preparación y caracterización de complejos de cobalto (iii)

11
8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III) http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 1/11 1 SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE UN COMPLEJO DE COBALTO (III)  Andrés Felipe Cabrera e-mail: [email protected] Cesar Orlando Chavarro e-mail: [email protected] Roberto Andrés Delgado e-mail: [email protected] Sandra Milena Mesías e-mail: [email protected]  Andrea Peñaranda Murillo e-mail: [email protected] Laboratorio de Química Inorgánica II, Programa de Química, Universidad Santiago de Cali, Abril 08 de 2014 RESUMEN En la práctica de laboratorio se llevó a cabo la síntesis y posterior caracteri- zación de un complejo de cobalto (III), en este caso, uno de los complejos de coordinación de Werner. Para lograr esto, experimentalmente se sintetizó el complejo a partir de cloruro cobaltoso hexahidratado, en presencia de amoniaco, peróxido de hidrogeno y ácido clorhídrico. Posteriormente la caracterización del complejo se llevó a cabo mediante dos métodos, el primero, precipitación con nitrato de plata y, el segundo, la medida de la conductividad del complejo. El porcentaje de rendimiento obtenido en la síntesis del complejo fue de 71.2 %, acompañado de una conductividad de 255 (uS/cm). Estos resultados permitieron concluir que el complejo de coordinación de Werner sintetizado fue el cloruro de pentaaminclorocobalto (III). Palabras Clave: Cobalto (III), complejos de coordinación de Werner, nitrato de plata, conductividad. 1. INTRODUCCIÓN En la experimentación se realizó la síntesis y caracterización de un complejo de cobalto (III), usando como fundamento la explicación de la formación y propie- dades de los complejos dada por Alfred Werner en 1983, quien formulo su teoría sobre los compuestos de coordinación y propuso a la vez las bases de las teorías modernas [1] . Werner hizo 3 postulados que conformaron la primera parte de su teoría de coordinación:

Upload: cesar-chavarro-cediel

Post on 02-Jun-2018

264 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 1/11

1

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE UN COMPLEJO DE COBALTO (III)

 Andrés Felipe Cabrerae-mail: [email protected] 

Cesar Orlando Chavarroe-mail: [email protected]

Roberto Andrés Delgadoe-mail: [email protected]

Sandra Milena Mesías e-mail: [email protected]

 Andrea Peñaranda Murilloe-mail: [email protected]

Laboratorio de Química Inorgánica II, Programa de Química,Universidad Santiago de Cali, Abril 08 de 2014

RESUMEN 

En la práctica de laboratorio se llevó a

cabo la síntesis y posterior caracteri-

zación de un complejo de cobalto (III), en

este caso, uno de los complejos de

coordinación de Werner.

Para lograr esto, experimentalmente se

sintetizó el complejo a partir de cloruro

cobaltoso hexahidratado, en presencia de

amoniaco, peróxido de hidrogeno y ácido

clorhídrico.

Posteriormente la caracterización del

complejo se llevó a cabo mediante dos

métodos, el primero, precipitación connitrato de plata y, el segundo, la medida

de la conductividad del complejo.

El porcentaje de rendimiento obtenido en

la síntesis del complejo fue de 71.2 %,

acompañado de una conductividad de

255 (uS/cm). Estos resultados permitieron

concluir que el complejo de coordinación

de Werner sintetizado fue el cloruro de

pentaaminclorocobalto (III).

Palabras Clave:  Cobalto (III), complejosde coordinación de Werner, nitrato de

plata, conductividad.

1. INTRODUCCIÓN 

En la experimentación se realizó la

síntesis y caracterización de un complejo

de cobalto (III), usando como fundamento

la explicación de la formación y propie-

dades de los complejos dada por Alfred

Werner en 1983, quien formulo su teoríasobre los compuestos de coordinación y

propuso a la vez las bases de las teorías

modernas[1]

. Werner hizo 3 postulados

que conformaron la primera parte de su

teoría de coordinación:

Page 2: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 2/11

2

En el primero afirma que la mayoría

de los metales que conforman los iones

complejos, presentan dos tipos de

valencia, la primaria o unión ionizable

(número de oxidación) y la valencia

secundaria o unión no ionizable (número

de coordinación) [2], es decir es el número

de ligandos unidos directamente al átomo

central o a la esfera de coordinación

interna. Este número, da información

acerca de la geometría del complejo[2]

.

