Practica 4. IR y AE de Complejos de CuX y MDMSO

Laboratorio de Q. de Coordinación. Práctica 4. Espectroscopía IR y Análisis Elemental

Cuestionario Previo (en la bitácora) 1. Haga una lista de todos los reactivos que va a usar en la práctica. Investigue su toxicidad y manejo seguro en el laboratorio. Use los rombos de seguridad 2. La molécula de agua (H2O) tiene tres modos normales de vibración que absorben la radiación Infrarroja dando lugar lugar a tres bandas en el espectro. El agua deuterada (D2O) tiene tres modos normales de vibración análogos, pero absorben luz infrarroja de distinta frecuencia a) Investigar en la literatura el valor de las frecuencias correspondientes a cada uno de los modos normales de vibración del H2O y del D2O.  b) Explicar la causa de la diferencia. -1

3. La absorción en el IR para el enlace carbono-oxígeno en el metanol se da a 1116cm , -1 mientras que en la acetona, aparece a 1750cm . a) ¿Cuál es la causa de esta diferencia?  b) ¿Qué podrías proponer acerca de la diferencia en el enlace M-N analizando la información que se muestra en la siguiente tabla para compuestos de Mn y Ni? Complejo Mn(NH3)6Cl2  Ni(NH3)6Cl2  Ni(NH Mn(en)3Cl2  Ni(en)  Ni(en)3Cl2

-1

 M-N (cm ) 302 335 391 410

4. Las bandas de vibración correspondientes a los enlaces carbono–oxígeno son mucho más intensas que para los enlaces carbono–carbono. a) ¿A qué se debe esta diferencia?  b) Basándote en la respuesta a la pregunta anterior, seleccionar en cada una de las siguientes parejas, ¿cuál de los enlaces dará lugar a una banda más más intensa en el IR y por qué? O–H  Ni–Cl

  C–H

vs

  Ni–P

vs

C=N

vs

  C=C

Cu–F

vs

  Cu–I

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5. Completar la siguiente tabla para los ligantes :

Ligante Formula desarrollada

trifenilfosfina

fenantrolina

Fórmula condensada Masa molar

6. Dibujar la estructura de Lewis del dimetilsulfóxido (DMSO) e investigar los modos de coordinación a los cationes metálicos

7. Explique los fundamentos de la técnica de IR. ¿Cuándo y por qué es más intensa una señal?

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Tablas a entregar durante la session de trabajo (en la bitácora) Parte I. Complejos de cobre con trifenilfosfina y fenantrolina 1. Reescribir cada una de las tres reacciones de síntesis escribiendo ecuaciones. Debajo de cada reactivo o producto, use cantidades en gramos y en milimoles. Calcule los milimoles y los gramos que se espera obtener. a)

 b)

c)

2. Para cada una de las reacciones, proponer una estructura para el compuesto a obtener y calcular el % teórico de C, H, N y P para la fórmula correspondiente. (*) Después de realizer la síntesis: guardar el producto en un vial pesado previamente y dejar en un desecador 24-48 h; una vez secos determinar su masa y el rendimiento de la reacción. Reacción

Estructura propuesta

Fórmula condensada

Composición teórica %C %H %N %P

Masa/rendimiento Obtenidos (*)

a

 b

c

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Parte II. Complejos de cationes metálicos con DMSO: 3. Para cada una de las reacciones, proponer una estructura para el compuesto a obtener y calcular el % teórico de C, H, N y S para la fórmula correspondiente. (*) Después de realizer la síntesis: guardar el producto en un vial pesado previamente y dejar en un desecador 24-48 h; una vez secos determinar su masa y el rendimiento de la reacción. Reacción

