Complexo de Cobalto

 

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO IFES  – ARACRUZ

BACHARELADO EM QUÍMICA INDUSTRIAL

OBTENÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE COMPLEXOS DE Co(III)

INTEGRANTES  – 2º PERÍODO ELIAS BRAGATTO NETO EMMANUEL NASCIMENTO FABIANA DOS PASSOS GALDINO JULIANA SAGRILLO TAISE MARIA S. N. BATISTA

PROFESSOR: CEZAR MANZINI

Aracruz - ES Novembro/2016

 

Objetivo 

Verificar o efeito do número de substituintes no compostos de cobalto Exemplificar alguns métodos de preparação de isômeros inorgânicos; Caracterização dos isômeros através de técnicas espectroscópicas

 

  Introdução  Os complexos de cobalto, no qual este relatório estar a dizer, foi severamente o objetivo de estudo de Werner W erner e foram muito benéficos para a inspiração das primeiras teorias de complexos. O metal cobalto ocorre no meio ambiente ligado ao níquel, arsênio e enxofre. Os minerais mais relevantes são o CoAs 2 (esmaltita) e CoAsS (cobaltita). É um metal rígido, branco-azulado e dissolve-se em ácidos minerais liquefeitos. Os estados de oxidação de maior importância são +2 e +3. O íon [Co(H2O)6]2+  é estável em um soluto, porem a soma de outros ligantes ajuda a oxidação a Co3+. Porem em contra partida, o íon [Co(H 2O)6]3+ é um agente oxidante potente oxidando H 2O o oxigênio e sendo redutor de Co 2+. Contudo, ligantes geralmente tem átomos de nitrogênio (de maneira que NH 3 e etilenodiamina = NH2CH2CH2NH2) torna o estado de oxidação mais estável +3 em soluto aquoso. Existe uma reação do íon [Co(H2O)6]2+ com NH3 em estado excessivo, quando utiliza-se um catalisador (carvão ativado) deste modo faz a formação de [Co(NH3)6]3+  por processo de oxidação com o oxigênio do ar. Caso não haver um catalisador e utilizando-se H 2O2, consegue-se [Co(NH3)5(H2O)]3+, que por tratando-se HCl centrado dá o complexo [Co(NH3)5Cl]Cl. Entretanto, a ação formação de [Co(NH3)6]3+ resulta na troca de moléculas de H2O por moléculas de NH3 no complexo octaédrico [Co(H2O)6]2+, com subsequente oxidação a Co3+ utilizando de um instrumento catalisador, conforme esta reação: 4[Co(H2O)6]2+ + 4NH4 + 20 NH3 + O2 à 4[Co(NH3)6]3+ + 26H2O O complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 é de fato um composto cristalino, com cor violeta-avermelhado, de estrutura octaédrica, insuficientemente solúvel em água com temperatura baixa, etanol e éter. O composto separa-se acima de 150oC liberando NH3(g). A podemos obter por diversos meios processuais, indo, exemplarmente, de CoCl2.6H2O, ou de outros complexos de Co 3+ tais como [Co(NH3)5CO3]NO3.  A equação da reação a partir de CoCl2.6H2O que se escreve-se escreve-se de tal forma:

 

2 CoCl2.6H2O + 2 NH4Cl + 8 NH3 + H2O2 à 2 [Co(NH3)5Cl]Cl2 + 14 H2O Um fato importante para considerarmos na fabricação dos compostos de coordenação é a possível formação de isômeros. Compostos de coordenação poderiam apresentar meios diferentes de tipos de isomeria: geométrica, óptica, de ligação, de ionização, entre outros. Deste modo, complexos octaédricos de 3+