En el segundo afirma que la valencia

secundaria o número de coordinación se

fija, y puede ser satisfecha por grupos

neutros o por aniones que tienden a

satisfacer su valencia, y por ultimo afirmaque la valencia secundaria o número de

coordinación está dirigido hacia posi-

ciones definidas en el espacio, donde se

ordenan según una geometría definida

alrededor del átomo metálico[2]

. Con

base a esto se llevó a comprender la

química de los compuestos de coordi-

nación es decir, el tipo de reacciones que

presentan y las estructuras posteriores

que se forman.

2. OBJETIVOS 

•  Sintetizar e identificar un complejo de

cobalto (III), por medio de la precipitación

con nitrato de plata y de propiedades

como el color y la conductividad del

complejo.

•  Conocer el proceso de obtención de

complejos de cobalto (III) a partir de una

solución de cloruro cobaltoso hexahi-

dratado.

•  Determinar la cantidad del complejopreparado y el porcentaje de rendimientode la reacción.

•  Establecer por medio de medidas deconductividad, y mediante la literatura losiones en que se descompone el complejoy así saber la identidad de este.

3. TEORÍAEl azul de Prusia, descubierto acciden-talmente a comienzos del siglo dieciocho,fue quizás el primer compuesto decoordinación conocido. Sin embargo,pasó casi un siglo antes de poder apre-ciar la singularidad de estos compuestos.En 1798, B.M. Tassaert, obtuvo cristalesamarillos de un compuesto de fórmulaCoCl3.6NH3  a partir de una mezcla deCoCl3  y NH3.  Lo que pareció inusual fueque los dos compuestos, CoCl3  y NH3,son estables, capaces de existirindependientemente y aun así se com-binan entre ellos para formar otrocompuesto estable. Estos compuestosson los denominados compuestos decoordinación

[3].  En 1851, se descubrió

otro compuesto de coordinación de CoCl3 y NH3, de fórmula CoCl3.5NH3  queformaba cristales morados. Así el misteriode los compuestos de coordinaciónaumentaba a medida que se estudiabany descubrían más. Por ejemplo, al tratarel primer compuesto con AgNO3, formabatres moles de AgCl, como era de esperar,pero el compuesto segundo formaba sólodos moles de AgCl.La química de coordinación inorgánicafue un campo de investigación punta enla última mitad del siglo XIX y todas laspiezas encajaron con el trabajo delquímico sueco Alfred Werner (1866-1919). Werner antes de formular suspostulados acerca del enlace y estructurade los compuestos de coordinación,analizó cuidadosamente algunos hechosexperimentales, teniendo en cuenta queya se habían descubierto cuatro com-plejos resultantes de la reacción delcloruro de cobalto (III) con el amoniaco.

Page 3: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 3/11

3

Estos compuestos presentaban distintaspropiedades, como por ejemplo unacoloración diferente. Además la reac-tividad de los iones cloruro en estoscompuestos difería considerablemente,como por ejemplo, la adición de nitrato de

plata a las disoluciones acuosas deestos complejos, originaba diferentescantidades de precipitado de cloruro deplata, lo que hacía pensar que loscomplejos formados eran estructural-mente diferentes, en base a esto Wernerhizo tres postulados que conformaronla primera parte de su teoría de coor-dinación

[4].

