Reporte de laboratorio N 0 3 Preparación de cloruro de Hexamino cobalto( III) y la preparación de Oxalato Aquo ± Pentamino Cobalto (III) tetrahidratado Sección de laboratorio:
N 0de grupo: 5
Roberto Núñez.
Ced. 4-741-76
Marín Morales
Ced.
Fecha: 12 /5/2011
c
I.
Objetivos:
1. Preparar experimentalmente el complejo de Hexamino Cobalto ( III). 2. Preparar experimentalmente de Oxalato Aquo ± Pentamino cobalto (III) tetrahidratado.
II. Resumen: Para la preparación de estos dos complejos nos basamos en la teoría de los
conocimientos aportados por Werner, quien estableció los mecanismos de formación de los complejos de coordinación. Para la preparación de cloruro de Hexamino cobalto (III) fue dif ícil de obtener puesto el cobalto (III) es menos estable que el Cobalto (II). El Cobalto(III) dispone de 6electrones en los orbitales 3d, ello hace que el desdoblamiento de esos orbitales en función de la interacción con los ligandos, grupos con pares de electrones solitarios, permita saltos electrónicos por absorción de energía luminosa en el espectro visible, que provoca que el compuesto tome colores como los observados. Para la preparación de
Oxalato Aquo
± Pentamino Cobalto (III)
tetrahidratadose basó en el hecho de que en un cristal de un compuesto coordinación, obtenido en disolución, las moléculas del disolvente pueden encontrarse como ligandos o como solvato, como en nuestro caso muy particular nuestro solvato es el agua obtuvimos isomería de hidra tación.
III.
Marco teórico:
ra práctica que nos ocupa encuentra su base teórica en los conocimientos aportados por Werner, quien estableció los mecanismos de formación de los complejos de coordinación. ros métodos químicos utilizados por Werner poseen un gran interés como medio para conocer reacciones de compuestos de coordinación y su constitución; concretamente sus experimentos se centraron en el estudio de cobaltiaminas (cloruro de cobalto con moléculas de amoniaco). ra mayoría de los iones metálicos p ueden formar complejos de coordinación o compuestos con moléculas o aniones dispuestos a su alrededor. Tales moléculas y aniones se denominan ligandos. Para actuar como ligando, una especie debe donar un par electrónico no enlazante al ion metálico para formar un enlace metal-ligando. Tanto los ligandos neutros como los aniónicos, deben contener al menos un átomo donador que comparta un par electrónico con el ion metálico central. ros ligandos que poseen sólo un átomo donador, o que únicamente dona uno de los posibles pares electrónicos al ion metálico, se denominan ligandos monodentados. El número de coordinación de un complejo es el número total de ligandos que rodean al ion central y depende principalmente del tamaño del ion metálico y de los ligandos. Una de las características más importantes de la química de los compuestos de coordinación es la existencia de isomería. ros tipos más importantes son : ü De ionización. Se basa en el hecho de que algunos aniones bivalentes pueden actuar como ligandos monod entados. ü De solvatación. En el cristal de un compuesto de coordinación, obtenido de su disolución, las moléculas del disolvente pueden encontrarse como ligando o como solvato; si el solvato es agua, se tiene isomería de hidratación. Otra característica destacada de estos compuestos es la geometría. Ésta es dependiente de la posición relativa de los ligandos en torno al átomo central, y está relacionada por tanto con la estereoquímica de estos compuestos. Por ello la investigación de los isómeros geométri cos, llevó a Werner al conocimiento de la estereoquímica de los compuestos de coordinación. ros resultados obtenidos por Werner sobre estereoquímica de compuestos
