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.
