Equilibrio de Complejos

 

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA INFORME DE LABORATORIO Asignatura: Química II Grupo 3 NRC: 1626 Fecha de realización: 14 de enero 2015 Fecha de entrega: 21 de enero 2015 1.- TEMA: Equilibrio De Complejos 2.- OBJETIVOS

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General Anal An aliz izar ar el efec efecto to de la te temp mper erat atur ura a en el eq equi uili libr brio io de dell ió ión n complej comp lejo o he hexac xacua uacob cobal alto( to(II) II),, for formad mado o al di disol solver ver cloru cloruro ro de cobalto (II) en agua, y el anión tetraclorurocobaltato(II).

•

•

Especico Obse Ob serv rvar ar el efec efecto to de la temp temper erat atur ura a so sobr bre e el eq equi uili libr brio io de formación de complejos. Monitorear el desplazam Monitorear desplazamiento iento del equilibr equilibrio, io, observando el cambio de color en alguna de las especies.

 

3.- MARCO TEÓRICO:

Equilibrio de complejos El ión complejo es producto de la reacción entre el metal de transición y la base de Lewis (Ligando).  Tipo de enlace

Covalente coordinado.  La hibridación de orbitales nos indica el número de coordinación Ión metálico. Aceptor de pares de electrones. Ligando. Donador de pares de electrones El número de coordinación del ión metálico central determina el número de ligandos necesarios.

Efecto de la temperatura

El aumento de temperatura favorece la formación del complejo si > 0.

Se puede observar la formación del complejo por el cambio de coloración.

 

4.- MATERIALES Y REACTIVOS: MATERIALES:  Erlenmeyer de 250 mL  Piseta  Varilla de vidrio

 Espátula  Plancha de calentamiento REACTIVOS: Reacti vos

Fórm ula

Cloruro cobalto so

CoCl2

Peso molec ular (g/mol ) 74,55

Etanol

C2H6O

Cloruro de sodio

NaCl

Densid ad

Puntos de fusión 3 (g/cm ) (°C) 0,789

773

46,07

1,60

-114

58,44

2,165

801

(INSHT)  (CORQUIVEN, C.A., 2000)  (INSHT) 2000) (QMAX, 2005)

Puntos Estados Precaucion de de es a tomar ebullic agregac en su ión ión utilización (°C) 1500 Sólido Evitar la dispersión, usar guantes, gafas y mascarilla. 79 Líquido Usar protección pers pe rson onal al,, y en poca cantidad, rotu tullar los recipientes. 1413 Sólido Usar protección personal, evitar contacto con los ojos

 

5.- PROCEDIMIENTO: •

•

•

Colocar una punta de espátula de cloruro cobaltoso en 150 mL de agua, la disolución inicial presenta un color rosado intenso debido a la presencia del complejo hexacuacobalto(II). Se añade cloruro de sodio hasta saturar la solución y calentar durante aproximadamente 5 min., el equilibrio se desplazará hacia la formación tetraclorurocobaltato( tetraclorurocobaltato(II) II) de color azul. Una vez obtenido el color azul se puede desplazar la reacción nuevamente hacia la izquierda añadiendo agua o enfriando.

6.- TABLA TABLA DE DATOS: OBSERVACIONES 150ml de sol. Cloruro cobaltoso

Solución in inicial  NaCl Calor 

hexaacuocobalto (I (II) ((rrosado) tetraclorurocobaltato tetraclorurocobaltat o (II) (azul)

7.- RESULTADOS RESULTADOS La estabilidad estabilidad de los iones complejos complejos influyen en la reacción, puesto que al desconocer desconocer el valor de Ke del ion hexaacuobalto(II) y del tetraclorocobalto(II), se puede obtener mediante el número de ligados de los iones mencionados.

Solución CoCl2 + NaCl

[ Co ( H 

 ₂

Cambios de temperatura

Color

Solución inicial

rosado

Solución al calentar

Violeta Violeta obscuro

Solución enfriada

rosado pálido  precipitado de sal

+2

O ) ₆ ] + 4 Cl

-1

CoCl2 + NaCl

Ion

Fórmula

Hexaaquacobalto(II) Tetraclorocobaltato(II

[Co(H2O)6]2+

Número de ligados  presentes 6

Ligando

Estabilidad

H2O, neutro

[CoCl4]2-

4

mo- nod enión tandicoo, M Mean yo Cl an anió orr

 

)

monodentado

8.- CALCULOS, ANÁLISIS Y DISCUSIÓN

Cloruro cobaltoso en solución acuosa se disuelve totalmente (Todos (T odos los cloruros son solubles en agua solubes except excepto o

