UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORESCUAUTITLÀN CAMPO 1

ISOMERIA GEOMETRICA (PARTE l); SINTESIS DE COMPLEJOS DE COBRE (ll)

Introducción:

Algunos tipos de isomería se encuentran entre los iones complejos y compuestos de coordinación. Estos se pueden agrupar en dos amplias categorías: los isómeros estructurales que se diferencian en la estructura básica o tipo de enlace (qué ligandos se unen al metal central y a través de qué átomos). Los estereoisómeros tienen el mismo tipo y número de ligandos y el mismo tipo de unión, pero difieren en la forma en que los ligandos ocupan el espacio alrededor del metal central. De los siguientes cinco ejemplos, los tras primeros son del tipo isomería estructural y los dos restantes son del tipo estereoisomería.Isomería de ionización.Los dos compuestos de coordinación cuyas fórmulas se muestran a continuación tienen el mismo ión central (Cr3+), y cinco de los seis ligandos (moléculas NH3) son los mismos. La diferencia entre estos compuestos es que uno tiene el ión SO42- como sexto ligando, con un ion Cl- para neutralizar la carga del ión complejo; el otro tienen el ión Cl- como sexto ligando y el SO42- para neutralizar la carga del ión complejo.[CrSO4(NH3)5]Cl [CrCl(NH3)5]SO4

Isomería de coordinación.Una situación semejante a la que se acaba de describir puede surgir cuando un compuesto de coordinación está formado por cationes y aniones complejos. Los ligandos pueden distribuirse de forma diferente entre los dos iones complejos, como el NH3 y CN- en estos dos compuestos.[Co(NH3)6][Cr(CN)6] [Cr(NH3)6][Co(CN)6]Isomería de enlaceAlgunos ligandos pueden unirse de diferentes formas al ión metálico central de un ión complejo. Por ejemplo, el ión nitrito, un ligando monodentado tiene pares de electrones disponibles para la coordinación procedentes de los átomos de N y de O La fórmula del complejo no se ve afectada porque la unión de este ligando sea a través del átomo de N o de O. Sin embargo, las propiedades del ión complejo pueden verse afectadas. Cuando la unión se produce a través del átomo de N, el ligando se nombra como nitro. Si la coordinación se produce a través del átomo de O se forma un complejo nitrito.[CoCl(NO2)(NH3)4]+ [CoCl(ONO)(NH3)4]+

Isomería geométricaLa isomería geométrica deriva de las distintas posibilidades de disposición de los ligandos en torno al ión central. Se presenta en compuestos de NC = 4, en geometría plano-cuadrada, y en compuestos de NC = 6, en geometría octaédrica. Para complejos de fórmula general MX2L2, sólo existe un isómero si su geometría es tetraédrica, pero si fuera plano cuadradra, entonces podrían darse dos isómeros, los dos iones Cl- pueden estar situados en el mismo lado del cuadrado (cis) o en vértices opuestos, en

oposición uno respecto del otro (trans) Para distinguir claramente estas dos posibilidades, debemos dibujar la estructura o indicar el nombre apropiado. Las fórmulas por sí solas no las distinguen. Los dos posibles isómeros son isómeros geométricos

Isomería cis y trans en complejos [PtCl2(NH3)2]

Para complejos octaédricos de composición MA4B2 existen dos isómeros que recuerdan a los que se observan en geometría plano-cuadrada. Los dos ligandos B pueden situarse en posiciones contiguas dando lugar al isómero cis- MA4B2 o se pueden situar en posiciones diametralmente opuestas, resultando el isómero trans-MA4B2, como se muestra en la figura.

Isomería geométrica en MA4B2.

Cuando los complejos octaédricos están constituidos por dos grupos de tres ligandos, MA3B3, se obtiene otro tipo de isomería geométrica. Existen dos formas de disponer los ligandos en un complejo MA3B3. En uno de los isómeros los tres ligandos A se encuentran la misma cara del octaedro. Llamaremos a esta disposición isómero fac (facial) En la otra disposición, los tres ligandos A se encuentran alrededor de un perímetro o meridiano del octaedro. Este es el isómero denominado mer (meridional).

Isomería geométrica en MA3B3.

La isomería ópticaUn complejo quiral es aquel cuya geometría no es superponible con la de su imagen especular. Dos complejos quirales, cada uno de los cuales es la imagen especular del otro se conocen como isómeros ópticos. Los dos isómeros ópticos forman un par de enantiómeros. Los isómeros ópticos se denominan así porque son ópticamente activos, es decir, un enantiómero gira el plano de la luz polarizada en una dirección y el otro rota dicho plano el mismo ángulo pero en dirección contraria.