Por medio de esta teoría Werner pudoexplicar los hechos experimentales quese habían realizado con los compuestoscloroaminocobalticos (III), de acuerdo aesto, el primer miembro de esta serie decomplejos es el [Co(NH3)6]Cl3 en el cual,el estado de oxidación del cobalto es 3+ ylos 3 cloruros contrarrestan esta valencia(neutralizan la carga del metal), mientrasque el número de coordinación delcobalto es 6, el cual es usado por lasmoléculas de amoniaco y se dice queestán coordinadas al metal y se les llamaligantes haciendo parte de la esfera decoordinación, en este caso el ion cobalto,está rodeado por 6 moléculas deamoniaco de manera que los ionescloruros no puedan hacer parte de estaesfera o coordinarse con el metal, por lotanto, quedaran mucho más alejados delmetal y su unión a este será menos firme,en consecuencia se esperaría que elcomplejo en solución, conduzca laelectricidad y además los iones clorurosprecipitarían fácilmente como cloruro deplata al añadir Ag+, el segundo miembrode esta serie de complejos estudiadospor Werner fue representado por laformula [Co(NH3)5Cl]Cl2, en este solo hay5 moléculas de amoniaco para satisfacerla valencia secundaria, en consecuenciaun ion cloruro desempeña una doblefunción: satisface al mismo tiempo la

valencia primaria y la secundaria, en estecomplejo el ion cloruro que hace parte dela esfera de coordinación, no seráfácilmente precipitado como AgCl alagregar Ag+. Para el siguiente, según lateoría de Werner se representa con la

formula [Co(NH3)4Cl2]Cl, en donde 2iones cloruro satisfacen las dos valencias,por esta razón estos dos iones estaránfirmemente ligados a la esfera decoordinación y no precipitaran como AgCl(al tratarse con Ag+) ni participaran, en lamedida de conductividad que presente elcomplejo en solución acuosa; para elúltimo miembro de esta serie cuyafórmula es [Co(NH3)3Cl3] no debeproducir iones cloruros en soluciónacuosa, por lo tanto no precipitara AgCl altratarse con Ag+, ni producirá ningunalectura de conductividad [5]. Está claroque Werner explico la naturaleza de losenlaces en estos complejos de cobalto enbase a dos de sus postulados en queconformaban su teoría, pero un tercerpostulado permitió demostrar que loscomplejos hexacoordinados presentabanuna estructura octaédrica, en la cual hay6 grupos ligantes en posiciones simétri-camente equidistantes del átomo central.

4. APARATOS, INSTRUMENTOS YMATERIALES UTILIZADOS 

Tabla 1.  Materiales y reactivos utilizados para eldesarrollo de la práctica.

Reactivos Elementos CCloruro deamonio (NH4Cl)

Erlenmeyer de 250 mL 1

 Amoniacoconcentrado 28-

30%

Pipeta graduada de 10

mL

2

Cloruro cobaltosohexahidratado(CoCl2.6H2O)

Varilla de vidrio 1

Peróxido dehidrogeno (H2O2)

Vaso de precipitado de250 mL

2

HCl concentradoMatraz volumétricos de50 y 250 mL

1

Nitrato de plata(AgNO3)

Baño maría 1

Page 4: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 4/11

4

Nitrato de potasio(KNO3)

Termómetro 1

 Aguadesmineralizada

Equipo de filtración alvacío

1

 Alcohol etílico Espátula 2

Estufa 1

Probeta de 10 y 100 mL 1

Conductímetro 1

pH-metro 1

Magneto 1

Pinza con nuez 1

Soporte universal 1

Bureta de 25 mL 1

5. MÉTODO ESPERIMENTAL 

Preparación de soluciones

•  Para la preparación de la solución deKNO3  0.1 M, se pesaron 2.5293 g delcompuesto en un vaso de precipitado de250 mL, al cual se le añadió un poco deagua desmineralizada a fin de disolver elsólido, disuelto este, se trasvaso toda lasolución a un matraz de 250 mL y se llevóa aforo con agua desmineralizada.

•  Para la preparación de la solución AgNO3 0.12 M, se pesaron 1.0210 g del

compuesto, se disolvieron en un vaso de250 mL con agua desmineralizada y setrasvaso toda la solución a un matraz de50 mL, luego se llevó a aforo con aguadesmineralizada.