Co  iguais os enquanto que

+ + 2 2 3 4 2 íons [Co(en) Cl ]  e [Co(NH ) Cl ]  formam isomeria geométrica o íon [Co(en)3]3+  apresenta geralmente isomeria óptica. Como

exemplar de isômeros de ligação poderão ser relacionados os complexos [Co(NH3)5NO2]2+ e [Co(NH3)5ONO]2+, onde o íon NO 2- coordena-se, no primeiro caso, através de um átomo de nitrogênio e no segundo, por meio de um átomo de oxigênio.  A

começar de

início

do

complexo

[Co(NH3)5Cl]Cl2 poderemos

substituir tal ligante Cl- por H2O ou NO2-  em sentido de ter tais compostos [Co(NH3)5H2O]Cl3 e

os

isômeros

nitro

[Co(NH3)5NO2]Cl2 e

nitrito

[Co(NH3)5ONO]Cl2, logo pois. Embora os complexos de cobalto(III) tenha caraterísticas intremulas, em altas temperatura de (80ºC), variáveis reações substitutivas podem ser um pouco nem tanto rápidas. rápidas . As equações mostram os camiões da substituição da fabricação: [Co(NH3)5Cl]2+ + OH-  [Co(NH3)5OH]2+ + Cl-  [Co(NH3)5OH]2+ + H+  [Co(NH3)5H2O]3+  2 NO2- + 2 H+ à N2O3 + H2O [Co(NH3)5OH]2+ + N2O3 à [Co(NH3)5ONO]2+ + HNO2  Em modo que o variável é pH = 4, a solubilidade do [Co(NH 3)5ONO]Cl2 é pequena deste modo o complexo salino de cloreto do nitrito precipita. Finalmente o complexo nitrito se rearranja para dar a forma nitro, segundo o equilíbrio: [Co(NH3)5ONO]2+  [Co(NH3)5NO2]2+  Que tende bem para a direita em solução ácida.  Adicionando-se de ácido à mistura em equilíbrio facilita na precipitação do isômero nitro. Entretanto, em metade de HCl concentrado, o nitro complexo se dilui mais.

 

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Síntese do Cloreto de Pentaminclorocobalto(III) - [Co(NH3)5Cl]Cl2 - Foi dissolvido 1,25 g de NH4Cl em 7,5 mL de NH4OH concentrada em um béquer pequeno e transferindo para uma cápsula de porcelana média. - A esta solução foi adicionado 2,5 g de CoCl2.6H2O em pequenas porções, em agitação contínua. - Manteve em agitação , em seguida adicionado 3,0 mL de água oxigenada 30 %, lentamente, pelas paredes do recipiente, em pequenas porções. - Quando entrou em efervescência, adicionou-se, lentamente, na capela, 7,5 mL de HCl - Foi aquecida a mistura em banho-maria até ela reduzir o volume à metade, agitando-a com um bastão de vidro para evitar que a sal cristalize nas bordas da cápsula. - Foi resfriado em temperatura ambiente e a seguir, foi colocada em um banho de gelo por cerca de 10 min e esperando que formasse uma grande quantidade de cristais vermelhos. - Foram isolados os cristais vermelhos por filtração a vácuo, lavando-os em seguida com pequenas porções de água gelada e depois com álcool etílico e éter. - Depois secou os cristais no máximo, no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando. - Depois de secos, foram pesados os cristais obtidos. E foi anotou-se o resultado. - Foi calculado o rendimento prático da obtenção e comparando com o rendimento teórico.

 

  Síntese do Cloreto de Pentaamino(nitro)cobalto(III) - [Co(NH3)5NO2]Cl2 - Foi preparado uma solução contendo 25mL de água destilada e 2mL de amônia concentrada e saturar com 2,00g do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2. - Foi aquecido ligeiramente ligeiramente (60°C) depois filtrada a ssolução olução a quent quente. e. Foi resfriando em temperatura ambiente e a seguir, neutralizado com uma solução de ácido clorídrico diluído (utilizando-se de papel indicador universal). - Foi adicionando 3,00g de nitrito de sódio e aquecido ligeiramente (60°C) a solução até que todo o precipitado avermelhado, formado inicialmente, dissolve-se. - Foi resfriado à temperatura ambiente e em seguida, adicionado, lentamente no inicialmente e logo depois mais rapidamente 35ml de ácido clorídrico concentrado. - Foi Resfriando Resfriando a solução em banho de gelo. - Foi os cristais por meio de filtração a vácuo, lavados em seguida com pequenas porções de água gelada, álcool etílico e éter e separado. - Foi colocado para secar os cristais ao máximo, no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando. - Depois de secos, foram pesados os cristais obtidos. Anotados o resultado. - Foi Calculado o rendimento prático da obtenção e comparado com o rendimento teórico.

