Informe 2 Inorganica - Isomeros de Enlace

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPUESTOS DE COORDINACIÓN: ISÓMEROS DE ENLACE Burbano Galvis, Juan David (1423133). [email protected]; Pérez Álvarez, Kevin David (1425650). [email protected]; 18 de octubre de 2016. Departamento de Química – Universidad del Valle.

1. Objetivos

3. Datos, cálculos y resultados.



Tabla 1. Preparación del [Co(NH3)5Cl]Cl2

Sintetizar los isómeros [Co(NH3)5NO2]Cl2 y [Co(NH3)5ONO]Cl2

utilizando

como

precursor [Co(NH3)5Cl]Cl2 

DESCRIPCIÓN

Peso (g)

[Co(H2O)6]Cl2

2.0987

NH4Cl

4.0386

bandas que diferencia a ambos compuestos,

Papel filtro

0.6960

como corroborar la inestabilidad del isómero

Papel filtro + cristales

2.9011

Cristales

2.2051

Caracterizar

los

compuestos

obtenidos

mediante espectroscopía IR e identificar las

nitrito [Co(NH3)5ONOCl]Cl2. 2. Abstract The synthesis of precursor [Co(NH3)5Cl]Cl2 was made from 2 g [Co(H2O)6]Cl2, 4 g of NH4Cl and hydrogen synthesized concentrated

peroxide.

Subsequently

[Co(NH3)5NO2]Cl2 from NH4OH

and

was NaNO2,

synthesis of isomer

[Co(NH3)5ONO]Cl2 the

same

used

was

Porcentaje de rendimiento:

[Co(NH3)5Cl]Cl2.

Adding HCl to ensure a neutral Ph. For the

reagents

Reacción 1. Preparación del complejo cloruro de cloropentaminocobalto(III).

to

develop

a

procedure similar but significantly changing the cooling time because of its instability.

Síntesis de cloruro de cloropentaammincobalto (III): 2.0987 g [Co(𝐻2 𝑂)6 ]𝐶𝑙2 ×

1 mol [Co(𝐻2 𝑂)6 ]𝐶𝑙2 237.93 g [Co(𝐻2 𝑂)6 ]𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3 )5 Cl]𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝐻2 𝑂)6 ]𝐶𝑙2 250.44 g × = 2.2090 g 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3 )5 Cl]𝐶𝑙2 ×

It proceeded to characterize the isomers by IR spectroscopy

identifying

the

bands that differ both isomers.

characteristic

0.2090 g corresponden al valor teórico es decir al 100%. Su porcentaje de rendimiento es: % 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =

2.2051 g

2.2090 g

𝑥100 = 99.8 %

La síntesis del isómero nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 se representa en la siguiente reacción:

Reacción 2. Preparación del complejo nitro.

denomina complejo nitro1. De estos dos isómeros se conoce que la forma inestable de color rojo se transforma a la forma de color amarillo-marrón ya

Tabla 2. Preparación del [Co(NH3)5NO2]Cl2 DESCRIPCIÓN

sea en solución o en estado sólido La forma

Peso (g)

inestable es asignada al nitrito, y la forma estable al

[𝐂𝐨(𝑵𝑯𝟑 )𝟓 𝐂𝐥]𝑪𝒍𝟐

0.1659

nitro2.

NaNO2

0.2001

Papel filtro

0.6956

Papel filtro + cristales

0.8609

estado sólido parece dar lugar a una ligera

Cristales

0.1653

formación de la forma nitrito. Los complejos nitrito

Termodinámicamente el compuesto nitro es más favorecido que el nitro a temperatura ambiente, aunque el calentamiento del compuesto nitro en

pueden ser formados, pero isomerizan tanto en El reactivo limitante es [Co(𝑁𝐻3 )5 Cl]𝐶𝑙2 . 0.1659 𝑔 [Co(𝑁𝐻3 )5 Cl]𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3 )5 Cl]𝐶𝑙2 × 250.44 g [Co(𝑁𝐻3 )5 Cl]𝐶𝑙2

solución como en estado sólido a la forma más estable nitro, una de las razones de esto, es que el cobalto prefiere los donantes de nitrógeno que los donantes de oxigeno3. Cinéticamente se le asigna a

260.99 𝑔 [Co(𝑁𝐻3 )5 𝑁𝑂2 ]𝐶𝑙2 × 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3 )5 𝑁𝑂2 ]𝐶𝑙2

la reacción de equilibrio de la formación del

= 0.1728𝑣 𝑔 [Co(𝑁𝐻3 )5 𝑁𝑂2 ]𝐶𝑙2

velocidad para ambas direcciones de avance y

% 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =

0.1653 g 𝑥100 = 95.7 % 0.1728 g

compuesto nitrito a nitro como de primer orden de

retroceso. Una evidencia de esto sería la del mecanismo intramolecular, lo cual implica estado de transición en las coordenadas4.

Reacción 3. Preparación del complejo nitrito .