Estructura propuesta

Fórmula condensada

%C

Composición teórica %H %N %S

Masa/rendimiento Obtenidos (*)

a

 b

c

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: SINTESIS Parte I. Obtención de una serie de complejos de Cu a) Reacción de CuCl 2 con trifenil fosfina. Pesar 0.085 mg de CuCl2·2H2O y disolverlo en 5 mL de etanol. Aparte, disolver 458 mg de trifenil fosfina en aproximadamente 15mL de etanol, con a gitación y calentamiento. Una vez disuelta la fosfina, se le agrega a ésta la disolución de la sal metálica poco a poco y con agitación. Se deja enfriar en reposo y se observa la formación de un sólido. Filtrar al vacío el precipitado y lavar con éter. Evaporar el éter del filtrado y guardar el sólido obtenido (producto secundario de la reacción) para su posterior caracterización, por IR y AE. Una vez seco, registrar la masa del producto obtenido. b) Reacción de Cu(NO 3)2 con trifenil fosfina. Pesar 0.116 g de Cu(NO3)2·2.5H2O y disolverlo en 10mL de etanol. Aparte, disolver 327mg trifenil fosfina en aproximadamente 20mL de etanol, con agitación y calentamiento. Una vez disuelta la fosfina, se le agrega la disolución de la sal metálica poco a poco y con agitación. Se deja enfriar en reposo y se observa la formación de un sólido. Filtrar al vacío el  precipitado y lavar con éter. Una vez seco, registre la masa del producto obtenido.

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Laboratorio de Q. de Coordinación. Práctica 4. Espectroscopía IR y Análisis Elemental c) Reacción de Cu(NO 3)2 con 1,10-fenantrolina Pesar 0.116 g de Cu(NO3)2·2.5 H2O y disolverlo en 5mL de agua. Aparte, disolver 0.2 g de fenantrolina monohidratada en aproximadamente 5mL de etanol, con agitación y calentamiento. Una vez disuelta la fenantrolina, se le agrega ésta a la disolución de la sal metálica poco a poco y con agitación. Con agitación y calentamiento suave, se reduce un  poco el volumen, se deja enfriar en reposo y se observa la formación de un sólido cristalino. Filtrar al vacío el precipitado. Una vez seco, registrar la masa del producto obtenido. Proponer una fórmula para el compuesto obtenido y calcular el % teórico de C, H y N para esta fórmula. Calcular el rendimiento obtenido para el producto propuesto.

Parte II. Complejos de cationes metálicos con DMSO (5 complejos) d) Reacción de CuCl 2·2H2O con (CH3)2SO. Colocar 95 mg (0.71 mmol) de cloruro de cobre(II) dihidratado en un matraz Erlenmeyer de 10 mL equipado con una barra magnética. Agregar 0.25 mL de alcohol etílico y agitar hasta disolución completa del cloruro de cobre(II). Añadir con lentitud, 1 mL de DMSO. La reacción exotérmica es inmediata y produce un precipitado verde brillante. Dejar agitando la mezcla de reacción por 5 minutos más. Separar el producto por filtración al vacío y lavar el sólido obtenido con dos porciones de 1 mL de éter etílico. Seque y pese este sólido. e) Reacción de Fe(NO 3)3 9H2O con (CH3)2SO. ·

Colocar 110 mg (0.27 mmol) de nitrato de hierro(III) nonahidratado en un matraz Erlenmeyer de 10 mL equipado con una barra magnética. Colocar el matraz Erlenmeyer en una parrilla de calentamiento con agitación magnética. Agregar 1 mL de dimetilsulfóxido y calentar la mezcla de reacción para disolver el nitrato de hierro(III) y continuar el calentamiento hasta la aparición de un sólido amarillo. Dejar de calentar y continuar con la agitación durante 5 min más hasta la formación de un sólido amarillo limón. Separar el producto por filtración al vacío. Lavar el sólido obtenido con dos porciones de 1 mL de acetone; secarlo y pesarlo.

f) Reacción de SnCl 4· 5H2O con (CH3)2SO. Colocar 225 mg (0.64 mmol) de cloruro de estaño(IV) pentahidratado en un matraz Erlenmeyer de 10 mL equipado con una barra magnética. Agregar 0.25 mL de agua destilada y agitar hasta disolución completa del cloruro de estaño(IV). Añadir con lentitud, 1 mL de DMSO. La reacción exotérmica es inmediata y produce un precipitado blanco. Dejar agitando la mezcla de reacción por 5 minutos más. Separar el producto por filtración al vacío. Lavar el sólido obtenido con dos porciones de 1 mL de acetona. Secar y pesar el sólido obtenido.