de coordinación, fueron confirmados posteriormente por los métodos de investigación directa de la estructura de las moléculas y de los cristales, especialmente la difracción de rayos X. ros métodos físicos ponen de manifiesto que la configuración en complejos de número de coordinación 6 es octaédrica. Si los seis ligandos son iguales, como en el caso del ion hexamino cobalto, el octaedro es regular. Una consecuencia de la configuración octaédrica es que las seis posiciones de coordinación son equivalentes. Por esta razón, no existen isómeros en derivados monosustituidos. Hay figuras geométricas que dan lugar a tres isómeros bisustituidos (orto, meta, para) mientras que la configuración octaédrica sólo a dos: cis, cuando los átomos sustituyentes están en vértices contiguos; trans, cuando se encuentran en vértices opuestos. En cuanto al cobalto, se trata de un metal duro, poco reactivo, ferromagnético y que se vuelve pasivo por la acción de agentes oxidantes fuertes. En sus compuestos el cobalto muestra principalmente los estados de oxidación +2 y +3. ros complejos de cobalto (III) son extremadament e numerosos. El Co3+ muestra una especial afinidad por los donadores de nitrógeno y la mayoría de sus complejos contienen amoniaco, aminas como la etilendiamina, grupos nitro o grupos SCN con enlaces de nitrógeno, así como los iones halogenuro y moléculas de agua. En general, estos compuestos se sintetizan en varias etapas, comenzando con una en la que el ion acuoso Co2+ se oxida en solución, típicamente por medio de oxígeno molecular o peróxido de hidrógeno, y a menudo un catalizador tensoactivo como el carbón activado, en presencia de los ligantes. Y es que como los complejos de Co2+ son lábiles a la sustitución, mientras que la mayoría de los complejos de C3+ son inertes a la misma, un método general de obtención de los segundos es por oxidación del compl ejo apropiado de Co2+. c c c c c c c c
I.
Procedimiento:
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I.
Cuadro de resultados:
Cuadro 1: Preparación de cloruro de Hexamino cobalto(III) Reactivos agregados
Coloración
CoCl2 + NH3Cl
Rojo
+ HCl + NH3OH
Morado
+ H2O2
Pardo-marrón
+ NH3OH
Pardo-marrón
Discusión:
ros compuestos de coordinación del cobalto (III), son difíciles deobtener, puesto que son menos estables que los de Co (II) . El Co (III) dispone de 6electrones en los orbitales 3d, ello hace que el desdoblamiento de esos orbitales en función de la interacción con los ligandos, grupos con pares de electrones solitarios, permita saltos electrónicos por absorción de energía luminosa en el espectro visible, que provoca que el compuesto tome colores complementarios espectaculares como los observados que fueron un rojo , morado y un chocolate. Sin embargo a diferencia de los de Co(II), todos tienen simetría octaédr ica por lo tanto la energía de desdoblamiento responsable del color, sólo va a depender de la interacción de los ligandos. ra razón de que se le agrega H2O2 a la solución al principio de la experiencia era para oxidar el Co(II) a Co(III), de allí el color chocolate muestra de que se oxido del Co(II) a Co(III).Sin embargo, por un lado, la oxidación del Co(II) a Co(III) no es fácil ya que los compuestos de Co (II) son mucho más estables y por otra los compuestos de coordinación del Co(III) intercambian difícilmentelos ligandos a diferencia de los de Co(II), por ello puede aportar energía calorífica al sistema, por este motivo se obtiene una mezcla de los dos complejos, los de Co(II) y los de Co(III). Como se partió de un compuesto liquido el cual fue el CoCl2, disuelto en amoniaco diluido, para iniciar la oxidación desde un compuesto más fácil de oxidar con agua oxigenada. El grupo hexaammin por su mayor interacción, aumenta la energía de desdoblamiento de niveles, con lo que el complejo absorbe en rojo va a producir una mezcla de compuestos (coloración de amarilla a pardo -marrón)c Estacoloración se debe al cloruro de hexamincobalto (III), compuesto que lógicamente se deberá formar, con un puente peroxo, procedente del agua oxigenada, entre los dos iones cobalto .
c c
Reacciones:
CoCO3 + 2HCl ĺ! H2CO3 + CoCl2 H2CO3 + CoCl 2 + 2NH4Cl + H2O ĺ(NH4)2CO3 + CoCl 2 + 2HCl + H2O (NH4)2CO3 + 2CoCl 2 + 2HCl + H2O + H2O2 + 10NH3ĺ3H2O + H2CO3 + 2[Co(NH3)6]Cl3 c
I.
