UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
DAVID CARVALHO DOS SANTOS FELIPE AZEVEDO BACCAN JOÃO MARCELO AUSTRILINO JOÃO PEDRO MARTINS KARINA ANDRESSA ALVES SEDANS MONITHELLE PEREIRA MACIEL
RELATÓRIO RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA
LONDRINA 2!"
DAVID CARVALHO DOS SANTOS FELIPE AZEVEDO BACCAN JOÃO MARCELO AUSTRILINO JOÃO PEDRO MARTINS KARINA ANDRESSA ALVES SEDANS MONITHELLE PEREIRA MACIEL
RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA Relatório apresentado à disciplina de Química Inorgânica, como requisito parcial de nota semestral, do curso superior de Engenharia de Materiais da Universidade Tecnológica ederal do !aran" # UT!R $ampus %ondrina& 'rientador( tevanato
LONDRINA 2!"
!ro)essora
*ra&
+lessandra
!# INTRODU$ÃO $ompostos de coordena-.o s.o mol/culas que possuem "tomos ani0nicos e metais da s/rie de transi-.o coordenados por um con1unto de ligantes, que possuem ao menos um par de el/trons livres para doar ao or2ital d do centro met"lico& Em um composto de coordena-.o o centro met"lico rece2e o par de el/trons livres do ligante, atuando como "cido de %e3is& Quando ocorre a apro4ima-.o do ligante ao centro met"lico h" um desdo2ramento do or2ital d, anteriormente degenerado, esse desdo2ramente nos )ornece um 56 *q, que / utili7ado para o c"lculo do comprimento de onda do comple4o& Quanto maior a energia de transi-.o e o desdo2ramento do campo cristalino menor ser" o comprimento de onda do comple4o& Quando seis ligantes se apro4imam atrav/s do v/rtice de um octaedro, os el/trons dos or2itais eg que apontam na dire-.o dos ligantes so)rem maior repuls.o dos or2itais t8g& + energia que separa os or2itais eg e t8g / denominada 9o, e sua magnitude est" diretamente relacionada com o tipo do metal, a carga do íon, do tipo de ligante e da geometria do comple4o& + magnitude do 9o / diretamente in)luenciada pela nature7a do ligante, ou se1a, di)erentes comple4os com o mesmo íon met"lico pode apresentar cores di)erentes& $om os ligantes coordenados ao mesmo centro met"lico, o2temos uma s/rie espectroquímica, ilustrada na )igura 5&
Figura 1: Série Espectroquímica
+s trans)er:ncias de carga do metal;ligante e do ligante;metal s.o derivadas das transi-
+ lu7 2ranca / composta por todos os comprimentos de onda do espectro visível, que vai de apro4imadamente =66 a >66 nm& Quando h" transi-.o de el/trons de um or2ital para outro ocorre a a2sor-.o de um comprimento de onda, que / utili7ado para a veri)ica-.o da colora-.o do comple4o atrav/s da roda de cores apresentada na )igura 8&
Figura 2: Roda de cores
$om a mudan-a de centro met"lico ou com a mudan-a do ligante, características como a energia de transi-.o 9o ou a nature7a do ligante podem con)erir ao comple4o di)erentes cores pela altera-.o do seu comprimento de onda de a2sor-.o& 's metais utili7ados como centros met"licos no e4perimento )oram o $o2alto?ll@, o $o2re ?ll@, o Aíquel ?ll@ e o erro ?lll@&
2# M%&'(')'*+, P,-&% ! 2#!# A '-+*%. (, /'- %. 0. 1,) (% /'-% !rimeiramente )oi;se adicionado 6,B gramas de sul)ato de co2re pentahidratado ?$u' = & BC 8'@ em um tu2o de ensaio, respeitando a seguinte rea-.o( ∆
$u'= ?s@ & BC8'
$u'= ?s@
+pós o aquecimento a "gua do composto evapora;se e o composto come-a a adquirir uma apar:ncia acin7entada clara& !ara comprovar a in)lu:ncia do ligante na colora-.o do composto )oi novamente acrescentado "gua e o mesmo retornou a colora-.o a7ulada& ' sul)ato de co2re em presen-a de "gua )orma um íon comple4o D$u?C8'@B8F que a2sorve um comprimento de onda na )ai4a de BG6 e BH6 nan0metros, que re)lete na )ai4a do a7ul& $om o aquecimento, as mol/culas de "gua se evaporam e resta somente o sul)ato de co2re anidro, que possui
colora-.o 2ranca& +o adicionar novamente "gua ao comple4o, as mol/culas de "gua ligam;se ao co2re e )orma o comple4o novamente, que possui colora-.o a7ul&
2#2# C),11+3+/,45' (% )+*,6&%1 1%*06(' , 3'-4, (' 1%0 /,.7' 8
∆o
6'1
/'.7)%9'1:# Em cinco 2/queres )oram adicionados =m% de solu-.o de nitrato de co2re, logo em seguida adicionou;se em quatro deles, esp/cies de ligantes di)erentes com o o21etivo de relacionar a cor dos compostos )ormados com a )or-a do campo do ligante adicionado& Aas )iguras a2ai4o, s.o apresentados a s/rie espectroquímica dos ligantes e a ta2ela de cores do espectro eletromagn/tico visível& &
Figura 3. Série espectroquímica dos ligantes.
