SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE ACETATO DE COBRE MONOHIDRATADO Cu (CH3COO)2. H2O Oscar Benavides*. Neyder Checa. Juan Carlos Josa. Departamento de Química, universidad de Nariño San Juan de Pasto, Nariño, Colombia *oscar.benjavier.2des!otmail.com
RESUMEN. Se realizó la síntesis de acetato de cobre monohidratado a partir de 5.5 ! de sul"ato de cobre pentahidratado mediante reacciones controladas# para obtener $.$5! del comple%o. &'perimentalmente se se obtuvieron (.) ! del comple%o comple%o obteniendo obteniendo un porcenta%e porcenta%e de rendimiento rendimiento del $+,. $+,. &l comple%o comple%o se caracterizó caracterizó mediante mediante absorción absorción atómica# atómica# conductividad conductividad iónica# iónica# -/vis -/vis y an0lisis !ravim1tri !ravim1trico co de acetatos. acetatos. 2e los cuales se demostró 3ue el comple%o comple%o sintetizado sintetizado es
Cu [ C H 3 COO ]2∗ H 2 O
y 3ue el m1todo m1todo utiliz utilizado ado para para la síntesis síntesis no es el m0s
e"iciente. síntesis# is# acetato acetato de cobre cobre monohi monohidra dratad tado# o# 44# 44# -/ -/S# S# conduct conductivi ividad dad iónica iónica## an0lisi an0lisiss Palabras Palabras la!"s# la!"s# síntes !ravim1trico.
INTRODUCCION. &l acetato de cobre "ue históricamente preparado en vi6edos dos# puesto 3ue el 0cido ac1t c1tico es un subpro subproduct ducto o de la "ermen "ermentac tación ión.. 7as plancha planchass de cobre "ueron cubiertas con capas de piel o heces de uva "ermentadas sobrantes de la producción de vino y e'puesta al aire. &sto de%aría una sustancia azul en el e'terior de la ho%a entonces "ue raspada y se disolvió en a!ua resultando así el acetato de cobre(. 7a mayoría de los metales de transición se empacan en una estructura compacta# donde cada 0tomo tiene un n8mero de coordinación. 4dem0s estos elementos tienen un radio atómico relativamente pe3ue6o. 9or la comb combin inac ació ión n de esta estass dos dos prop propie ieda dade des# s# dich dichos os elemen elementos tos "orman "orman enlace enlacess met0li met0licos cos "uert "uertes# es# y en consec consecuenc uencia# ia# sus densid densidade ades# s# puntos puntos de "usión "usión y ebul ebulli lici ción ón## calor calores es de "usi "usión ón y vapo vapori rizac zació ión n son son mayores 3ue en los metales de los !rupos (4# +4 y +B.+ 7os 7os meta metale less de tran transi sici ción ón tien tienen en una una tend tenden enci ciaa particular a "ormar iones comple%os. &n un comple%o de coor coordi dina naci ción ón## un 0tom 0tomo o o ion ion cent centra rall est est0
1 centrodeartigo.com/articulosenciclopedicos/article_91828.html
coor coordi dina nado do por por una una o m0s m0s mol1c ol1cul ulas as o iones ones :li! :li!an ante tes; s; 3ue act8 act8an an como como bases bases de 7e
habitua habitualme lmente nte
se
simpli simpli"ic "ican an
2 CHANG, a!mond ! C"##$G$, %illiams. &u'mica. ( ed. )*+ico )c Gra-Hill nteramericana $ditores .A. de C.0., C.0., 22, pp. 8((-92.
estos comple%os en las ecuaciones Cu ² escribir el ión met0lico como ⁺
3uímicas al =
&l cobre es un metal 3ue se encuentra ubicado en el blo3ue d de la tabla periódica# tambi1n conocidos como metales de transacción cuyos orbitales d y " se llenan !radualmente# el cobre posee un 8nico electrón e'terior al nivel completo =d# a e'cepción del estado de o'idación >(# llamada tambi1n como la 3uímica del cobre :;# 3ue son compuestos cuprosos incoloros y diama!n1ticos ya 3ue su con"i!uración cambia a d(? llenando su 8ltima capa# esto se debe a 3ue en 1ste estado de o'idación no e'isten transiciones electrónicas@ sin embar!o el cobre :; no es estable y tiende a perder un electrón "0cilmente en soluciones acuosas "ormando el catión cobre :;# su con"i!uración electrónica dA lo hace mucho m0s estable y le con"iere propiedades de parama!netismo y color.$ &n el caso del acetato de cobre :; el li!ante es el ion acetato :C=COO/; 3ue tiene la "acilidad de coordinarse con el centro met0lico con dos pares electrónicos provenientes de los dos 0tomos de o'í!eno.
