Síntesis de un compuesto Coordinación

Ramírez  Naranjo  José  Pablo   UNIDAD  IV   Práctica  No.  12   Síntesis  de  un  compuesto  de  coordinación   Cu( NH 3 ) 4 SO4 ⋅ H 2O  

[

]

INTRODUCCIÓN.     Una   parte   de   la   química   de   los   metales   de   transición   esta   directamente   relacionada   € con   sus   compuestos   de   coordinación.   Estos   compuestos   son   importantes   en   el   laboratorio,  en  la  industria  y  en  la  química  ambiental.     Un  compuesto  de  coordinación  o  compuesto  complejo,  consiste  en  un  catión  metálico   central   al   cual   ésta   unidos   varios   aniones   o   moléculas   neutras,   las   cuales   se   denominan   “ligantes”.   Estos   poseen   por   lo   menos   un   par   de   electrones   libres   que   se   donan  al  ión  metálico  central  para  la  formación  del  compuesto  de  coordinación.  Por  lo   tanto,  los  ligantes  se  comportan  como  base  de  Lewis.     Los  ligantes  que  se  encuentran  coordinados  al  ión  metálico  constituyen  la  “esfera  de   coordinación”.   Los   bogantes   se   encuentran   dispuestos   alrededor   del   ión   metálico   central   en   forma   geométrica   determinada.   El   número   de   átomos   enlazados   directamente   al   ión   metálico   o   el   número   de   posiciones   coordinadas   se   denomina   número  de  coordinación  del  ión  central.  Se  conocen  compuestos  de  coordinación  que   contienes   iones   metálicos   con   número   de   coordinación   que   van   desde   dos   hasta   doce.   Sin  embargo  prevalecen  los  compuestos  con  números  de  coordinación,  dos,  cuatro  y   seis,  siendo  seis  el  número  de  coordinación  mas  común,     Los   ligantes   pueden   de   ser   capaces   de   formar   uno   o   mas   enlaces   con   el   ión   central.   Aquellos   que   únicamente   presentan   un   enlace   se   denominan   uni   o   monodentados,   a   los  que  se  coordinan  mediante  dos  enlaces  se  llaman  bidentados,  y  a  los  ligantes  que   se  presentan  con  más  de  dos  enlaces  con  el  ión  central  se  les  designa  en  general  como   ligantes  polidentados.     Debido   a   que   se   conoce   gran   cantidad   de   compuestos   de   coordinación   y   cada   día   su   numero   aumenta,   se   adopto   un   sistema   de   nomenclatura   para   nombrar   estos   compuestos.  Ejemplos     K 4 Fe(CN ) 6   Hexacianoferrato  (II)  de  potasio.  

[(

)]

[(Co(NH ) (H O)Cl)]Cl  

Cloruro  de  acuotetraaminoclorocobalto  (III).  

[(Co)(NH )(H O) CN ]Cl  

Cloruro  de  tetracuoaminocianocobalto  (III).  

3 4

€

€ €

3

2

2

2

4

2

  OBJETIVOS   Que  el  alumno  sintetice  un  compuesto  de  coordinación  con  simetría  cuadrada  plana.   Que   el   alumno   conozca   una   de   las   diferentes   técnicas   de   síntesis   de   compuestos   de   coordinación.  

Ramírez  Naranjo  José  Pablo   HIPOTESIS     Basándose   en   las   diferentes   teorías   el   alumno   propondrá   hipótesis   de   trabajo   con   anterioridad  al  desarrollo  de  esta  práctica.     PROCEDIMIENTO  EXPERIMENTAL       Material  y  equipo       2  vasos  de  pp.  De  250  mL.     1  probeta     1  embudo  Buchner     1  matraz  Kitazato     1  papel  filtro     REACTIVOS       Sulfato  de  cobre  pentahidratado     Hidróxido  de  amonio  concentrado     Mezcla  de  alcohol-­‐hidróxido  de  amonio  1:1     Mezcla  de  alcohol-­‐éter  1:1     REACTIVIDAD  Y  TOXICIDAD     El  alumno  deberá  de  investigar  en  la  literatura  la  reactividad  y  toxicidad  de  los  reac-­‐ tivos  por  utilizar.     DESARROLLO  EXPERIMENTAL   Disolver  1  g  de  sulfato  de  cobre  pentahidratado  finamente  pulverizado  en  1.6  mL  de   hidróxido  de  amonio  y  agitar  fuertemente,     Agregar   3   mL   de   alcohol   y   enfriar   en   hielo   hasta   la   formación   de   cristales.   Filtrar.   Lavar  los  cristales  con  una  mezcla  de  alcohol  éter,  Secar  el  producto  al  aire.     CUESTIONARIO   1. Escribir  la  reacción  balanceada  de  la  síntesis.   CuSO4 ⋅ 5H 2O + 4NH 3 → [Cu(NH 3 ) 4 ] SO4 ⋅ H 2O + 4H 2O     2. Rendimiento  de  la  síntesis  en  base  al  CuSO4·5H2O   CuSO4 ⋅ 5H 2O   4NH 3   4H 2O     [Cu(NH 3 )4 ]SO4 ⋅ H 2O   →   € 1.006  g   Inicio   Exceso     0   0   4.030E-­3  mol   Teoricamente:  4.030E-­3   € € € €mol   € Finaliza   0   Exceso     Exceso   0.99    g   Obtenido:  0.822  g  

