Prelaboratorio-Preparación de Hexa...

Preparación de hexa(tiocianato-N) de cromato (III) de potasio tetrahidratado K 3[() ].4H2O

Arce-Ramos, L1*

*Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Programa de química, Facultad de ciencias, Av 39-112, Tunja-Colombia. 1. Objetivos Objetivo General Introducir los métodos y técnicas fundamentales para la síntesis de compuestos complejos mediante la preparación de derivador del cromo por efecto de sustitución de ligantes. Objetivos Específicos 

 

Estudiar los mecanismos de síntesis del ion Cr(IV) y Cr(III) en diferentes compuestos y con diferentes ligantes. Estudiar la reactividad del complejo K 3[() ].4H2O. Estudiar el compuesto sintetizado mediante la implementación de métodos espectroscópicos de tipo UV, FTIR y XRD.

2. Metodología Síntesis del alumbre de cromo KCr(SO4).12H2O

En vaso precipitado (100ml), añadir 3ml H2SO4 concentrado sobre 25ml de

Añadir sobre la

Enfriar en baño de

disolución 2.5g

hielo y añadir

K2Cr2O7

gota a gota 1.5ml

agua destilada

de EtOH

Dejar cristalizar, filtrar

Agitar

por succión, lavar con

constantemente. T°

agua y secar sobre

de la disolución ≤

papel filtro

40° C

Síntesis del hexa(tiocianato-N) cromato (III) de potasio

Calentar suavemente 3g tiocianto de potasio en capsula hasta su fusión

Continuar calentando

Con ayuda de

y se añaden en la sal

espátula 2.5g

fundida en pequeñas

alumbre cromo y

cantidades

potasio

Una vez frío, se

La mezcla (violeta-

desmenuza con espátula

rojizo) casi sólida, se

y se agrega sobre 20ml

deja enfriar en

EtOH en mortero

desecador

Las porciones ≤ 0.25g la mezcla se agita después de agregar cada porción

El residuo K2SO4 se elimina

Evaporar en baño

Secar finalmente

mediante filtración por

maría el filtrado

costras (violeta) en

succión y se lava en

principal y el

vacío

porciones de 2.5ml EtOH

líquido de lavado

Guardar material para caracterización en UV, FTIR y XRD

Estudios estructurales Disponer 500mg de

Diluir en 10ml agua

muestra de alumbre

destilada en vaso

de cromo y del

precipitado cada

complejo

uno

Uno blanco con agua

Con los datos

Si es necesario

destilada 200-110

resultantes, tomar

calentar en

nm y el de la muestra

los respectivos

plancha sin

analizada

espectros

llegar a ebullir

Estudios en UV

Asignar las transiciones electrónicas encontradas por cada grupo

Estudios en

Disponer de 500mg

Entregar para su

FTIR

de muestra del

caracterización en

complejo

configuración ATR

Los espectros 550Con sus respectivas

4500 cm-1,

bandas

graficando %T vs.

vibracionales

Número de onda

La muestra se Análisis tipo

entrega rotulada

XRD

correctamente

3. Cuestionario 3.1.Describa todas y cada una de las reacciones químicas balanceadas e involucradas en la síntesis del alumbre de cromo. K 2Cr 2O4 + H2SO4 + 3EtOH + 17H2O KCr(SO4)2.12H2O + 6KSCN

2KCr(SO4)2.12H2O + 3CH3CHO K 3[() ].4H2O + 2K 2SO4 + 8H2O

3.2.Determine con los cálculos anteriores la cantidad de producto teórico esperado en el  proceso.  2.5  . = 5.00510−  KCr(SO4)2.12H2O Reactivo limitante

3 

1 = 0.0308   6 = 0.185  KSCN 97.181  1 K3[() ].4H2O 1  KCr(SO4)2.12H2O = 5.00510−  K3[() ].4H2O

5.00510− KCr(SO4)2.12H2O x

5.00510−  K3[() ].4H2O x

589.8  = 2.951  1 

3.3.Clasifique el tipo de reacciones que se presentan en la obtención de los complejos de cromo según lo visto en clases teóricas. Reacciones de sustitución en solventes no acuosos: El

uso de estos solventes se hace necesario cuando el ion metálico tiene una gran afinidad por el agua, o cuando el ligante es insoluble en agua. Los iones centrales que tienen gran afinidad por el agua, (por lo tanto forman enlaces M-O fuertes), pueden producir hidrólisis; entre estos se encuentran el Al(III), el Cr(III) y el Fe(III). La adición de ligantes básicos a soluciones acuosas de estos iones produce la precipitación de hidróxidos gelatinosos, y no la formación de los complejos deseados. Los enlaces M-O permanecen intactos,  pero los enlaces O-H se rompen. De manera que los iones metálicos hidratados se comportan como ácidos de Brönsted. 3.4.¿Qué tipo de ligando es SCN? Explique. El SCN es la fórmula química para el anión tiocianato. El tiocianato es un compuesto que contiene azufre, carbono y nitrógeno. Es un ligando ambidentado con la capacidad de formar isómeros estructurales. El ión SCN es la base conjugada del ácido tiociánico (HSCN). Los compuestos SCN son por lo general sales o ésteres del ácido tiociánico (HSCN).