+¿ + ¿ y Cu¿ ¿ 2+ ¿ , Pb ) + ¿ , Hg¿

2

 Ag

¿

Cloruro Clor urocobal cobaltoso toso pr produceiones oduceiones cobaltoso cobaltoso e iones cloruro cloruro 2

+ ¿ +−2¿Cl(¿ac ) ¿

CoCl 2( s ) Co( ac)

el equilibrio dinamico del agua:

−¿ ¿ + ¿ + OH (ac ) ¿

 H 2 O(l ) H ( ac )

Cloruro cobaltoso en solución acuosa iones cobalto mas agua produce el hexacuacobalto(II) 2 2

 H 2 O+¿6¿¿¿( ac) Co ¿ O (l) ¿ Co¿ 2

+¿ +6 H 

 H 2 O ¿6

¿ 2 +¿ ¿

Ca

¿ ¿

Co ¿

¿  Kf =¿

 

Cloruro de sodio (Todos (Todos los cloruros son solubles e en n agua

+¿ ¿ + ¿ y C u ¿ 2 + ¿ , Pb ) + ¿ , Hg¿

2

solubes excepto

 Ag

¿

Clorur Clor uro o de sodio sodio produc producee ionesclorur ionescloruro o e iones iones sodio sodio

−¿ + ¿ + Cl¿( ac) ¿

 NaCl  Na Cl( s ) Na(ac )

Al meclar el hexacuacobalto(II) con el cloruro de sodio se produce el tetraclorurocobaltato(II) dandole el color azul

−¿ + 6 H  O(l ) −¿ ¿ ¿(ac ) ¿ Cl ¿ Co ¿ −¿ ¿ ¿ 2 + ¿ + 4 Cl( ac )  H  O ¿ ¿¿( ac ) Co ¿ ¿

2

2

4

2

2

6

−¿ + 6 H  O( l) −¿ ¿¿(ac ) ¿ Cl ¿ Co ¿ −¿ ¿ 2

4

2

6

4 2

¿

+ ¿ +  H CoO¿ ( l) + Cl( ac) ( ac )

−¿ −¿ ¿ ¿(ac ) ¿ Cl ¿ Co ¿ −¿ ¿ ¿ 2 + ¿ + 4 Cl( ac ) 2

4

¿

Co(ac )

 

2

+¿

Co

¿

¿ −¿ Cl

¿

¿ ¿ ¿

2

−¿

−¿ ¿ ¿¿ Cl ¿ Co ¿ ¿  Kf =¿ 4

Como sucede el cambio de numero de coordinación Co ¿

¿ ¿ −¿ ¿ ¿ 2 + ¿ + 2 Cl( ac) ¿  H  O ¿ ¿ ( ac ) Co ¿ Q +¿ 2

6

 En exceso de iones Cl-, como ocurre en este caso, el proceso continúa Co ¿

¿

−¿ + 6 H  O(l ) −¿ ¿ ¿(ac ) ¿ Cl ¿ Co ¿ −¿ ¿ Q ¿+ ¿

2

 

2

4

Q aproximadamente se encuentra entre 42 y 54 kJ/mol. Según Chang (2010) ¨Las reacciones entre ácidos y bases de Lewis, en las que se combina un catión metálico con una base de Lewis, llevan a forma formarr iones complejos. complejos. Así, un ion complejo comple jo se define como un Ion que contiene un catión catión metálico central enlazado enlazado a una o más molécula ulas o ione ness.¨ .¨een este caso nosot otrros utiliza zam mos el ión compl ompleejo hexacuacobalto(II), formado al disolver cloruro de cobalto (II) en agua, es decir para eliminar elimi nar un ion, podemos aprovechar aprovechar el hecho de que muchos cationes cationes metálicos metálicos son ácidos de Lewis. Cuando se hace reaccionar un ácido de Lewis y una base de Lewis reaccionaran con una formación de un enlace covalente coordinado y el producto se lo llama llama compl complejo ejo de coordin coordinaci ación. ón. Según el principi principio o de Le Chatelie Chatelierr indica que si enfriamos el sistema sistema el equilibrio se desplaza hacia el complejo acuoso, discrepando discrepando así en

 

nuestra proces nuestra proceso o ya que la formaci formación ón del hexaacuo hexaacuocoba cobalto lto (II) (II) al mezclar mezclar el clorur cloruro o cobal cob alto toso so con agua agua se dio a un unaa te temp mpera eratu tura ra ambien ambiente te,, es decir decir el aument aumento o de la 0 tempera tem peratur turaa favore favoreció ció a la formac formación ión de comple complejos jos si ∆ H f    > 0 observando como característica principal el cambio de coloración