g) Reacción de PdCl 2 con (CH3)2SO. En un matraz Erlenmeyer de 10 mL equipado con una barra magnética colocar 1.5 mL de DMSO. Agitar y poner a calentar el DMSO. Agregar lentamente 200 mg (1.12 mmol) de cloruro de paladio(II). La disolución toma una coloración café, y gradualmente se empieza a poner naranja. Si queda algo del cloruro de paladio sin reaccionar se decanta la disolución a un vaso de precipitados de 10 mL y se deja calentado y en agitación, aproximadamente 30 minutos más, hasta la formación de un sólido naranja. Separar el producto por filtración al vacío. Lavar el sólido obtenido con dos porciones de 1 mL de éter etílico. Secar y pesar el sólido obtenido. Página 5

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Cuestionario final Parte I. Complejos de cobre con trifenilfosfina y fenantrolina 1. Producto (a) 1.1 Comparación del análisis elemental observado con el calculado. 1.2 Comparación del espectro de IR del producto con el de la trifenil fosfina 2. Producto (b) 2.1 Comparación del análisis elemental observado con el calculado. 2.2 Comparación del espectro de IR del producto (a) con el del producto (b) 2.3 Consultando la sección “Nitrato complexes” del libro de Nakamoto, proponer la estructura del compuesto obtenido. 3. Producto (c) 3.1 Comparación del análisis elemental observado con el calculado. 3.2 Comparación del espectro de IR del producto con el de la fenantrolina. 3.3 Consultando la sección “Nitrato complexes” del libro de Nakamoto, proponer la estructura del compuesto obtenido. 4. ¿Qué técnica experimental podría usarse para evidenciar la principal diferencia entre los  productos a y b del producto c

Parte II. Complejos de cationes metálicos con DMSO (5 complejos) 5. Asignar las vibraciones correspondientes a las principales bandas en el espectro del DMSO que aparece en la figura de la muestra 1. 6. En la siguiente figura se presentan los espectros de dos muestras de DMSO. Dar una explicación parea las diferencias (http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi bin/direct_frame_top.cgi)

muestra 1 1060cm -1

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muestra 2 1013 cm-1

7. Producto (d) 7.1.1. Comparar el análisis elemental observado con el calculado y si es necesario,  proponer otra fórmula que se ajuste mejor al análisis experimental. 7.1.2. Comparar el espectro de IR del compuesto obtenido con los de DMSO solo (tanto con el de la muestra 1 como el de la muestra 2); analizar y explicar las diferencias. 8. Producto (e) 8.1.1. Comparar el análisis elemental observado con el calculado y si es necesario,  proponer otra fórmula que se ajuste mejor al análisis experimental. 8.1.2. Comparar el espectro de IR del compuesto obtenido con los de DMSO solo (tanto con el de la muestra 1 como el de la muestra 2; analizar y explicar las diferencias. 8.1.3. También analizar y explicar las diferencias entre los espectros de los compuestos (a) y (b). 9. Producto (f) 9.1.1. Comparar el análisis elemental observado con el calculado y si es necesario,  proponer otra fórmula que se ajuste mejor al análisis experimental. 9.1.2. Comparar el espectro de IR del compuesto obtenido con los de DMSO solo (tanto con el de la muestra 1 como el de la muestra 2); analizar y explicar las diferencias. 10. Producto (g) 10.1.1. Comparar el análisis elemental observado con el calculado y si es necesario,  proponer otra fórmula que se ajuste mejor al análisis experimental. 10.1.2. Comparar el espectro de IR del compuesto obtenido con los de DMSO solo (tanto con el de la muestra 1 como el de la muestra 2); analizar y explicar las diferencias. 10.1.3. Analizar y explicar las diferencias entre el espectro de este compuesto y el de los productos a, b y c en la región de 900-1200cm-1

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