Ramírez  Naranjo  José  Pablo  

%Re =

€

 

 

masaObtenida ⋅ 100% masaTeoria

  0.822g ⋅ 100 = 83% 0.990g   3. ¿Para  que  se  agrega  el  alcohol?   La  reacción  de  síntesis  es  una  reacción  de  complejación  al  equilibrio,  el  agregar   el  alcohol  fuerza  al  equilibrio  ha  desplazarse  a  la  derecha,  formando,  el  comple-­‐ jo  deseado.     4. ¿Qué   estados   de   oxidación   presenta   el   cobre?,   ¿Cuál   es   el   mas   estable?,   Demostrarlo  usando  tablas  de  potenciales  oxido  reducción.   Presenta   dos   estados   de   oxidación   1+,2+   3+   (raro),   4+   (muy   raro),   el   mas   estable  el  cobre  2+.     Semireacción   Potencial  ENH   Estable   + − +  0.52  V   Cu + e ↔ Cu   +  0.15  V   Cu 2+ + e − ↔ Cu +   5. ¿Qué   geometría   presentan   comúnmente   en   los   compuesto   de   coordina-­ € ción  el  Cu  (II)?   € Piramidal  cuadrada  y  bipirimidal  trigonal.     6. ¿Qué   análisis   se   tendría   que   efectuar   para   comprobar   la   formación   del   compuesto  de  coordinación  esperado?   Como   ocurre   una   reacción   química   se   espera   que   las   características   físicas   y   químicas     del   producto   sean   diferentes   a   la   de   los   reactivos,   por   tanto   puede   determinarse   el   punto   de   fusión   como   un   parámetro   de   caracterización,   y   también   pueden   observarse   el   cambios   de   color,   siendo   el   producto   un   azul   mas  intenso  en  comparación  con  el  azul  claro  de  los  reactivos.   7. ¿Qué  usos  podría  presentar  el  compuesto  sintetizado?   Dada  su  coloración  podría  ser  utilizado  en  la  industria  textil  como  colorante.     8. Anotar   en   la   bitácora   las     reglas   para   nombrar   los   compuestos   de   coordi-­ nación.    Tener  presente  en  primer  lugar  si  se  trata  de  un  complejo  aniónico  (con  carga   negativa)  catiónico  (con  carga  positiva)  o  si  se  trata  de  una  especie  neutra.    Al  nombrarlo  se  citan  primero  los  ligandos,  y  estos  en  orden  alfabético.    Los   ligandos   aniónicos   se   citan   por   su   nombre   habitual,   por   ejemplo   H-­‐   (hidruro)  o  ClO4-­‐  (tetraoxoclorato).    Los  grupos  NO  (nitrosilo)  y  CO  (cabonilo)  se  consideran  ligandos  neutros.    El   orden   alfabético   no   considera   los   prefijos   numéricos   que   indican   la   presencia  de  varias  moléculas  de  un  mismo  ligando.  Por  ejemplo  aqua,  diaqua  y   triaqua  van  antes  que  ciano.  

Ramírez  Naranjo  José  Pablo    Se   utilizan   los   prefijos   di-­‐,   tri-­‐,   etc.,   para   especificar   el   número   de   cada   clase   de   ligando  sencillo  (unidentado).    El  nombre  de  los  ligandos  complicados  se  escribe  encerrado  entre  paréntesis.    Los   ligandos   ambidentados   reciben   un   nombre   diferente   de   acuerdo   a   cuál   sea   el  átomo  que  se  une  al  grupo  central.    Una   vez   que   ya   se   han   nombrado   todos   los   ligandos,   se   nombra   al   átomo   central  de  la  siguiente  manera:    Si   se   trata   de   un   complejo   ANIONICO   se   utiliza   la   raíz   del   nombre   del   átomo   central  seguida  de  la  terminación  ATO,  y  al  final  entre  paréntesis  se  escribe  el   estado   de   oxidación   del   átomo   central   con   números   romanos   (Sistema   de   Stock)    Si  se  trata  de  un  complejo  CATIONICO  o  NEUTRO  no  se  añade  ningún  sufijo  al   nombre  del  átomo  central    Las  sales  de  iones  complejos  se  denominan  como  cualquier  otra  sal,  teniendo   en  cuenta  el  nombre  del  anión  o  catión  complejo.     9. Dar   cinco   ejemplos   de   nombre   y   fórmulas   de   compuestos   que   tengan   aniones  o  cationes  complejos.     Cd (en ) 2 (CN ) 2   Dicianobis(etilediamina)cadmio  (II).  

[

]

[Co(NH ) Cl]SO   K [ Fe(C O ) ]   [Co(NH ) ]Cl  

Sulfato  Pentaaminoclorocolbato  (III).  

Na2 [ NiCl4 ]    

Tetracloroniquelato  (II)  de  sodio  

3 5

€ € € € €

3

2

3 6

4

4 3

3

Ferrioxalato  de  potasio.     Cloruro  Hexaaminocobalto  (III).