Síntesis de Hidróxido Hidróxido de Cu (II) y Acetato de Cu (II) Gómez Carolina, Zúñiga Yessica Química, Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca. Fecha de la practica: 12/11/2014, Fecha de entrega: 26/11/2014 INTRODUCCION
El Cu2 es el estado de oxidación más importante del
A continuación se observa una imagen de la primera parte de la síntesis. síntesis.
cobre. Existe una química bien definida del Cu 2 en agua, en la que se puede aceptar que existen iones Cu
(H2O)62 , pero con el interesante matiz de que dos moléculas de agua están más alejadas del cobre que las otras cuatro. La adición de otros ligandos (por ejemplo NH3) a la solución acuosa conduce a la formación de complejos por desplazamientos sucesivos. Con etilendiamina se forma fácilmente
2
[Cu(en) (H2O)4 ]
y
Fig 1: Hidróxido de cubre (II)
2
[Cu(en) 2 (H2O)4 ] , pero
2
[Cu(en)3] solo existe en concentraciones muy elevadas de etilendiamina. La explicación de este curioso fenómeno hay que buscarla en que el Cu 2 , con su configuración d 9, tiene un “hueco” en los orbitales eg, lo que determina que una disposición octahédrica de los ligandos en su entorno debe distorsionarse de alguna manera. Este efecto es muy importante en química de coordinación y se conoce por el nombre nombre de su descubridor: Efecto Jahn Jahn - Taller.
La imagen que se muestra a continuación es de la segunda parte de la síntesis.
Figura 2: Acetato de cobre (II)
RESULTADOS
Se disolvió en un vaso de 50 mL sulfato de cobre pentahidratado pentahidratado en agua y se se calentó hasta hasta 70°C. Se Se le añadió una disolución de amoniaco al 10% hasta que se formo un color azul intenso. Luego se añadió una disolución de hidróxido de sodio, donde se formo el hidróxido de cobre de color azul claro. Después de esto, el precipitado formado se filtro y se lavo con poca agua caliente, caliente, el producto obtenido se seco en estufa por cerca de cinco minutos. Posteriormente el producto se disolvió con acido acético acético al 8% y se concentro hasta que cristalizo el acetato de cobre (II), donde los cristales fueron de color verde brillante. Los cristales obtenidos se separaron por filtración, se secaron al aire y se pesaron.
En las siguientes tablas se enlistan las sustancias y cantidades utilizadas para llevar a cabo la síntesis. Tabla 1. Cantidad de sustancias utilizadas Sustancia
Cantidad
CuSO45H2O
1,0064g
NH3 10%
Suficiente
CH3COOH
Suficiente
Disolución
0,3172g en 5mL Suficiente
NaOH H2O
Tabla 2. Cantidad de acetato de cobre (II) y apariencia Producto
Cantidad
Apariencia
Acetato de cobre (II)
0,425 g
Solido de color verde brillante.
2[() () ] 4 3 → [(3) . ]
CONCLUSIONES
ANALISIS DE RESULTADOS
Se trabajo con el sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O ) que es el compuesto más conocido del cobre; la sal de cu +2 se disuelve en agua para dar el ion acuoso [Cu(H 2O)6]2+ pero se debe tener en cuenta que dos de las moléculas de agua están más lejos del átomo metálico que las otras cuatro; al añadir la solución de amoniaco al 10%, se presenta el desplazamiento de las moléculas de H 2O formándose de manera normal las especies [Cu(NH 3)(H2O)5]2+ , [Cu(NH3)2(H2O)4]2+ , para adicionar las moléculas restantes de amoniaco, se requiere adicionar amoníaco liquido, ya que el desplazamiento de estas moléculas en medio acuoso se dificulta un poco más, debido a que se presenta los efectos de Jahn-Teller, este efecto permite explicar porque el ion Cu 2+, no se enlaza con el quinto y el sexto ligando; por esta razón para eliminar la quinta y sexta molécula de H 2O se realiza una sobresaturación con la solución de amoniaco al 10%, encontrándose mas ligandos de amoniaco, lo cual facilita la sustitución de ligandos en el complejo, hasta obtener la solución con un color azul oscuro, la cual nos indica la presencia de iones Cu(NH3)42+. Por reacción del sulfato de cobre pentahidratado con el agua se forma el complejo hexaacoso así:
. 5 43 → [(3 )( ) ]+ − Al adicionar NaOH se precipito el hidróxido de sodio:
[(3) ( ) ]+ − → [() () ] 43 Para llegar al producto deseado se da la reacción entre el hidróxido de cobre y el acetato:
En la síntesis no se obtuvo mayor problema para la obtención de los dos compuestos, donde primero se obtuvo uno y a partir de este se obtuvo el otro. Se observo que el ligando acetato es de campo bajo, ya que absorbe energía a una mayor longitud de onda (en la región del rojo).