Figura 4. Tabela de cores do espectro eletromagnético isíel
+gora pode;se relacionar as cores visuali7adas durante o e4perimento, com o em2asamento teórico constituído durante as aulas de química inorgânica&
R%10)&,('1 % (+1/011;%1 Aa ta2ela a2ai4o / apresentado as cores )ormadas com os di)erentes ligantes adicionados ao nitrato de co2re?II@ em meio aquoso& Tabela 1. !i"erentes ligantes adicionados ao nitrato de cobre
B<=0% -
M%&,)
5
$u?A'@8
8
$u?A'@8
$u?A'@8
=
$u?A'@8
B
$u?A'@8
L+*,6&% 8F>-.0), Q0?.+/,: Etilenodiamina ?$8C=?AC8@8@ +m0nia ?AC@ E*T+ ?$56C5KA8'G@ Jromo ?Jr@
T+7' (% L+*,6&%
C'.7)%9' (% /''-(%6,45'
C'- '1%-@,(, %. ),'-,&>-+' +7ul ciano
Jidentado
D$u?en@ 8F8A'
+7ul marinho
Monodentado
D$u?AC@K8F8A'
+7ul turvo
Ce4adentado
D$u?E*T+@ 8F8A'
+7ul roLal
Monodentado
D$u?Jr@ K;=
Marrom
!odemos o2servar uma semelhan-a entre as colora-
Esses ligantes apresentam um
∆o
relativamente alto, portanto o
esperado / que a2sorvessem um comprimento de onda pequeno, que )oi o constatado após o e4perimento, entretanto / necess"rio entender que o campo do ligante n.o / o nico )ator que in)lu:ncia a cor do comple4o, neste caso pode;se )a7er esta rela-.o porque o nico )ator alterado )oi o ligante& Ao 2/quer B pode;se ver uma altera-.o de cor diante dos outros comple4os, este )ato se deve a di)eren-a no campo do ligante& ' Jromo / um ligante de campo )raco, portanto o valor de
∆o
/ pequeno, e se espera uma
a2sor-.o de comprimento de onda maior do que nos outros comple4os, a cor re)letida pelo comple4o com 2romo )oi o marrom&
2## C'.7'1&'1 (% /''-(%6,45' /'. N+8II: %3%+&' (' 6.%-' (% )+*,6&%1 1'-% , /')'-,45' P-'/%(+.%6&' E97%-+.%6&,) !rimeiramente colocou;se 56 ml de solu-.o aquosa de cloreto de níquel 6,8 molar em quatro tu2os de ensaio para reagirem com di)erentes quantidades de solu-.o aquosa de etilenodiamina 6,8 molar& $olocou;se em um quinto tu2o de ensaio 56 ml de solu-.o aquosa de cloreto de níquel para compara-.o de cores com as outras solu-
Figura # $ Tubos de ensaio com %i&l 2
Em seguida adicionou;se "cido clorídrico concentrado às solu-
R%10)&,('1 % (+1/011;%1 '2servou;se que as solu-
Figura '. Rea()es de cloreto de níquel com etilenodiamina
*essa maneira vemos que quanto maior a quantidade de solu-.o de etilenodiamina / acrescentada a cor passa de a7ul claro para ro4o& +2ai4o a ta2ela 5 apresenta a cor do composto de acordo com a quantidade de solu-.o de etilenodiamina acrescentada( Tabela 2. &ores das solu()es "ormadas.