"lustraci#n $ estructura del acetato de cobre.
7a espectro"otometría de absorción molecular ultravioleta visible# com8nmente llamada espectro"otometría -/S# tiene una lar!a y continua historia en el campo de la 3uímica analítica. &sta t1cnica est0 basada en la medición de absorción de radiación -.. o visible por determinadas mol1culas. 7a radiación correspondiente a estas re!iones del espectro electroma!n1tico provoca transiciones electrónicas a lon!itudes de ondas características de la estructura molecular de un compuesto.5
Ra,-a-/ "l"%r&a0/1%-a (R.E) 7a radiación electroma!n1tica es un tipo de ener!ía 3ue se transmite por el espacio a enormes velocidades. Duchas de las propiedades de la F.&. se e'plican convenientemente mediante la teoría ondulatoria cl%sica con par0metros como velocidad# "recuencia# lon!itud de onda y amplitud. &n contraste con otros "enómenos ondulatorios# como el sonido# la F.&. no re3uiere un medio de transporte para su transmisión# por lo tanto se transmite "0cilmente en el vacío. 7a teoría ondulatoria para la F.&. no e'plica completamente los "enómenos asociados con la absorción o la emisión de ener!ía radiante# para estos procesos es necesario considerar la ener!ía radiante como un "lu%o de partículas discretas de ener!ía llamados &otones o cuantos. &stos dos conceptos se complementan muy bien :dualidad# onda partícula; y se aplican tanto al "lu%o de electrones como al de otras partículas elementales.
Es$"%r&'&%&"%ra U*+*IS.
Es$"%r& ," abs&r-/.
2ou!las 4. Soo!# 2onald D# E James oller y Stanley F. Crouch# Eundamentals o" 4nalytical Chemistry. Octava edición. 9a!:$5/$5);
Ganto las mol1culas como los 0tomos tienen un n8mero limitado de niveles o estados ener!1ticos cuantizados. 9ara 3ue se produzca absorción de radiación# la ener!ía del "otón e'citante :incidente; debe i!ualar a la di"erencia de ener!ía entre el estado "undamental y uno de los estados e'citados de la
3 H"4$C"56, Catherine $. ! HA7$, Alan G., &u'mica norgnica. 2ed, )adrid 7earson $ducation, 2, pp.
:.;ao.org/docrep/382 .htm
especie absorbente. &stas di"erencias de ener!ía :H&; son 8nicas# por lo tanto permiten caracterizar los constituyentes de una muestra. 9ara este ob%eto se obtiene e'perimentalmente una representación !r0"ica de la variación de la absorbancia en "unción de la lon!itud de onda.
C&/,u%-!-,a, "l1%r-a. &n una solución iónica# la corriente es transportada por el movimiento de iones positivos y ne!ativos masivos. &n consecuencia el paso de corriente va acompañado de transporte de materia' . (o!lrausc! estableció 3ue la conductividad de una solución est0 compuesta de las contribuciones individuales de cada ion 3ue se conoce como le) de la miraci#n independiente de los iones. ᴧ ≡
2e"inimos Iᴧ como conductividad molar
K c
donde es la conductividad y c es la concentración 2 Sm molar y sus unidades son mol .
METODOOÍA. S/%"s-s ,"l a"%a%& ," &br" &/&4-,ra%a,&. &n un &rlenmeyer de +5? m7 se disolvieron# con a!itación ma!n1tica# 5.5 ! de sul"ato de cobre pentahidratado :?.?+++ moles; en 5? m7 de a!ua. 9ara ayudar a 3ue se disuelva todo el sólido# la mezcla se calentó a $?/5? KC con a!itación constante. Se "orma una disolución azul p0lida. Sobre esta disolución se a6ade# en caliente y con a!itación# N$O L5DM# con una pipeta# hasta 3ue se evidencio el color azul intenso del comple%o con amoniaco. 2−¿ ecuaciòn 1. ¿ 2 +¿+ 4 H 2 O + S O 4 CuSO 4∗5 H 2 O+ 4 N H 4 OH → [ Cu ( N H 3 ) 4 ]
¿
Se a6adieron +? m7 de una solución +.+5D de hidró'ido de sodio sobre la disolución azul intensa se a!ito la mezcla durante (5/+? minutos a 55/5 C.
