa*; a'm de *e poder preBer e*trutura de compo*to*; deBido ao *eu @rupo pontua'% E**a* in$orma+Te*; deBem *er uti'i(ada* unto com o* dado* o/tido*; partir de e*pectro* de a/*or+,o no in$raBerme'2o; para caracteri(a+,o de compo*to*% #ara uti'i(a+,o de**a teoria; nece**=rio ?ue *e ap'i?ue a* *e@uinte* $rmu'a* e re'a+Te*& Opera+Te* #rpria* ftota' Ur 09: co*g1 ftran*'aciona' 09: co*g1 fRotaciona' 09: co*g1 fVi/raciona' 0Ur:1 09: co*g1 Opera+Te* Imprpria* ftota' Ur 09: co*g1 fran*'aciona' 09: co*g1 fRotaciona' 09: co*g1 fVi/raciona' Ur 09: co*g1
Repre*enta+,o RedutíBe' ftota' fran*'aciona' fRotaciona' fVi/raciona' hRotaciona' Repre*enta+,o IrredutíBe'
MoBimento
i 09X21 j nr fi ftota' i 09X21 j nr fi ftran*'aciona' i 09X21 j nr fi frotaciona'
hn hN hran*'%
i 09X21 j nr fi fBi/raciona' Em compara+,o com o ane.o 9; o/*erBa*e ?ue o pico na re@i,o <<4 cm 9; re$erente a /anda de e*tiramento N-; no o/tido; e**a re@i,o *e encontra em :39;6% #e'a ap'ica+,o da teoria de @rupo; e'e pertence ao @rupo pontua' O2 0octadrico1; e o comp'e.o deBe po**ui a* *e@uinte* /anda* atiBa* no in$raBerme'2o& E*tiramento& 9u e De$orma+,o& 9u% Espectroscopia de absorção na região ultra*ioleta1*isí*el.
O apare'2o uti'i(ado para determina+,o da* /anda* c2amado e*pectro$otHmetro; ?ue compo*to por uma $onte de radia+,o UVBi*; um e*?uema de di$ra+,o de 'u(; um compartimento da amo*tra 0?ue de$ine um camin2o ptico1 e um detector J% #ara cada a/*or+,o o/tida em um e*pectro; 2= uma inten*idade e*pecí$ica; ?ue depende da concentra+,o; e ?ue caracterí*tica para cada compo*to% O a*pecto ?ue caracteri(a e**a a/*or+,o a a/*ortiBidade mo'ar; ?ue pode *er ca'cu'ada pe'o u*o da Lei de Lam/ert)eer J& Ak%/%c Onde& Aa/*or/ncia ka/*ortiBidade mo'ar /camin2o ptico cconcentra+,o da amo*tra% O ane.o :; da ana'i*e do compo*to C'oreto de -e.aminco/a'to 0III1; di**o'Bido em a@ua em uma concentra+,o de 9;44l 94 : mo'XL% No e*pectro de**e comp'e.o *,o o/*erBada* dua* /anda* dd e uma maior em um pico de :96nm ?ue proBaBe'mente do *o'Bente a@ua; na ?ua' a/*orBe ne**a re@i,o do UVVi*íBe'% A* /anda* dd *e d= por ?ue; como Co 0III1 d ; metade da* po**íBei* tran*i+Te* d= ori@em a tran*i+Te* de or/itai* ?ue re*u'tam em um aumento 'í?uido de repu'*,o e'trone'tron% O/*erBa*e ?ue *,o po**íBei* tran*i+Te* proi/ida* por *pin; no entanto; e**a* n,o tem inten*idade con*ider=Be'% O* comprimento* de onda principai* o/tido*; ta' como a* a/*ortiBidade* mo'are* ca'cu'ada* e a* tran*i+Te* a ?ue *e re$erem e*t,o de*crita* em& 34 nm 2 <4 mo'%@%cm 9 9A9@ 9:@ <53 nm 2 <5 mo'%@%cm 9 9A9@ 99@ $onduti*idade molar
A condutiBidade mo'ar do comp'e.o *e apre*entou em Ba'ore* dentro do erro permitido para o *o'Bente; uma Be( ?ue *e o/teBe m39<;3 S%cm 9 a temperatura am/iente; ?ue em =@ua *i@ni$ica ?ue o compo*to um e'etr'ito um 9&% Susceptibilidade magn-tica
A di*tin+,o e.perimenta' entre comp'e.o* de *pin a'to e de *pin /ai.o e*t= /a*eada na determina+,o de *ua* propriedade* ma@ntica*% O* comp'e.o* *,o c'a**i$icado* como diama@ntico *e e'e* *,o repe'ido* por um campo ma@ntico; e como parama@ntico *e e'e* *,o atraído* pe'o campo ma@ntico% O procedimento $orneceu um Ba'or ne@atiBo de b @ ; ?ue n,o um Ba'or
ade?uado; uma Be( ?ue e**e* Ba'ore*; ?uando Berdadeiro*; *,o po*itiBo*% De**a maneira; atri/ui*e e**e erro ao $ato da amo*tra ainda apre*entar; no memento da pr=tica; umidade% A**im; a**ume*e e**e Ba'or; como 4 e; de**a $orma; po**uindo nen2uma e'tron de*empare'2ado; ou *ea um compo*to diama@ntico% $onclusão
#ortanto pe'o* re*u'tado* apre*entado* e comparado* pe'a 'iteratura; tem uma /a*e de ?ue a *ínte*e teBe >.ito; tanto pe'o rendimento; ?uanto pe'a* an='i*e* no in$raBerme'2o ?uanto no e*pectrHmetro% O $ato de u*ar di$erente* marca* de re@ente* e n,o *ou/ermo* a* reai* condi+Te* na ?ua' o e.perimento $oi rea'i(ado; di$icu'ta um pouco *ua *ínte*e; na ?ua' poderíamo* ter o/tido um rendimento maior% Re+erencias bibliogr3+icas
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