Procedimiento

• Síntesis del complejo de cobalto (III)

Inicialmente se hizo el montaje mostrado

en la Figura 1 en campana de extracción:

Figura 1. Montaje experimental

Posteriormente se pesaron 5.0070 g deNH4Cl los cuales se colocaron en un vaso

de precipitados de 100 mL. A este seagregó 30 mL de NH3 desde una probeta,se agitó la solución con el fin de que todoel NH4Cl quedara disuelto. Después dedisuelto el NH4Cl se añadieron 5.0104 gde CoCl2.6H2O y se dejó agitar lasolución tapada con vidrio reloj porespacio de 20 minutos.

Pasados los 20 minutos, se añadió 8.0mL de peróxido de hidrogeno al 25%, de

inmediato la solución se tornó oscura yempezó a burbujear; se dejó por 40minutos en la estufa con constanteagitación hasta el cese del burbujeo, locual indicaba que la reacción habíafinalizado; después con ayuda de unabureta se empezó a agregar HCL a lasolución hasta llevarla a pH 0.6; con unpH-metro se iba midiendo el pH y conun termómetro se iba registrando latemperatura para no sobrepasar los 40°C.

Después se introdujo la solución enun baño maría a 60 °C por 30 minutos;finalizado los 30 minutos, se agregó 25mL de agua a la solución y se dejóenfriar. Luego, se filtró al vacío lasolución, teniendo en cuenta que el papelfiltro pesó 0.8646 g antes de usarlo; lasolución se filtró de nuevo para minimizar

Page 5: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 5/11

5

perdidas. El precipitado se lavó con aguadesmineralizada y 10 mL de etanol.El precipitado obtenido junto con el papelfiltro, se envolvieron en papel aluminio yse dejó ocho días secando.Trascurridos los ocho días, se sacó el

precipitado y se pesó, obteniéndose unpeso de 4.6174 g.

• Caracterización del complejo de cobalto(III)

Para la caracterización del complejo porel método de precipitación con nitrato deplata, se pesó 0.5004 g del precipitadoobtenido en la síntesis y se disolvió en unerlenmeyer con 250 mL de KNO3  0.1 M.

 Apenas se diluyo totalmente la muestra,se agregó 50 mL de AgNO3  0.12 M einmediatamente se formó un precipitado,el cual consistía en AgCl, este precipitadose filtró con una bomba de vacío, el papelfiltro usado previamente se había pesado,su peso fue de 0.7950 g. El filtrado secolocó a secar por 15 minutos, pasadoslos 15 minutos, se sacó y se dejó secarpor 5 minutos y finalmente se pesó, seobtuvo un peso de 1.4589 g.

Para la caracterización del complejo pormedida de la conductividad, se pesó0.0258 g del precipitado obtenido en lasíntesis, se diluyo en un matraz de 100mL con agua desmineralizada y se leprocedió a medir la conductividad, eneste caso, se obtuvo una conductividadde 0.255.

6. DATOS Y RESULTADOS

• Preparación solución de KNO3 0.1 M 

 

   

 

  

• Preparación solución de AgNO3 0.12 M

 

 

 

Tabla 2. Datos obtenidos durante la prácticaElemento Peso (g)

SíntesisNH4Cl 5.0070

CoCl2.6H2O 5.0104

Papel filtro 1 0.8646

Papel filtro 1 + muestra 4.6174

Diferencia 3.7528

Caracterización con AgNO3 

Muestra 0.5004

Papel filtro 2 0.7950

Papel filtro 2 + muestra 1.4589

Diferencia 0.6639

Caracterización por conductividadMuestra 0.0258

Conductividad 0.255 (S/cm)

En la Imagen 1 se puede observar elprecipitado del complejo de cobalto (III)obtenido después de haber realizado lasíntesis.

