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8/13/2019 Compuestos de Coordinacin.pptx

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QUMICA II 63.03Trabajos prcticos de Laboratorio

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[Cu(NH3)4 ]2+ ]

[Cu2+ ] [ (NH3)]4

TRABAJO PRCTICO N 10: Compuestos de Coordinacin

A) INTRODUCCIN TERICA

Existe una amplia clase de sustancias, llamadas compuestos de adicin, enlas que dos o ms compuestos, capaces de existir independientemente, se unen entres en proporciones estequiomtricas definidas. Si el compuesto de adicin sedescompone en sus iones componentes al ingresar en un medio acuoso, sedenominan sales dobles , por ejemplo: la Carnalita KCl.MgCl2.6H2O se encuentran K +,Cl- y Mg2+ ; sin embargo en el caso del Ferrocianuro de Potasio Fe(CN) 2.4KCN, seesperara encontrar Fe 2+ , CN- y K+ pero se hayan pruebas evidentes de una entidadms compleja que responde a la formula [Fe(CN)

6]4-. Las sustancias de este tipo son

llamados compuestos complejos o de coordinacin .

La presencia de un grupo o un in complejo puede detectarse por una serievariada de procedimientos, aprovechando propiedades tales como color, actividadptica, absorcin, solubilidad, potencial de reduccin y otras propiedades anlogas.Una de las propiedades ms importantes es la estabilidad termodinmica con respectoa su disociacin en un ambiente determinado, la cual esta caracterizada por laconstante de inestabilidad del complejo.

Ki=

Ki=8,5 10-13

Esta constante depende de: la temperatura, la naturaleza del disolvente, lanaturaleza del in metlico y de la naturaleza y nmero de los ligantes.

Ligantes y complejos de coordinacin

Un complejo es una especie formada por un tomo o in central (metal) y n-ligantes que tienen existencia qumica significativa y que se forma a travs de unareaccin qumica que puede ocurrir en condiciones significativas (en condiciones detrabajo de laboratorio). Es condicin indispensable que el ligante sea una base deLewis (que tenga un par disponible de electrones)

Los ligantes que se unen al metal mediante un solo sitio se llamanmonodentados y los que se unen por ms de un sitio a la vez reciben el nombre depolidentados . Los complejos formados por un in metalico y ligantes polidentadosreciben el nombre de quelatos.

El nmero de coordinacin de un in metlico en un complejo es el nmero desitios a los que se coordina y no coincide necesariamente con el nmero de ligantes.


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Ligantes Clasificacin Complejo N0 deoxidacin

N0 decoordinacin

NH3 Amin Monodentado

[Co(NH3)63+

]in hexaminocobalto(III) 3+ 6

CN-Ciano

Monodentado [Ni(CN)4]2-in tetracianoniquelato(II)

2+ 4

NH3 Cl- amin cloro

Monodentados [Pt(NH3)4Cl2]2+in

tetramindicloroplatino(IV)

4+ 6

H2N-CH2-CH2-NH2etilendiamino(en)

Bidentado [Co(en)3]3+ 3+ 6

C2O42-Oxalato

Bidentado [Cu(C2O42-)]2-in bisoxalatocuprato(II)

2+ 4

Nomenclatura de los compuestos de coordinacin

La IUPAC ha adoptado una serie de reglas para nombrar los compuestos decoordinacin, que se basan en la Teora de Werner. Algunos ejemplos para nombrarligantes son:

Molcula Nombre Nombre comoligante Ion NombreNombre como

ligante

amonaco amino cloruro cloro

agua acuo cianuro ciano

monxido decarbono carbonilo hidrxido hidroxi

fosfina fosfina nitrito nitrito

xido denitrgeno nitrosilo nitrito nitro

Los tomos subrayados son dadores de electrones


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Los complejos son esenciales en muchos aspectos tanto de la vida (p.e.: lahemoglobina es un complejo de hierro encargado de llevar oxgeno a las clulas)

como de la qumica, ya sea de la qumica a nivel industrial, como as tambin de laqumica analtica debido a que la formacin de complejos metlicos frecuentementeest acompaada de cambios de color.

Colores de algunos complejos de cromo(III)

[Cr(OH2)4Br 2]Br Verde [Cr(CON2H4)6][SiF6]3 Verde[Cr(OH2)6]Br 3 Azul grisceo [Cr(NH3)5Cl]Cl2 Prpura

[Cr(OH2)4Cl2]Cl Verde [Cr(NH3)4Cl2]Cl Violeta[Cr(NH3)6]Cl3 Amarillo [Cr(OH2)4Cl2]Cl Verde

Aplicaciones A nivel industrial: adems de ser utilizados como pigmentos muchos complejosfuncionan como catalizadores posibilitando o facilitando la realizacin de ciertasreacciones que de otra manera seran imposibles de realizar, ya sea por su alto costocomo por sus impedimentos termodinmicos, siendo de esta manera imprescindiblespara esas industrias.

Un ejemplo de esto es la utilizacin de un complejo de aluminio y titaniollamado catalizador de Ziegler-Natta para la polimerizacin del etileno a bajaspresiones, lo que nos permite tener infinitos artculos de uso cotidiano de polietileno abajo costo.

En el mbito de la qumica analtica: se utilizan complejos tanto como indicadoresde la presencia de ciertos iones como tambin para la separacin de ciertos ionesmetlicos.