;ao.org/docrep/382.ht ml ( 5isico?u'mica Gil=ert %. Castelln uni@ersidad de )ar!land pg. 89
2urante la adición precipita el Cu :O;+ en "orma de un sólido azul claro. OH ¿2 + 4 N H 3 + N a 2 S O 4 ecuaciòn 2 2+¿+ 2 NaOH → Cu ¿ ¿ [ Cu ( N H 3 )4 ] Se de%ó en"riar la mezcla a temperatura ambiente y se separó el precipitado mediante "iltración al vacío. Se lavó el sólido azul con tres porciones de + m7 de a!ua caliente. Se trans"irió el Cu :O;+ sólido a un vaso de 5? m7 y se disolvió en 5? m7 de una solución de 0cido ac1tico al (? ,. 9ara ello# se calentó con a!itación constante hasta 3ue la solución cambio a un color azul intenso. 9ara la cristalización se concentró la disolución casi a se3uedad calent0ndola en la plancha de calentamiento despu1s se de%ó en"riar a temperatura ambiente y se llevó a ba6o de hielo para cristalizar el compuesto obtenido. Se "iltró el producto se secó y se pesó. OH ¿2 + 2 C H 3 COOH →Cu [ C H 3 COO ]2∗ H 2 O + H 2 Oecua Cu ¿
Cara%"r-5a-/ ,"l &$u"s%&. Abs&r-/ a%-a. 9ara la absorción atómica se pesó ?#(+! de acetato de cobre# se adiciono +#5m7 de Cl concentrado# (#+5m7 de ClO$ concentrado y (#+5m7 de NO= concentrado. Se de%ó en di!estión durante =? minutos a temperatura ambiente. 7ue!o se calentó a +?? !rados centí!rados hasta semise3uedad@ se de%ó en"riar y se adiciono 5m7 de Cl :((; y se calentó nuevamente por + minutos. 7ue!o se "iltró la solución en papel "ran%a azul directamente en un balón a"orado de +5m7 y se completó el volumen hasta el a"oro.
C&/,u%-!-,a, "l1%r-a. Se
preparó
una
Cu [ C H 3 COO ] 2∗ H 2 O
solución pesando
?.( (.AA
D !
de del
compuesto y diluyendo hasta (?? m7.
U*+*IS Se preparó una solución de ?#=?5 ! de acetato de cobre monohidratado en +5 m7 y se lo llevo a an0lisis -/S en el espectro "otómetro de mesa modelo "aro.
Pu/%& ," 'us-/. Se tomó una pe3ue6a cantidad de muestra se pulverizo y se introdu%o dentro de un tubo capilar este a su vez se introdu%o en ba6o de aceite y midiendo la temperatura con ayuda de un termómetro se calculó el punto de "usión# el calentamiento se realizó lentamente para evitar errores en el m1todo.
Cua/%-'-a-/ ," a"%a%&s. Se estandarizo la solución de nitrato de plata ?.( D con un patrón primario NaCl en presencia de cromato de potasio se llevó a cabo la titulación de una solución ?.( D de acetato de cobre monohidratado.
AN6ISIS Y DISCUSIÓN DE RESUTADOS. S/%"s-s ,"l a"%a%& ," &br" &/&4-,ra%a,&. 9ara la obtención de acetato de cobre monohidratado se llevaron a cabo una serie de reacciones controladas representadas por las ecuaciones (#+ y =# en la primera reacción se nota el intercambio del amoniaco por el a!ua 3ue coordina al metal obteniendo así un comple%o de tetra amino de cobre :; 3ue le da un color azul intenso a la solución@ a la solución resultante se le adiciono hidró'ido de sodio con calentamiento con lo 3ue se sustituyó el li!ando mono dentado 4mino :/N=;# 3ue se encontraba unido al metal# observando la "ormación de un precipitado de color azul# el cual corresponde a idró'ido de Cobre.