Cuadro de resultados: Cuadro 2: preparación de Oxalato Aquo ± Pentamino Cobalto (III) tetrahidratado Reactivos agregados
Coloración
[Co(NH3)5 Cl]Cl2 + H2O + NH3
chocolate oscuro
Calor + oxalato + indicador
rojo ± rosado
Discusión:
Encontramos que el cobalto está catalogado como uno de los metales de transición ubicados en el grupo 8B de la tabla periódica, el cual tiene como primera instancia un numero atómico de 27 y una masa atómica de 58,9; debido a la distribución electrónica pre sente en este elemento se encuentra que debido al ubicación de sus electrones en orbitales d permiten interactuar de manera efectiva con bases de rewis en donde este tiene como función fundamental el aporte de par electrónico, de tal forma que se forme un enlace covalente entre ellos. El amoniaco tiene la función de enlazarse con el elemento central de transición y es gracias a su carácter de ligando mono dentado que para efect os de nomenclatura se le llama ³amin´. Por efectos de estabilidad es necesario tener un contra-ion el cual actúa de tal manera que estabiliza ³aparente mente´ la carga iónica del compuesto. En esta sección se vuelve a hacer énfasis en la importancia de agregar el agua oxigenada en ambas preparaciones es el de oxidar el ion Co 2+ a Co3+. Esta proceso viene descrito por la siguiente reacción, que se ajusta en medio básico debido a la presencia de amoniaco : H2O2 + 2H+ + 2e-ĺ2H2O + 2(Co2+ĺ Co3+ e-) H2O2 + 2H+ + 2Co 2+ĺ2H2O + 2Co 3+ Para la preparación de Oxalato Aquo ± Pentamino Cobalto (III) tetrahidratado se basó en el hecho de que en un cristal de un compuesto coordinación,
obtenido en disolución, las moléculas del disolvente pueden encontrarse como ligandos o como solvato, como en nuestro caso muy particular nuestro solvato es el agua obtuvimos isomería de hidratación. En cuanto a este complejo, es de color anaranjado, de manera que cuando se somete a calentamiento se torna a un color rosado pálido. Se puede apreciar que el compuesto no se disuelve en un período de tiempo razonable. Cabe destacar algo muy importante para la formación de complejos acuo, por sustitución de ligandos no se puede hacer sin calentar . [Co(NH3)5Cl]Cl2 + 3NH3 + 3H2O ĺ Co(NH3)5(OH)3 + 3NH4Cl Co(NH3)5(OH)3 + 2COOH-COOH + COOH-COONH4 + 3H2OĺNH4(OH) + (COOH-COO)3[Co(NH3)5 H2O]·4H2O
c
Cálculos : % de rendimiento de Oxalato Aquo ± Pentamino Cobalto (III) tetrahidratado Peso de la muestra original (g) Peso de la muestra recuperado (g) 1.17 0.77
% de rendimiento= gramos recuperados / gramos totales X 100 % de rendimiento= 0.77g / 1.17g X100 % de rendimiento= 65.8 c
II.
ü ü
ü ü
c c
Conclusiones: El objetivo de la adición de agua oxigenada en ambas preparaciones es el de oxidar el ion Co 2+ a Co 3+. Para la formación del compuesto de coordinación hay que tener en claro diversos planteamientos en relación a la síntesis, para esto es necesario tener en cuenta el comportamiento aparente en relación a las características generales, una de ellas es en principio el papel que cumple cada uno de los elementos además de compuestos que de alguna manera lo conforman. ra formación de complejos acuo, por sustitución de ligandos no se puede hacer sin calentar es preciso hacer esto. El Co(III) dispone de6electrones en los orbitales 3d, ello hace que el desdoblamiento de esos orbitales en función de la interaccióncon los ligandos.
III.
Bibliografía:
ü http://www.heurema.com/QG/QG20/ComplejosCo3.pdf ü http://es.wikipedia.org/wiki/Cobalto ü http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000189_1/html/quimica -decoordinacion-teoria-de-werner.html ü http://www.heurema.com/DFQ19.htm
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