Un claro ejemplo de esto es el ligando EDTA o cido etilendiaminotetraacticoutilizado en la prctica de aguas, que forma complejos de gran estabilidad con el calcioy el magnesio entre otros. Otro ejemplo son los indicadores metalocrmicos como elnegro de ericromo T (NET) y la murexida, que son molculas que forman complejoscoloreados con los iones metlicos que tienen un color diferente al del indicador libre,evidenciando la presencia del metal.

Complejos Amoniacales

La mayora de los hidrxidos metlicos son insolubles en agua pero algunos sedisuelven en exceso de amonaco formando complejos amoniacales. Las excepcionesson los cationes de los metales del Grupo IA y los miembros ms pesados del GrupoIIA. Ejemplos:

Cu(OH)2 (s) + 4 NH3 [Cu(NH3)4 ]2+ + 2 OH- Co(OH)2 (s) + 6 NH3 [Co(NH3)6 ]2+ + 2 OH-


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Figura 1

B) PARTE EXPERIMENTAL

I.Tcnica de prepraracin del Co (NH3)6Cl3

1.- Disolver 4 grs. de cloruro de amonio (NH4 Cl) en 9 ml de agua.2.- Calentar con cuidado la solucin hasta su ebullicin y aadir 6 grs. de cloruro decobalto hexahidratado (CoCl2 .6 H2O).

3.- Colocar 0,3 grs. de carbn activado en un matraz-erlenmeyer de 100 ml y aadir lasolucin preparada.

4.- Enfriar el matraz y la solucin en un bao de agua con hielo, como lo indica lafigura.

5.- Inmediatamente agregar 15 ml de amonaco concentrado (NH 3) y enfriar la mezcla,hasta que la temperatura llegue a 10 C o menos.

6.- Aadir lentamente con gotero 8 ml de agua oxigenada (H2O2) al 30 %

7.- Calentar la solucin, unos 20 minutos, a bao mara (50-60C) hasta quedesaparezca la coloracin rosada del in Co 2+ , lo que indica que este se ha oxidado aCo3+.

Co2+ Co3+ + e-

HO2- + H2O + 2 e- 3 OH-

Co3+ + 6 NH3 [Co (NH3)6]3+

[Co (NH3)6]3+ + 2 Cl- + OH- [Co(NH3)6]OHCl2

Figura 2

Figura 3


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8.- Enfriar la solucin en bao de hielo y filtrar en un Buchner de 4,5 cm.

9.- El residuo, con todo y papel de filtro, se pasa a una solucin hirviendo de 50 ml decido clorhdrico (HCl) 0,5 M. Continuar calentando y agitando la mezcla hasta suhervor.

[Co(NH3)6]OHCl2 + HCl [Co(NH3)6]Cl3

10.- Inmediatamente filtrar por un Buchner que lleve dos papeles filtros previamentemojados con agua y succionados, para que retengan el carbn activado.

11.- Al filtrado, aadir 7 ml de HCl concentrado y enfriar.

II. Tinta invisible (Tcnica de cambio de ligando).

1.- Diluir en un tubo de ensayo unos gramos de cloruro de cobalto hexahidratado(CoCl2 .6 H2O) en agua. Esta solucin debe ser rosada, casi incolora.

2.- Tomar aproximadamente 5 cm3 de solucin de CoCl2 y escribir en un papel conesta solucin utilizando una astilla de madera a modo de birome.La letra no ser visible.

3.- Calentar el papel sobre una placa calentadora para eliminar el agua de la tinta.Qu ocurre? Al calentar, se produce la reaccin de deshidratacin del complejo [Co(H2O)6]2+ y seforma el complejo [CoCl4]2-.

2[Co(H2O)6]Cl2 Co[CoCl4] + 12 H2O rosado azul

Por lo que la tinta ser visible.

4.- Retirar de la placa calentadora el papel. Dejarlo reposar al ambiente unos minutos.Qu observa?

Figura 4


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Preparacin de [Cu (NH3)4 ]SO4 (H2O)

Diagrama de bloques del mtodo de obtencin.

PROCESO REACCIONESINVOLUCRADAS

Disolucin de 0,05 moles deCuSO4.5H2O (s) pulverizadoen una solucin de 20 ml de

NH3 (c) y 12 ml de H2O (l)

Agregado de 20 ml de etanolfro.

Enfriado y reposo por 1 h.

Filtrado con Buchner

Lavado

Cu SO4.5H2O (s) Cu + (ac) + SO4 -(ac)Cu2+ (ac) + 4 H2O (l) [Cu(H2O)4 ] 2+ (ac)Cu2+ (ac) + 4 NH3 (c) [Cu (NH3)4 ] 2+ (ac)

Ya que el etanol es vido de H 2O desplaza el siguienteequilibrio:

[Cu(H2O)4 ] 2+ (ac) + 4 NH3 (c) [Cu (NH3)4 ] 2+ (ac) + 4 H2O (l)hacia la derecha

con NH3 (c) fro

con etanol fro2-3 ml

con eter1/2 ml

con acetona2 ml

Secado en secador de CaO (s)calcinado

Aumenta la concentracin del ligando(NH3) y diminuye la concentracin de

ligando (H2O) por la presencia de etanol

El etanol elimina el exceso de H2O (l)favoreciendo la formacin del complejo,

y su baja temperatura disminuye la

El eter deshidrata al complejo

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