&l sólido obtenido en el anterior procedimiento representado en la :&c. =; se "iltró al vacío y posteriormente se procedió a la adición de una mínima cantidad de 0cido ac1tico para 3ue el hidró'ido de cobre se disolviera completamente y se "ormara el compuesto de principal inter1s. &l precipitado obtenido en esta etapa "ue "iltrado nuevamente al vacío y la muestra obtenida se calentó y se pesó la cantidad obtenida para posterior c0lculo de rendimiento de la reacción. &l producto obtenido de acetato de cobre "ue de (.) ! del comple%o obteniendo así un porcenta%e de rendimiento del $+, 7os cristales obtenidos se observan en la si!uiente ima!en.
CARACTERIZACIÓN DE COMPUESTO. Abs&r-/ a%-a. 9ara la absorción atómica se pesó ?.(+ ! del comple%o y se procedió hacer la di!estión y posterior dilución de la muestra para el an0lisis de absorción atómica así 1 mol ?#(+! Cu :C=COO; +.+O' 199,58 g P 6,36 x 10−3 mol
P ?#?+55D :Cu :C=COO;+.
0,025 L
+O;
R"sul%a,&s ," abs&r-/. 9pmP (#?@ 2ilución ?#5m7 a 5? m7 D!P
(#?ppm
'
?#?5?7
P
?#?)?=5m!'
1 x 10 −3 g 1 mg
P )#?=5'(?/= ! Cu :!ramos Cu
encontrados en la absorción; &ncontramos los !ramos de Cu :C=COO;+. +O en ?#5 m7 0,127 g
?#5m7
25 mL
P +#5$'(?/= ! Cu :C=COO;+. +O
Como sabemos el , de cobre en el compuesto es de =(#)$,. &ntonces compramos los !ramos de Cu encontrados en la absorción con los !ramos de la muestra 3ue se encuentran en ?#5m7 para encontrar su composición porcentual. 100 /$
)#?=5'(? ! ' el compuesto.
2,54 x 10−3 g
P =(#=, de Cu en
&ncontrado el porcenta%e de cobre en el compuesto por absorción 3ue es de =(#=, y compar0ndolo con el valor teórico 3ue es de =(#)$, se puede notar 3ue est0 muy cercano por lo cual e"ectivamente el compuesto sintetizado corresponde al Cu :C=COO; +. +O.
cierta conducti@idad a la solucin por lo ?ue es lgico esperar un @alor ma!or al reportado.
U*+*IS
C&/,u%-!-,a, "l1%r-a. 7a medición de conductividad en el blanco dio como resultado $QSRcm y la conductividad en una solución ?.( D de acetato de cobre monohidratado (A.+mSRcm. &l valor reportado de conductividad molar en la literatura de "isico3uímica de ilbert T. Castellan es de (?.+ para Cu+> para una dilución in"inita y $?.A? para el C=COO/ para una dilución in"inita@ considerando lo dicho por (o!lrausc! 3ue la conductividad de una solución est0 compuesta de las contribuciones individuales de cada ion tenemos la conductividad molar del acetato de cobre i!ual a ()A *(?/$ Sm+Rmol. 9artiendo de esto encontramos la conductividad molar de nuestra solución −1
K =19.27 mS c
m
∗1 S
3
1 0 mS
19.27 ∗10
Λm =
0.1 mol L
dm
S cm mol
∗1000 c m3 = 4.07
3
S cm mol
2
4
10
−1
S cm
−1
Sc m −1
K = [ M ]
¿ 19.27
−3
−3
=19.27∗1 0
∗1 m 2
cm
2
=19 . 2 7∗10
−3 S
2
m mol
$n consecuencia la conducti@idad molar encontrada en la solucin preparada se acerca =astante al @alor terico con un porcentaBe de error de 1.9 Del @alor encontrado podemos decir ?ue es =astante preciso !a ?ue no tenemos en cuenta la conducti@idad del agua ?ue adiciona una
Ilustración 2 análisis UV-VIS
&l comple%o sintetizado se analizó por espectrometría de absorción :-/vis; :ilustración +;.se observa 3ue la lon!itud m0'ima de absorción es de 5) nm. 7a literatura reporta 3ue la lon!itud m0'ima de absorción es de (( nm. 4un3ue el valor e'perimental est0 muy por encima.