(a) y (b) Isómeros ópticos de cis-CoCl2(en)2 . (c) trans-CoCl2(en)2

Los complejos de geometría tetraédrica presentan isómeros ópticos si los cuatro ligandos unidos al átomo metálico central son diferentes. Pero la isomería óptica se observa también en aquellos complejos de geometría octaédrica que poseen ligandos bidentados o quelatantes. Un buen ejemplo es el catión [CoCl2(en)2]2+. Este complejo posee dos isómeros geométricos, el cis y el trans, que exhiben colores diferentes: uno de ellos es violeta y el otro es verde. Como puede observarse en la Figura, el isómero cis no puede superimponerse sobre su imagen especular: son dos enantiómeros. Por el contrario, el isómero trans presenta un plano de simetría que hace que las imágenes especulares sean idénticas, por lo que no presenta actividad óptica. De forma general, un compuesto de coordinación presentará quiralidad cuando no posea ningún plano de simetría o centro de inversión.

Los complejos del tipo [M(quelato)3] también existen como enantiómeros. Es el caso de los complejos [Cr(en)3]2+, [Co(en)3]2+ , etc.

Objetivos:

Conocer las técnicas de preparación de compuestos de coordinación.

Conocer como preparar un complejo de número de coordinación cuatro con un ligante bidentado.

Desarrollo Experimental:

Material:

- 2 vasos de precipitados de 100 ml.

- 1 agitador de vidrio.- 1 baño María.- 1 mechero.- 1 tripie.- 1 tela de asbesto.- 1 matraz Kitazato.- 1 embudo Buchner.- 1 papel filtro.

- 1 bureta de 50 ml.- Manguera para vació.- Matraz Erlenmeyer de 250 ml.

Reactivos:

CuSO4 * 5 H2O H2 SO4 0.1 M KMnO4 0.02 M KC4H5O6

PARTE (l).- Síntesis del complejo Ka[Cub(ox)c] * d H2O

Disuelve 1. 0 g de CuSO4 * 5 H2O en 5 ml de agua, calienta esta solución a 900 C y agrégala rápidamente y con agitación vigorosa a una solución de 3 g de oxalato de potasio monohidratado disuelto previamente en 20 ml de agua caliente. La solución resultante se en fría en un baño de hielo. El precipitado resultante se pesa y se calcula el rendimiento de la reacción.

PARTE (ll).- Determinar el contenido de oxalato

Pesa en forma precisa 0.25 g de tu producto en un matraz Erlenmeyer de 250 ml y adiciona 50 ml de acido sulfúrico diluido 0.1 M. Calienta a ebullición y titula con una solución de permanganato de potasio 0.02 M, nota que durante el inicio de la titilación la solución se pone turbia o se opaca debido al complejo que no se ha disuelto, este se limpia conforme avanza la titilación. Asegúrate que la solución permanezca conforme el punto final de la titilación se aproximé, calienta la solución si la reacción se hace más lenta.Análisis de Resultados:

Reacción de la síntesis completa:

CuSO4 * 5 H2O + KC4H5O6 * H2O K2[Cu(ox)2] + K2SO4+ 8 H2O

Rendimiento

P.M. CuSo4.5H2O = 249.596 g/molP.M. [Cu (OX)2] = 239.532 g/mol

n= m/P.M. n R.L.= 1.0 g / 249.596 gmol-1 = 4.006X10-3mol

mmax= n R.L( P.M. producto) = 4.006X10-3mol (239.532 g/mol) = .9595 g% rendimiento = m obtenida / m máxima esperada =00000000000/ .9595 g

Estructura posible del complejo obtenido:

Plana

Cu

¿Cuál es la geometría de los complejos preparados en el presente trabajo?

La estructura que se obtiene es tetraédrica ya que el ion oxalato es bidentado y entra por dos lados del cobre pero ocupa el espacio de cuatro ligantes dando que su forma sea tetraédrica con ángulos de 109.5 grados o puede ser cuadrada ya que dada la naturaleza de que los ligantes son bidentados no se pueden separar demasiado, para adquirir la geometría tetraédrica.

O

O O

O

Indica las reacciones que se llevaron acabo en las valoraciones:

2MnO4- +16H++10e- +5C2O4= ------>2Mn+++ 8H2O +10CO2+10e-

Las reacciones de valoración confirman o niegan los subíndices de la formula

Lo confirman ya que dadas las reacciones que se dieron mediante la titilación justifican como se oxido el cobre de +2 a +4 y el manganeso como se reduce de +4 a +2 , propiciando que el oxalato cobre(ll) de potasio, done al potasio ya que es la parte positiva del compuesto de coordinación, ya que al donar un protón una sustancia es de carácter acido.

Conclusiones:

Al estar preparando el complejo el laboratorio no había el servicio de vació propiciando que no pudiéramos filtrar adecuadamente nuestro producto. El color del producto ya cuando lo secamos era de un color azulado en algunos casos unos brillaban y otros no.

El realizar la titilación no se pudo observar el vire dado que la solución se apreciaba un color café oscuro, dado a que se presento un exceso de permanganato de potasio, en otro equipo si se presento el vire y titulo con 28 ml de permanganato de potasio, un problema al que nos enfretamos fue que no habia suficiente permanganato de potasio para realizar las valoraciones que se necesitaban llevar a cabo en ese momento.

PARTE 1.