Los porcentajes de rendimiento obtenidos son altos, lo que indica que las síntesis se realizaron de manera correcta. Para el [Co(NH3)5Cl]Cl2 tenemos un

rendimiento

del 99,8%.El

rendimiento

del

isómero nitro por su parte fue de 95.7% un poco 4. Discusión de resultados.

más baja que para el precursor. Para el isómero

La isomería de enlace consta de que algunos

nitrito no se obtuvo el porcentaje de rendimiento ya

ligandos puedan unirse de diferentes formas al ion

que

metálico central, en este caso se observa que el ion

procedió a caracterizarlo por espectroscopía IR

nitrito, es un ligando ambidentado, el cual tiene

debido a su alta inestabilidad.

pares de electrones libres para la coordinación procedente de átomos de N y O. Cuando se realiza la coordinación con el átomo de oxígeno, se

inmediatamente después de obtenerlo se

Al analizar las bandas reportadas en la literatura de los compuestos nitrito y nitro se puede observar que

las vibraciones de los dos compuestos son similares con excepción de la banda correspondiente a la

Tabla 3. Bandas teóricas [Co(NH3)5ONO]Cl2

-1

tensión N=O en 1065 cm presente en el espectro del nitrito y ausente en el nitro; y la banda correspondiente a la tensión simétrica del grupo

BANDAS (CM-1)

TENSIÓN

NO2 a 1311cm-1 presente en el espectro del nitro y

848

(ONO)

ausente en el nitrito. Para caracterizarlos se

1065

N=O

1428

(NO2)

banda correspondiente a la tensión (Co-NO2) 1456

1609

(Co-O)

cm-1 en el compuesto nitro.

3281

(N-H)

evidencia la banda (Co-O) 1609 cm

-1

correspondiente a la tensión en el compuesto nitrito y

la

Tabla 4. Bandas teóricas [Co(NH3)5NO2]Cl2 BANDAS (CM-1)

TENSIÓN

849

(ONO)

1061

(N-O)

1311

(NO2)

1423

(NO2)

1456

(Co-NO2)

3275

(N-H)

Figura 1. Estructura del complejo [Co(NH3)5(NO2)]2+

Para el espectro del complejo nitrito se observaron

Figura 2. Estructura del complejo [Co(NH3)5(ONO)]2+

las bandas muy semejantes a las presentadas en la Tabla 3, ya que las obtenemos en 819,15cm-1 correspondiente a la vibración de deformación ONO, una banda en 1422,99 cm-1 correspondiente a la vibración de tensión anti simétrica de NO2, otra en 1629,77 cm-1 correspondiente a la vibración de tensión Co-O, en 1124,61 cm-1 correspondiente a la vibración N=O, para las bandas correspondientes a las tensiones N-H se encuentran en un rango entre 3000-3500 cm-1 .

Para

el espectro nitrito las desviaciones que se

presentan en el espectro se deben

a que este

lo cual el nitrito tendera a convertirse en nitro.

También

pudimos

observar

la

compuesto es muy inestable y descompone a

importancia de las condiciones de reacción,

temperatura ambiente, realmente no todo el 100%

como son los parámetros de temperatura y

del compuesto obtenido es nitrito.

de tiempo, los cuales son fundamentales para la obtención de diferentes compuestos.

5. Preguntas 1. ¿Por qué se usan sales de Co (II) como materiales de partida en las preparaciones de los complejos de Co (III)? ¿por qué se efectúa siempre la oxidación

en

presencia

de

los

ligandos?

Se pudo corroborar la existencia de los isómeros de enlace con la ayuda de los espectros IR, donde se observa la diferencia de las vibraciones entre el ligando y el centro metálico. 7. Referencias 1. Hohman, W. A combined infrared and

Esto se debe a que los complejos serán más

kinetic study of linkage isomers. J. Chem.

estables cuanto mayor sea la carga del

Soc. 1974, pp 553-554

catión, menor sea su tamaño y tenga más

2. Penland, R; Lane, J; Quagliano, J.

orbitales vacíos. El Co (III) es muy oxidante

Infrared Absorption spectra of inorganic

y sus sales son inestables lo cual hace que

coordination complexes. VII structural

forme complejos estables, en su mayoría.

isomerism

of

nitro-

nitritopentamminecoalt(III) 2. ¿Por qué es necesario esperar más tiempo

para

la

preparación

del

compuesto nitrito que para el nitro?

and

Chlorides.J.

Chem.Soc.1956, pp 887-889 3. Grenthe, I; Nordin, E. Nitrito-Nitro linkage isomerization

in

the

solid

state.

A

Como se dijo anteriormente, el compuesto

comparative study of the structures of

nitrito

favorable

Nitro- and Nitropentaamminecobalt (III)

termodinámicamente que el nitro, por lo

dichloride. Inor. Chem. 1979, pp 1869-

tanto las condiciones de reacción son más

1874

es

menos

lentas y sus condiciones son diferentes que

4. Eslami, A. Thermoanalytical study of

las del nitro, además de esto al ser el

linkage

compuesto nitro más estable, el nitrito

compounds part I. Reinvestigation of

siempre tendera a la formación de este.

thermodynamic solid

6. Conclusiones Podemos concluir que es mucho más estable el compuesto nitro que el nitrito, ya sea de forma termodinámica o cinética, por

isomerism

state

and

in

coordination

thermokinetic

interconversion

of

of

nitrito

(ONO) and nitro (NO2) isomers of pentaaminecobalt (III) chloride by means of DSC. Thermochimical acta. 2004, pp 189-193

Anexos: Anexo 1. Espectro IR cloruro cloropentamincobalto

Anexo 2. Espectro IR del complejo nitrito

Anexo 3. Espectro IR del compuesto nitro.