Síntese do Cloreto de Pentaamino(nitrito)cobalto(III) - [Co(NH3)5ONO]Cl2 - Foi preparada uma solução contendo 20mL de água destilada e 5 mL de amônia concentrada e saturar com 1,00g do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2. - Foi aquecida ligeiramente (60°C) e filtrada a solução a quente. - Foi colocada em resfriamento em temperatura ambiente e a seguir, neutralizada com solução de ácido clorídrico diluído (utilizado papel indicador universal). - Foi Adicionado 1,50g de nitrito de sódio e 1,5mL de ácido clorídrico 6,0mol/L.  – Foi agitada apenas o suficiente para completar a mistura. - Foi colocada a solução em banho de gelo para resfriamento. - Foram separados os cristais por meio de filtração a vácuo, foram lavados em seguida com pequenas porções de água gelada, álcool etílico e éter. éter .

 

- Foram colocados para secar os cristais ao máximo, no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando. - Logo em seguida depois depois de secos, foram pesados os cristais obtidos. obtidos. Foram anotados resultado. - Foi guardado o produto em abrigo. -Foi calculado o rendimento prático da obtenção e comparado com o rendimento teórico.

Estudo do equilíbrio entre os complexos nitro e nitrito no estado sólido. - Foram verificados os espectros IR (infravermelho) dos três complexos [Co(NH3)5Cl]Cl2 , [Co(NH3)5NO2]Cl2 e [Co(NH3)5ONO]Cl2 na região de 4000 a 400 cm-1. Foram anotado primeiro as bandas dos diversos modos vibracionais dos grupos NH3 NH3 no complex complexo o pentaaminocloroc pentaaminoclorocobalto(III). obalto(III). E feita comparação com os espectros dos complexos pentaaminonitrocobalto(III) e pentaaminonitritoocobalto(III) identificou as bandas do grupo NO2 e ONO. Foi feita uma comparação com os dados da literatura. - Foi formulada uma explicação para os deslocamentos observados nas comparações das frequências vibracionais desses dois grupos. - Colocou as parte das amostras dos complexos nitro e nitrito em uma estufa a 100ºC por cerca de uma hora. Observou o que aconteceu e comparou os espectros na região do infravermelho depois deste tratamento. - Foi colocado um pouco das amostras dos complexos nitro e nitrito no congelador até a próxima aula. E foi anotado o que aconteceu e comparou os espectros na região do infravermelho depois de decorrido uma semana da síntese. - O restante das amostras dos complexos nitro e nitrito foi guardado em um dessecador até a próxima aula. Foi anotado o que aconteceu e comparados os espectros na região do infravermelho depois de decorrido uma semana da síntese. Comentou-se seus resultados.

 

Resultados e Discussões  Tabela - Espectros dos complexos nitro e nitrito.

Vermelho

Absorção

Branco

480 nm

- 0,167

- 0,262

430 nm

-0,064

- 0,262

415 nm

-0,066

-0,262

400 nm

0,258

0,011

325 nm

2,823

2,051

Amarelo

Absorção

325 nm

2,796

400 nm

0,417

Branco 2,051

0,011 415 nm

0,242 -0,262

430nm

0,397 -0,262

480 nm

0,099 -0,262

 

- Foram observados através do Espectrômetro que os valores dados negativos são os que sofreram menor absorção. Vale salientar que o amarelo foi que teve maior absorção comparada ao branco e ao vermelho.

