Sintesis De Complejos De Cobalto Iii 6l6t6a

Síntesis de complejos de Cobalto (III) OBJETIVO Introducir al alumno en los diversos modelos del enlace químico así como en las primeras ideas sobre los compuestos de coordinación (complejos tipo Werner). Familiarizar al alumno con las técnicas de preparación de compuestos de coordinación. Así mismo, preparar un complejo de número de coordinación seis con un ligante bidentado. INTRODUCCIÓN Los compuestos de coordinación, denominados también compuestos complejos, son de gran importancia en la industria, algunos son utilizados como anticorrosivos, en el tratamiento de las tierras y como agentes medicinales, además existen complejos biológicamente importantes, como la clorofila, la hemoglobina y la vitamina B12. entre otros Los compuestos de coordinación, según el concepto clásico, se forman a partir de un mecanismo donador-aceptor o de una reacción ácido-base de Lewis entre dos o más especies químicas diferentes en la que un orbital vacante (generalmente del átomo aceptor que acepta y comparte el par de electrones es, con frecuencia, un ion metálico, aunque también puede ser un átomo neutro) atrae el par de electrones de otro átomo (átomo donador). Para que ocurra el enlace como resultado de una interacción tal, el átomo aceptor debe tener orbítales vacantes simétricamente correctos, estéricamente disponibles y de baja energía y cualquier átomo o ion no metálico, libre o contenido en una molécula neutra o en un compuesto iónico, que pueda ceder un par de electrones, puede actuar como donador. Un grupo de relevante importancia son los complejos de coordinación “clásicos” descritos por primera vez por Werner, en 1891, los cuales están formado por iónes de los metales de transición y típicamente involucran ligantes monodentados como Cl-, Br-, NH3, NO2- o ligantes bidentados como etilendiamina(en, NH2CH3CH3NH2), oxalato (ox, -O2CCO2-) y carbonato (CO3-). Dentro de este tipo de complejos tenemos los denominados complejos tipo Werner tal como el cloruro de hexamin-cobalto (III), [Co(NH3)6]Cl3 ; Co+++ + 6 :NH3  [Co(NH3)6]+++ donde las moléculas de amoniaco actúan como ligantes, y se dice que están coordinadas al ion cobalto el cual presenta un número de coordinación, o número de grupos amoniaco coordinados al ion metálico, de 6. Otros iones complejos pertenecientes a este grupo son [Ag(NH3)2]+, [Fe(CN)6]4- y [Cr(H20)6]3+. En estos complejos cada ligante cede un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado o dativo entre el mismo y el ion central, que tiene una capa electrónica incompleta. Pero, sin dudar, un caso especial son los complejos con cobalto (III) que, junto con la química de Cr(III), es una de las mas extensas en química de coordinación. En general, la química de hoy no podemos imaginarla sin la presencia de los complejos de cobalto. Esto debido a que sufren descomposición o intercambio de ligantes muy lentamente comparativamente al que presentan otros complejos análogos pero con distinto ión de metal de transición. Como ejemplo de los compuestos de cobalto tenemos a las cobalaminas, o vitamina B la cual es un complejo hexacoordinado de cobalto donde una de las posiciones axiales se completa con un ligante (cuando se coordina un grupo ciano, CN-, se le conoce como cianocobalamina o vitamina B12 ) y cuatro posiciones de coordinación están ocupadas por un macrociclo de corrina y presenta una cadena lateral del anillo de corrina compuesta por una amida, un grupo fosfato, una ribosa y un nucleótido completa la coordinación a través del resto 5,6-dimetilbenzimidazol en su extremo.

Complejo Cobalamina Así, el objetivo fundamental del estudio de estos compuestos es introducir los conceptos básicos de la Química de Coordinación y para ello se estudiara la síntesis, composición, estructura y propiedades en su relación con las modernas teorías del enlace, así como se hará, en la practica 12, una introducción al estudio de la estabilidad en disolución de estas especies por la importancia que la misma tiene para su aplicación. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR  Resuma brevemente las teorías de Werner y Jørgensen relacionadas con la estructura de los compuestos de coordinación  Cite las principales reglas en la nomenclatura de los complejos y ponga ejemplos  ¿Qué es valencia primaria? y ¿Qué es valencia secundaria? Lea cuidadosamente la preparación de los complejos que se van a sintetizar y explique: a) el grado de oxidación del cobalto antes y después de la reacción b) la función del aire a través de la solución durante 1 hora c) el lavado con alcohol al 99 % y éter PARTE EXPERIMENTAL Material y reactivos 1 Matraz Erlenmeyer de 200 ml Cloruro de cobalto hexahidratado (CoCl2 • 6H2O) 1 Baño maria Etilendiamina (en, 99%) 1 Tripie Ácido clorhídrico concentrado (37%) 1 Soporte Agua destilada 1 Mechero Bunsen Etanol Absoluto 1 Pipeta de 5 ml Éter etílico 2 Vaso de precipitado de 50 ml Hielo 1 manguera para vacío 2 Papel filtro peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) al 30%, 1 Matraz Kitazato 1 Embudo Buschner 1 Vidrio de reloj ) 2 parrillas (grupo Indicaciones adicionales  Cuando trabajes con el ácido clorhídrico concentrado, hazlo en la campana de extracción.  Se puede utilizar etanol en lugar de agua destilada por lo que el calentamiento deberá hacerse en Baño María si es etanol el que se emplea o bien puede calentarse a fuego directo si agua es el solvente. La reacción procede más rápidamente a temperaturas más altas.  Seca, pesa y guarda todos tus productos para su uso posterior en la determinación de la conductividad (Prácticas 5) y en el estudio de la cinética de acuación (Prácticas 12)  Procura que la solución de etilendiamina no toque tu piel o tu ropa por que es toxica. En caso de que así ocurra procura lavar el área afectada inmediatamente con mucha agua y consulta a tu profesor.  Pregúntale al laboratorista o al profesor encargado sobre los residuos. NO los tires a la tarja.