BIBLIOGRAFIA
COTTON,A. Química inorgánica avanzada. Editorial Limusa, 1986. Pag: 869-873.
Huheey E James; Química inórganica; principios de estructura y reactividad. Editorial: pag:588-589.
BASOLO, F. Química de los compuestos de coordinación. Reverté. RODGERS. G.E. Introducción a la química de compuestos de coordinación, del estado sólido y descriptiva.
ANEXOS CONSULTAS PRELIMINARES
1. Defi na claramente el concepto de base dura y base blanda y de algunos ejemplos. RTA: La
teoría ácido-base duro-blando, también conocida como teoría ABDB, es un modelo ampliamente utilizado en química para explicar la estabilidad de los compuestos y mecanismos de reacción. Esta teoría asigna los términos 'duro' o 'blando', y 'ácido' o ''base' a las especies químicas. Se aplica el término 'duro' a aquellas especies que son pequeñas, tienen estado de oxidación o carga alta (el criterio de carga se aplica principalmente a los ácidos, aunque también en menor grado a las bases), y son débilmente polarizable. Se aplica el término 'blando' a aquellas especies que son grandes, tienen estado de oxidación o carga pequeña, y son fuertemente polarizable. Esta
teoría es usada en contextos donde una descripción cualitativa, más que cuantitativa, ayudaría a entender los factores predominantes que controlan las propiedades químicas y reacciones. Esto es especialmente así en la química de metales de transición, donde se han hecho numerosos experimentos para determinar el ordenamiento relativo de los ligandos y los metales de transición, en términos de su dureza y blandura. La teoría ABDB es también muy útil en predecir los productos de las reacciones de metátesis. Recientemente se ha visto que incluso la sensibilidad y desempeño de los materiales explosivos puede ser explicada a partir de la teoría ABDB.
2. ¿Según la definición anteri or el producto obtenido en esta síntesis se puede clasificar en como un compuestos de base dura o blanda? RTA: Los
compuestos obtenidos en la práctica se clasifican como bases duras. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS
1. E scri bir las ecuaciones químicas de los procesos que tienen en cada uno de los pasos. RTA:
Reacción 1:
. 5 43 → [(3 ) ( ) ]+ − Reacción 2:
[(3 )( ) ]+ − → [() ( ) ] 43 Reacción 3: 2[() ( ) ]
43 → [(3 ) . ]
2. ¿Por qué no se obtiene dir ectamente el hidróxido de cobre por alcalinización con hidróxido de sodio del sulfato de cobre, en lugar de añadir previamente disolución de amoniaco?
RTA:
Porque el NaOH es una base muy “dura” comparada con la base “blanda” NH 3, es decir el ion HO- es más pequeño y menos polarizable que la molécula de NH 3 que es más grande y más polarizable. Esto quiere decir que la reacción va a ser más favorecida con la base “blanda” (por ser con una acido “blando” (Cu +2)) que con la base “dura”. Esto va a garantizar un buen rendimiento de la reacción, y es por esta razón que se inicia con este paso.
3. ¿Qué impurezas puede contener el hidróxi do de cobre obtenido por el método que se describe? ¿Cómo se podrían eliminar? RTA:
Siguiendo este método experimental quedan considerables cantidades remanentes de hidróxido de sodio y también otra sal como el sulfato de sodio que son consideradas impurezas si hablamos de sintetizar únicamente el precipitado de Cu(OH) 2. Una alternativa es utilizando un solvente en el cual el Cu (OH)2 sea insoluble y las sales remanentes si lo sean. Para luego proceder con la separación de las fases por medio de filtración.