R1: COMPUESTO DE COORDINACION

R2: PAPEL FILTRO

1 g CuSO4 * 5 H2O + 5 ml H2O

Precipitado se filtra y se lava con 5 ml H2O

3 g de oxalato de potasio + 20 ml H2O

Enfriar en un baño de hielo a 100 C

Secar durante 30 min. a 500 C

R2R1

PERTE 2

R3: Mezcla del permanganato y el complejo

0.25 g de producto obtenido + 50 ml H2 SO4

Titular con permanganato de potasio

Si de enfría la solución calentar para aumentar la velocidad de reacción.

R3

HOJA DE SEGURIDAD

PERMANGANATO DE POTASIOESTADO FISICO: ASPECTO:

Cristales púrpura oscuro . PELIGROS QUIMICOS:

La sustancia se descompone al calentarla intensamente, produciendo gases tóxicos y humos irritantes . La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona con materiales combustibles y reductores, causando peligro de incendio o explosión. Reacciona violentamente con metales en forma de polvo , originando peligro de incendio.VIAS DE EXPOSICION:

La sustancia se puede absorber por inhalación del polvo y por ingestión. RIESGO DE INHALACION:

La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar rápidamente una concentración nociva de partículas en el aire cuando se dispersa. EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION:

La sustancia es corrosiva para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. Corrosiva por ingestión. La inhalación del polvo de esta sustancia puede originar edema pulmonar (véanse Notas). Los efectos pueden aparecer de forma no inmediata. Se recomienda vigilancia médica. EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA:

La sustancia puede afectar al pulmón, dando lugar a bronquitis y neumonía.Se descompone por debajo del punto de fusión a 240°CSolubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 6.4Presión de vapor, Pa a 20°C: despreciableDensidad: 2.7g/cm3

La sustancia es muy tóxica para los organismos acuáticos

SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO Información general:Aspecto: sólidoColor: azulOlor: inodoroInformación importante en relación con la salud, la seguridad y el medio ambiente:Valor de pH: (50 g/l H2O, 20 ºC) ~ 3,5 - 4,5Solubilidad en agua: (20 °C): ~ 317 g/lInformación sobre toxicidad:Tras inhalación: Irritación de las mucosas, dificultad para respirar y tos. Fiebres después de inhalar grandes cantidades de vapores metálicos.Tras contacto con la piel: irritacionesTras contacto con los ojos: irritaciones. Peligro de que se produzca turbidez en la córnea. En presencia de polvo: conjuntivitis.Tras ingestión: dolores de estómago, vómito, descomposición, descenso de la tensión sanguínea, taquicardia, colapso, acidosis.Tras un tiempo de latencia: muerte

OXALATO DE POTASIO MONO HIDRATADOAspecto: sólidoColor: blancoOlor: inodoroInformación importante en relación con la salud, la seguridad y el medio ambiente:Valor de pH: (50 g/l H2O, 20 ºC) ~ 7,0 - 8,5Solubilidad en agua: (20 °C): 360 g/l (sustancia anhidra)

Información sobre toxicidad:Tras inhalación: (polvo): irritación de las mucosas.Tras contacto con la piel: irritacionesTras contacto con los ojos: leves irritaciones.Información adicional:Para oxalatos en general:Tras ingestión: náuseas y vómito.Tras inhalación: irritación de las mucosas, tos, dificultades respiratorias.Efectos sistémicos: disminución del nivel de calcio en la sangre.Efecto tóxico sobre: riñones y afecciones sobre el sistema cardiovascular.

ÁCIDO SULFURICOESTADO FISICO; ASPECTOLíquido higroscópico, incoloro, aceitoso e inodoro.Punto de ebullición (se descompone): 340°CPunto de fusión: 10°CDensidad relativa (agua = 1): 1.8Solubilidad en agua: MisciblePresión de vapor, kPa a 146°C: 0.13Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3.4Esta sustancia puede ser peligrosa para el ambiente; debería prestarse atención especial a los organismos acuáticosPELIGROS QUIMICOS

Por combustión, formación de humos tóxicos de óxidos de azufre. 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 (véanse Notas). Al calentar se forman humos (o gases) irritantes o tóxicos (óxido de azufre).VIAS DE EXPOSICION

La sustancia se puede absorber por inhalación del aerosol y por ingestión. RIESGO DE INHALACION

La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar rápidamente una concentración nociva de partículas en el aire por pulverización. EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA

Los pulmones pueden resultar afectados por la exposición prolongada o repetida al aerosol de esta sustancia. Si las exposiciones al aerosol de esta sustancia son repetidas o prolongadas existe el riesgo de presentar erosiones dentales.

Bibliografía

Cotton, F. A. & Wilkinson, “Química Inorgánica Avanzada”, Limusa, 1975.

Huheey, J. E., Keater, E. A. & Keater, R. L., "Inorganic chemistry; principles of structure and reactivity", 4th Edic., Harper Collins, 1993

Blasco, V., Cotanda, V, Ferrer, E., García, B. y Latre, F., “Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica y Organica”, Tebar-Flores

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