Pu/%& ," 'us-/. &l punto de "usión se de"ine como la temperatura a la cual coe'isten en e3uilibrio la "ase li3uida y la "ase sólida. Se va a determinar el punto de "usión del Cu :C=COO; +. +O sintetizado# y se lo compara con el punto de "usión encontrado en la literatura 3ue es de ((5C@ aplicando la si!uiente "ormula G"P Go > :(# 5$'(?/$:Go/Gamb; N; Siendo (#5$'(?/$ la di"erencia de e'pansión del vidrio y del mercurio# Go temperatura observada :promedio de temperatura inicial y "inal;# Gamb temperatura ambiente# N n8mero de !rados desde el nivel del lí3uido del ba6o hasta la altura 3ue subió el mercurio. 7a temperatura observada "ue la temperatura inicial a la 3ue se comenzó a "undir# "ue de ((?C y la "inal "ue de (($C# obteniendo un promedio de ((+C. &l valor de N es +5$C. G"P ((+C > :(#5$'(?/$ :((+C/ +?C; +5$C;
G"P ((+C > =#$C G"P ((5#$ C 7a temperatura de "usión 3ue se obtuvo para el acetato de cobre es de ((5#$C# 3ue compar0ndolo con el valor encontrado en la literatura 3ue es de ((5C# est0 muy cercana con lo 3ue se puede decir 3ue el compuesto obtenido es e"ectivamente el acetato de cobre monohidratado.
titulación con 4!NO= realizando dos pruebas !astando (#5m7 y (#+m7 con un Upromedio de (#=5m7 !astados de 4!NO=. &ntonces se encuentran las moles de nitrato de palta !astado y se hace una relación este3uiometria. +4!NO= > Cu :C =COO; +.+O P +4!C=COO > Cu :NO=;+ > +O ?#?(=5l ' 1 molCu
Cua/%-'-a-/ ," a"%a%&s.
?#?((5DP(#AA'(?/$
Se pesó ?#+! de NaCl y se llevó hasta un volumen de (?? m7 en un balón a"orado# de la cual se tomó 5m7 de NaCl y se adiciono unas !otas de CrO$/+. 3,42 x 10 −3 mol
1 mol
?#+' 58,45 g P
0,1
P
?#?=$+D
:NaCl;@ ?#?=$+D' ?#??+7P #)$'(?/5 mol NaCl &n la titulación se !astó de 4!NO= 5#)m7 y #(m7 obteniendo un promedio de 5#A5m7 de 4!NO= 6,84 x 10−5 mol 0,00595 l
P
?#?((5D
de
4!NO=
:estandarizada; 7ue!o se tituló con 4!NO=# una solución de acetato de cobre para lo cual se pesó ?#(! de acetato de cobre y se llevó a un volumen en balón a"orado de +5m7# de la cual se tomó 5 m7 para la titulación. 1 mol
?#(!' 199,85 P
5,0 x 10 − 4 mol 0,025
P?#?+D
'
( C H COO ) 2. H O 3
2 mol AgN
9ara su cuanti"icación se hizo por titulación con 4!NO=# para lo cual "ue primero necesario estandarizar la solución de 4!NO= así
mol 4!NO=
2
O3
P A#A'(?/5 mol Cu
:C=COO; +.+O Vue se encuentran en 5 m7# comparando con la concentración de Cu :C=COO; +.+O ?#?+D ' ?#??57P ('(?/$ mol Cu :C=COO; +.+O en 5m7. Comparando las moles de acetato 3ue se encuentran en 5m7 con las moles 3ue se encontró con la titulación con 4!NO= :?#?((5; son las misma cantidad de moles por lo cual se concluye 3ue e"ectivamente estaba presente el ion acetato en el compuesto Cu :C=COO; +.+O.
CONCUSIONES. &l m1todo utilizado para la síntesis de acetato de cobre tuvo un rendimiento del $+, por lo cual no es recomendable dicho m1todo. 4un3ue el rendimiento del proceso para la síntesis no "ue muy "avorable# la pureza del compuesto obtenido es muy buena teniendo en cuenta las di"erentes caracterizaciones llevadas a cabo.
de
acetato de cobre 9ara lo cual se tomó 5m7 de la solución de acetato de cobre y se adiciono (m7 de CrO$+/ y se procedió a la
7a conductividad iónica es un m1todo e"ectivo para la caracterización de comple%os iónicos.