Imagen 1. Complejo de cobalto (III) sintetizado

•  Cálculo de la formula molecular delcomplejo de cobalto (III) obtenido, usandola caracterización con nitrato de plata: 

Se asigna una formula molecularhipotética al complejo obtenido:

(] 

Page 6: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 6/11

6

Se calcula el valor de X en función delpeso molecular del AgCl:

Peso atómico Co: 58.93 g/molPeso atómico Cl: 35.45 g/mol

Peso molecular NH3: 17.0 g/molPeso molecular AgCl: 143.35 g/molPeso del AgCl obtenido: 0.6639 g

Se reemplazan los datos en la formulamolecular hipotética:

( (  

 

 

Los moles de AgCl corresponden a loscloruros que se encuentran fuera de laesfera de coordinación (3 – X):

( ( ]

]

 

 

Se reemplaza X en la formula molecularhipotética:

(] 

(]

 Así la formula molecular obtenida indicaque el complejo de cobalto (III) que sesintetizó durante la práctica fue el c lorurode pentaam inclo roc obalto (III)

• Rendimiento de la reacción:

(]   

Reactivo límite:

 

 

El reactivo límite es el CoCl2.6H2O, apartir de esto, se procede a calcular losgramos teóricos del complejo; en estecaso [Co(NH3)5Cl]Cl2:

  

(]

(]

(] 

(] 

 

(

]

 (

]

 

 

• Caracterización por conductividad

Para comprobar la identidad del complejode cobalto (III) obtenido se le midió laconductividad a una solución del mismo,obteniéndose un valor de 0.255 (S/cm)que equivale a 255 (uS/cm)

Page 7: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 7/11

7

Mediante la Tabla 3 se comparó ycomprobó que el valor de conductividadobtenido coincide con el rango que seda para el complejo de cloruro de

pentaam inclo roco balto (III)

Tabla 3. Valores de rangos de conductividad paracomplejos de cobalto (III)

7. DISCUSIÓN 

Los compuestos llamados compuestos de

coordinación, complejos metálicos osimplemente complejos, se tratan decompuestos que contienen un átomo oion central que generalmente es unmetal, rodeado por un grupo de ioneso moléculas. La carga eléctrica delcomplejo depende de las cargas delátomo central y de los iones o moléculasque lo rodean y puede resultar un catiónun anión o no iónico

[5].

Los complejos de cobalto (III) son muynumerosos. Debido a que las reaccionesde intercambio de ligandos sonrelativamente lentas, tanto la isomeríacomo los mecanismos de reacciónhan sido extensamente estudiados. Lamayoría de estos complejos sonoctaédricos, aunque hay algunosejemplos de compuestos tetraédricos,planos y antiprismas cuadrados [6]. Elcobalto (III) muestra afinidad por los

ligandos N-dadores, la mayoría de suscomplejos contienen , etilendiamina,grupos , o grupos  enlazados porel nitrógeno. En general la preparación deestos complejos conlleva la adición deamoniaco u otro donador de nitrógeno auna disolución de cobalto (II), seguida deuna oxidación con peróxido de hidrógeno[6]

.

En la práctica de laboratorio se realizó lapreparación de un complejo de cobalto(III) y posteriormente se caracterizó. Parala preparación del complejo se disolviócloruro de amonio (  en amoniaco

concentrado ( y posteriormente se le

adicionó cloruro cobaltoso hexahidratado(, esta disolución se dejó enagitación por unos minutos, para luegoagregar peróxido de hidrógeno (.