T0' (% %61,+'
S')045' ,=0'1, (% N+C)2 %. .L
S')045' ,=0'1, (% %&+)%6'(+,.+6, %. .L
! 2 "
56 ; verde 56 # verde 56 # verde 56 ; verde
56 # incolor 5B # incolor 86 # incolor 8B # incolor
C'- 3'-.,(, , 7,-&+- (, ,(+45' N+C)2 +7ul +7ul mais escuro Ro4o Ro4o
C'6/)015' $oncluiu;se a partir da pr"tica reali7ada que o ligante etilenodiamina ?ligante de campo )orte@ su2stitui o ligante "gua ?ligante de campo )raco@, )ormando novos comple4os de acordo com a quantidade de ligante su2stituídos
e que "cidos concentrados s.o capa7es de que2rar a es)era de coordena-.o )a7endo;os retornar ao estado original&
# M%&'(')'*+, P,-&% 2 #!# C'.7'1&'1 (% /''-(%6,45' /'. C'8II: % C'8III: P,-&% A Inicialmente a solu-.o aquosa do cloreto de co2alto ?$o$l 8 & KC8'@ possui uma apar:ncia de colora-.o rosa, com a adi-.o de "cido clorídrico o mesmo adquire uma colora-.o a7ul, pois h" uma dissocia-.o em seus íons, onde o $l ; reage com o D$o?'C 8@K8; , )ormando D$o$l =8;& + rea-.o / mostrada a seguir( D$o?'C8@K8F ?aq@ F =$l;
D$o$l=8; ?aq@ F K C8'
+dicionando "gua novamente, suas mol/culas se coordenam ao comple4o e o composto volta a colora-.o rosa, como mostra a rea-.o a seguir( D$o$l=8; ?aq@ F K C8'
D$o?'C8@K8F ?aq@ F =$l;
P,-&% B $olocou;se a solu-.o de $loreto de co2alto ?$o$l 8@ em meio aquoso em um tu2o de ensaio, logo após adicionou;se Aitrito de sódio ?AaA' 8;@ e acido ac/tico ?$8C='8@ $omo a solu-.o aconteceu em meio aquoso, ocorreu a dissolu-.o do $o$l8 em $o8F e $l 8 e do AaA'8 em AaF e A' 8; , o acido ac/tico li2era C F, pois sua alta acide7, )a7 com que li2ere esse hidrog:nio )acilmente em solu-.o aquosa& $o8F ?aq@ F A'8;?aq@ F 8 CF?aq@
$oF ?aq@ F A'?g@ F C8'
'corre uma ioni7a-.o do metal que altera o seu estado de o4ida-.o de 8F para F, o centro met"lico reage com o nitrito, )ormando um composto de coordena-.o com geometria octa/drica& $oF ?aq@ F K A'8;?aq@
D$o?A'8@K;
ormou;se um comple4o de coordena-.o, entretanto ele apresenta uma carga ;, após se adicionar cloreto de pot"ssio ?N$l@, que se dissocia em "gua, )ormando NF F $l;, o pot"ssio entra como contra íon do comple4o& NF?aq@ F D$o?A'8@K;?aq@
ND$o?A'8@K?s@
+ nomenclatura deste composto /( Ce4anitroco2altato?III@ de pot"ssio&
#2# R%,&+@+(,(% ('1 1,+1 (% /'-% % /',)&' 3-%6&% ,.6+, $o$l8 ?aq@ F AC='C?aq@
D$o?AC@K8F
$u$l8 ?aq@ F AC='C?aq@
D$u?AC@K8F
## C'.7)%9'1 /'. ' .%1.' )+*,6&% % %17
e$l F K N$A
De?$A@K; F N$l
Em meio aquoso, o )erro se dissocia do cloro, assim como o tiocianato do pot"ssio, )ormando o comple4o octa/drico he4atiocianato)errato ?III@& ' cloreto de )erro ?III@ que era amarelo, reagiu com o tiocianato de pot"ssio e se tornou um composto vermelho escuro&
$o$l8 F = N$A
D$o?$A@=8; F N$l
*a mesma )orma que ocorreu na rea-.o anterior, em meio aquoso as esp/cies
i0nicas
se
dissociam,
permitindo
a
)orma-.o
do
tetratiocianatoco2altato ?II@& ' cloreto de co2alto ?II@ que, inicialmente, era vermelho claro, )icou num tom de vermelho mais claro e transparente&
+ssim, vimos que mesmo com centros met"licos di)erentes, o tiocianato )a7 com que a cor do composto se1a semelhante ?vermelho@, mesmo que em tons di)erentes&
Figura * $ + esquerda ,&o-S&%4/ 20 -aq e a direita ,Fe-S&%' / 03-aq.
"# R%3%-%6/+,1 +RI+, R& & Q0?.+/, (% C''-(%6,45', 866H, $ampinas, Otomo, =86 p& http(PPslideplaLer&com&2rPslidePBG5P, acesso em( 8HP55P5= http(PP333&e2ah&com&2rPcontentP+J+++JcBg+Pe)eito;numero;ligantes;so2re; a;cor;compostos;coordenacao;3elvis;)urtado, acesso em( 6P55P5=