Química Inorgánica II (Q)

2

Procedimiento Síntesis del complejo trans – y cis-[Co(en)2Cl2]Cl; Pesar 3.0 g de cloruro cobaltoso hexahidratado (CoCl2 • 6H2O) y disolverlo en 20 mL de agua destilada (o etanol) en un matraz Erlenmeyer de 200 ml. A la solución, adiciona 10 mL de una solución al 10% de etilendiamina y mezcla bien. Sujeta el matraz a un soporte, con abrazaderas, para poderlo calentar en un baño maría. Calienta el agua hasta hervir, y agrega a la solución 4 porciones de 5 ml de peróxido de hidrógeno al 30% con agitación constante a fin de evitar que la solución por las burbujas formadas salga del matraz. Adiciona agua destilada de vez en vez a fin de mantener un volumen constante. Después de haber agregado la ultima porción de agua oxigenada espera hasta que se dejen de efervecer, remueve el matraz del baño de agua e inmediatamente adiciona 10 ml de ácido clorhídrico concentrado y vuelve a calentar la solución resultante hasta casi ebullición por 10 min. Durante el calentamiento, la solución rojo obscura cambiara a un color verde y pequeños cristales verdes progresivamente van apareciendo. Enfría el matraz en agua con hielo. Si la solución rojo obscura no cambia a verde cuando el ácido es adicionado. Concentra la solución hasta un cuarto de su volumen en un baño de agua hirviendo bien en la parrilla, y agrega 1 ml de ácido hidroclórico concentrado antes de enfriar. Filtra la solución y se lava el filtrado con etanol absoluto y éter dietílico. Los cristales verdes son los clorhidratos del cloruro de trans-dicloro-bis-(etilendiamina)cobalto(III). Coloca tu producto en la estufa a 105 °C por 10 min. Pesa tu producto A las aguas madres, llévalas casi a sequedad mediante calentamiento (suave si es etanol el solvente) en la parrilla. El producto residual se mezcla con agua muy fría, se filtra, y se lava abundantemente con etanol absoluto frio y dietil éter. El producto sólido final es el isómero cis- de color gris con un ligero tono rosáceo. Seca y pesa este producto. Síntesis de complejo [Co(en)3]Cl3 Procedimiento; Disuelva 0.55 ml de 1,2-diaminoetano en 1 ml de agua, esta mezcla se mantiene en hielo y se agrega 0.55 ml de HCl 6M con agitación constante y se adicionan 750 mg de CoCl2.6H2O disueltos en 2ml de agua; enseguida agregar 1.0 ml de peróxido de hidrógeno al 30%, continuar la agitación por varios minutos hasta que la efervescencia haya terminado. Enseguida poner en una parrilla y evaporar hasta obtener un volumen aproximado de 4 ml, no menos de éste volumen ya que se forma un subproducto de color verde. Adicionar una cantidad igual de HCl conc. y enseguida agregar 7.5 ml de etanol. Enfriar en hielo y filtrar el precipitado, lavar dos veces con éter, aproximadamente con 2.5 ml REPORTE El reporte debe incluir:  Reacciones de síntesis completas y balanceadas.  Número de coordinación y estado de oxidación del átomo central  Justificación a las cantidades de reactivos empleadas  Rendimiento  Sugiera una estructura que pudiesen representar los compuestos obtenidos  Proponga un método o un procedimiento para el análisis de dichos compuestos.  Usando la teoría unión valencia, describa la geometría, formula e hibridación que pudiesen presentar los compuestos obtenidos BIBLIOGRAFÍA  Housecroft, C. E. & Sharpe, A. G., “Inorganic Chemistry”, Prentice Hall (2001).  Huheey, J., “Química Inorgánica”, Harla (1997).  Woolins J. D. “Inorganic Experiments”, Wiley-VCH (2003).  Bailar J. C. “Inorganic Syntheses”, Frenelius, W. C. Editor, McGraw- Hill (1946).