E= h.v \

ʎ 

Vermelho E=

6.63 x 10 34(-0,167) \ 480 = - 2.57 x 10 -37 

E=

6.63 x 10 34 (- 0.064) \ 430 = - 9.86 x 10 -37 

E=

6.63 x 1034 (-0,066) \ 415= -1.05 x 10 -37

E=

6.63 x 1034 (0.258) \ 400 = 4.27 X 10 -37

E=

6.63 x 1034 (2.823) \ 325 = 5.75 X 10 -36

 Amarelo

E=

6.63 x 10 34(2.796) \ 325 = 5.70 x 10 -36 

E=

6.63 x 10 34 (0,417) \ 400 = 6.91 x 10 -37 

E=

6.63 x 1034 (0.242) \ 415= 3.86 x 10 -37

E=

6.63 x 1034 (0.397) \ 430 = 4.27 X 10 -37

E=

6.63 x 1034 (0,099) \ 480= 1.36 X 10 -37

 

Branco 

E=

6.63 x 10 34(2.051) \ 325 = 4.18 x 10 -36 

E=

6.63 x 10 34 (0,011) \ 400 = 1.82 x 10 -38 

E=

6.63 x 1034 (-0.262) \ 415= - 4.18 x 10 -37

E=

6.63 x 1034 (-0.262) \ 430 = - 4.03 X 10 -37

E=

6.63 x 1034 (-0,262) \ 480= - 3.61 X 10 -37

 

Parte 1

Síntese do Cloreto de Pentaminclorocobalto(III) - [Co(NH3)5Cl]Cl2

Cálculo do rendimento: [Co(NH3)5Cl]Cl2 Massa teórica: m = n teórico  x MM = 2,102x10-2 x 250,4 = 5,26 5,263 3g Rendimento = ( n / n teórico ) x 100 = (0,082 x10-2/ 2,102x10-2 )x100%= 8,19% Rendimento não foi Satisfatório - Na obtenção desse complexo não obteve êxito devido algumas das influências que altera a formação de um produto com por exemplo.

Uma reação química atinge o equilíbrio quando as velocidades das reações direta e inversa se igualam, e as concentrações dos reagentes e produtos permanecem inalteradas. Porém, esse estado de equilíbrio é vulnerável a alguns

fatores

que

podem

alterar

uma

dessas

velocidades

e,

consequentemente, modificar as concentrações de reagentes e/ou produtos, provocando o deslocamento do equilíbrio. Temperatura e na adição ou retirada de uma ou mais m ais substâncias presentes no sistema (alterando assim a concentração) [2].

 

Síntese do Cloreto de Pentaamino(nitro)cobalto(III) - [Co(NH3)5NO2]Cl2

Cálculo do rendimento [Co(NH3)5NO2]Cl2

Massa Teórica: m = n teórico x MM = 7.987x10-3x 260,9 = 2,084g Rendimento = (0,0079 x10-3 / 7,987x10-3) x100% = 7,89 %

Síntese do Cloreto de Pentaamino(nitrito)cobalto(III) - [Co(NH3)5ONO]Cl2

Cálculo do rendimento [Co(NH3)5ONO]Cl2 Massa Teórica: m = n x MM = 7,987x10-3 x 260,9 = 2,084g Rendimento = ( 0,0270x10-3 / 7,987x10-3) x 100% = 2.69 %

Os resultados nos rendimentos das reações não foram muito satisfatórios suponha-se que seja devido à alta temperatura e tempo de secagem, e pouco tempo de espera para formação de cristais em banho de gelo. Vale destacar que na formação do complexo teve que se utiliza de produtos produzidos pelo professor onde na formação o complexo - [Co (NH3)5Cl]Cl2 , não foi formado o complexo.

 

Conclusão Concluímos que através do espectro pode-se calcular um comprimento de onda e obter a energia de uma reação, e que o rendimento e vários fatores que podem prejudicar um rendimento de uma reação.

 

 

Referências

[1]

[2] Educação Disponível em:  http://educacao.globo.com/quimica/assunto/equilibrio-quimico/fatores-quealteram-o-equilibrio-quimico.html. Acesso em 8 de dezembro de 2016.