9.- CONCLUSIONES Cuando tenemos equilibrios en etanol con una diferencia de concentración la coloración rosaa puede ros puede ser suscept susceptibl iblee a varia variacio ciones nes,, es deci decirr la conce concentr ntraci ación ón de agua agua que se encuentra en todos los equilibrios equilibrios de etanol, se ve modificada ya que el ion cobalto (II) se encuentra limitado para reaccionar con el agua, mostrándose así con un color rosado claro, violenta claro y palo de rosa. Cuando el ion cobalto(II) se encuentra en la solución solución acuosa, este da lugar a la formación de un ion complejo hexahidratado hexahidratado debido a su número de coordinación coordinación los iones acuo están actuan actuando do como  bases de Lewis, ya que estos ceden electrones a los orbitales vacíos del cobalto(II) y se da la formación del ion [Co(H2O) 6 ](ac)+2 hexaacuocobalto(II) de coloración rosada.

Con un aumento de temperatura se está favoreciendo a la formación de tetrac tetraclor loruro urocoba cobalta ltato( to(II) II) cambiad cambiado o la tonali tonalidad dad a azul-v azul-viol ioleta eta.. Una dismin disminuci ución ón en la temperatura favorece la formación del hexaacuocobalto(II); tornando su tonalidad a palo de rosa. Al calentar la primera solución, es decir aumentando su temperatura el cloruro de sodio se disuelve en mayor cantidad , aportando con iones Cl -  , permitiendo que el equilibrio evoluciones hacia la derecha por la adición de estos iones y el aumento constante de la temperatura, este desplazamiento es claramente observable debido al cambio de coloración.

10.- CUESTIONARIO

 

Escribir las reacciones correspondientes Ver en cálculos ¿Qué se ob ¿Qué obse serv rva a al ut util iliz izar ar co como mo di diso solv lven ente tes s me mezc zcla las s etanol : agua en distintas proporciones? ¿Se ha desplazado el equilibrio? ¿En qué sentido? ¿Cuál ha sido la causa?

Cloruro Cobaltoso con Etanol 50:50 (se observa que tiene una coloración rosada)

 

−¿ ( ac ) +6 C   H  O(ac ) 2

6

+ [ CoC l ] ( ac ) +6 C   H  O(ac) + 6 H  O ( l ) ↔ [ Co ( H  O )  ] ( ac ) +2 C l ¿ −2

2

2

4

6

2

2

6

Cloruro Cobaltoso con Etanol 80:20 (se observa una coloración rosada oscura casi púrpura)

−¿ ( ac ) + 24 C   H  O( ac ) 2

2

6

+ − − ¿  H  O )  ] ( ac ) + [ CoCl ] ( ac ) + 2 C l [CoCl  ] ( ac ) + 24 C   H  O(ac ) +6 H  O ( l ) ↔ [ Co ( H  2

2

4

2

6

2

2

6

2

4

Cloruro Cobaltoso con Etanol industrial (se observa una coloración rosada en el tubo de ensayo) − − [ CoC l ] ( ac ) +C   H  O(ac ) ↔ [ CoC l ] ( ac )+C   H  O ( ac ) 2

2

4

 

2

6

4

2

6

¿Qué se obs bse erva al calent nta ar? ¿Se ha de des splazado equilibrio? ¿En qué sentido? ¿Cuál ha sido la causa?

el

Al calentar la mezcla se observa el cambio de coloración de rosa a azul. Con este cambio podemos determinar que el equilibrio se ha desplazado en función de la reacción directa o reacción de formación produciendo el

−¿ −¿ ¿(¿ac ) ¿ Cl ¿   2

ion complejo tetracloruroc tetraclorurocobaltato obaltato(II) (II)

4

por efecto del aumento

Co ¿

¿

de temperatura, siendo esta una reacción endotérm endotérmica ica en consecuen consecuencia cia la solución tomará un color azul más intenso. Si aumentamos la temperatura, el equilibrio tiende a la formación del ion complejo diacuodiclorocobalto (II)

−¿ ( ac ) ∆ [ Co ( H   H  O ) C l ] ( ac )+ 4 H  O ( l ) 2

2

2

↔

H  O )  ] [ Co (  H  2

6

+2

( ac ) + 2 C l¿

2

 

−2

−¿ ∆ [ CoC l ] ( ac )+ 2 H  O (l ) 4

2

↔

[ Co ( H  O ) 2

2

C l 2 ] ( ac )+2 C l ( ac )

¿

11.- BIBLIOGRAFIA •

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 ANEXOS