El tiocianato es un ligando ambidentado, lo que significa que la carga negativa en el ion tiocianato se comparte aproximadamente por igual entre azufre y nitrógeno. Esta carga compartida permite que el ion forme enlaces, ya sea en el átomo de azufre o de nitrógeno. La capacidad del tiocianato para unirse tanto al átomo de azufre o de nitrógeno le  permite formar compuestos isoméricos. Un catión unido al anión SCN a través del átomo de azufre forma un compuesto tiocianato. Un catión unido al anión SCN a través del átomo de nitrógeno forma un compuesto isotiocianato.

3.5.¿Cuál es el átomo coordinador en el caso de complejo de cromo sintetizado? Explique con un gráfico.

3.6.¿Qué propiedades magnéticas esperaría en el complejo sintetizado? Explique detalladamente. Debido a la naturaleza del ligando NCS, el complejo sintetizado presentaría campo débil con espín alto, por lo que se esperaría que tuviera propiedades paramagnéticas,  puesto que el ligando es -donor. Teniendo un momento magnético, para el Cr 3+:

 =  ( + 2) = √ 15 = 3.872 4. Fichas técnicas Sustancia química Propiedades físicas

Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad

Sustancias químicas incompatibles

K 2Cr 2O7 (Dicromato de potasio)

Aspecto: polvo Color: anaranjado intenso Solubilidad: 130 g/l a 20 °C en agua  Naturaleza: Compuesto inórganico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos.  Nocivo es caso de ingestión. No combustible Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona con materiales combustibles y reductores. La disolución en agua es un ácido débil.

Otros peligros

Sustancia química Propiedades físicas

Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad Sustancias químicas incompatibles

EtOH (Etanol)

Aspecto: Líquido Color: Incoloro Solubilidad: Miscible  Naturaleza: Compuesto Orgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos.  Nocivo es caso de ingestión. Altamente inflamable Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Reacciona lentamente con hipoclorito cálcico, óxido de plata y amoníaco originando peligro de incendio y explosión. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes tales como ácido nítrico, nitrato de plata, nitrato de mercurio o perclorato magnésico, originando peligro de incendio y explosión.

Otros peligros

Sustancia química Propiedades físicas

Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad

Sustancias químicas incompatibles

H2SO4 ( cido sulfúrico) Aspecto: Líquido higroscópico Color: Incoloro Solubilidad: Miscible  Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos.  Nocivo es caso de ingestión. No combustible Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona violentamente con materiales

combustibles y reductores. La sustancia es un ácido fuerte, reacciona violentamente con bases y es corrosiva para la mayoría de metales más comunes, originando hidrógeno (gas inflamable y explosivo). Reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con desprendimiento de calor. Al calentar se forman humos (o gases) irritantes o tóxicos (óxido de azufre). Otros peligros

Sustancia química Propiedades físicas

Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad

Sustancias químicas incompatibles Otros peligros

Sustancia química Propiedades físicas

Peligros para la salud Peligro de incendio

KSCN (Tiocianato de potasio) Aspecto: Sólido Color: Blanco Solubilidad: 2.170 g/l en agua20 °C  Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos.  Nocivo es caso de ingestión. No combustible Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. Ácidos. Agentes oxidantes.

KCr(SO₄)₂ .12H₂O (Alumbre de cromo y  potasio) Aspecto: Sólido Color: Violeta oscuro Solubilidad: 250 g/l  Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos.  Nocivo es caso de ingestión. No combustible

Precauciones de seguridad

Sustancias químicas incompatibles Otros peligros

Sustancia química Propiedades físicas

Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad

Sustancias químicas incompatibles

Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. Oxidantes fuertes.

K 2SO4 (Sulfato de potasio) Aspecto: Polvo cristalino Color: Incoloro a blanco Solubilidad: Soluble en agua (430 g/l)  Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos.  Nocivo es caso de ingestión. No explosivo Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. No se espera que se produzcan reacciones o descomposiciones del producto en condiciones normales de almacenamiento.  No contiene peróxidos orgánicos. No es corrosivo para los metales. No reacciona con el agua.

Otros peligros

5. Referencias Burriel F., Lucena F., Arribas S., Hernández J., Química analítica cualitativa, Thomson Editores Spain Paraninfo S. A., Madrid, 18a edición, 2008, Pag. 594.