La reacción fue la siguiente:

2CoCl2 + 2NH4Cl + 8NH3  + H2O2  → 2[Co(NH3)5(H2O)]Cl3  [Ec. 1] 

La preparación de muchos de los

complejos metálicos que existen conllevafrecuentemente a una reacción redox. Porejemplo el producto de partida utilizadopara preparar muchos de los complejosde cobalto III, son casi siempre sales decobalto II, esto ocurre porque el estadode oxidación común del cobalto en sussales simples es II; el estado de oxidaciónIII resulta mucho más estable solocuando el cobalto está coordinado concierto tipo de ligandos, además resultamuy conveniente partir de sales decobalto II, porque en los complejos decobalto II, las reacciones de sustituciónocurren rápidamente, mientras que en loscomplejos de cobalto III estas reaccionesson muy lentas, básicamente la prepa-ración de Co III supone una reacciónrápida entre el cobalto II y el ligando paraformar un complejo de cobalto II, que esoxidado al correspondiente complejo decobalto III

[7] 

Otra forma de explicar esto es que elcobalto (III) es muy oxidante, tanto así,que es capaz de oxidar el agua, se tieneentonces que:

( ⁄ ( 

Complejo # de ionesConductividad

(uS/cm)[Co(NH3)4Cl]Cl 1 Cl

-  118 – 131

[Co(NH3)5Cl]Cl2  2 Cl-  235 – 273

[Co(NH3)6]Cl3  3 Cl-  408 – 435

Page 8: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 8/11

8

Y se obtiene un potencial de:

E (Co(III) ac / Co(II) ac) = 1.84 V

El Co(III) con configuración de espín bajoes inerte a la sustitución de ligandos. Por

eso una vez que se tiene el complejo conel ligando de interés, se puede oxidar elmetal a estado de oxidación (III). Así elcomplejo es estable en medio acuoso,puesto que se ha retirado el agua de suentorno de coordinación y evitado lareacción. Lo anterior se explica en lasiguiente figura:

Imagen 2. Diagrama Co2+

 vs Co3+

Como se muestra en la Imagen 2 laformación del complejo [Co(NH3)6]

3+  a

partir de [Co(NH3)6]2+  se favorece debido

a que el potencial de este par redox essumamente pequeño (Eº = 0.108 V) si secompara con el potencial estándar del parredox Co(III)/Co(II) (Eº =1.84 V). Ademásel potencial estándar del par Co(III)/Co(II)varía mucho en función del entorno delcatión.

Para poder oxidar el Co2+

 a Co3+

 se utilizóun oxidante fuerte, en este caso, peróxidode hidrogeno (H2O2), la reacción semuestra a continuación:

2[Co(NH3)6]2+  + HO2−  + H2O →

2[Co(NH3)6]3+

 + 3OH-  [Ec. 2] 

 A fin de oxidar el Co+2

  con peróxido dehidrógeno se basificó el medio el mediocon amoniaco (NH3) y cloruro de amonio(NH4Cl) para formar el complejohexaammin que estabiliza al Co

+3 

rebajando el potencial redox. El peróxido

de hidrógeno no es capaz de oxidar elcomplejo acuoso de Co(II) de formaespontánea, para poder oxidarlo sedisminuye su potencial formando otrocomplejo de potencial menor

[8].

 Además el agregar NH3  y NH4Cl conjun-tamente se incorpora en el medio dereacción un sistema regulador de pH otampón (NH3/NH4

+) con la finalidad de

evitar que los equilibrios competitivosderivados de fenómenos de acidez sedesplacen hacia la formación de pro-ductos indeseables, como sucede con elamoniaco en condiciones fuertementeacidas y con el cobalto (II) en mediobásico:

NH3 + H+ → NH4

Co2+ + OH- → Co(OH)2

El otro factor a tener en cuenta es laposibilidad de llevar a cabo la sustituciónde NH3  por H2O antes o después de laoxidación. En este caso la cinética juegaun papel fundamental:

Cinética de sustitución

Co2+ (d7): lábil (reacción de sustitución develocidad elevada).

Co3+

  (d6): inerte (reacción de sustituciónde velocidad lenta).

Debido a esto, es más favorable lareacción de sustitución antes de laoxidación del metal que forma parte delcomplejo.

Page 9: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 9/11

9

 A pesar de que existen muchos oxidantescapaces de oxidar el Co2+  a Co3+  enpresencia de grupos ligantes adecuados,existen solo unos pocos cuyo empleoresulta conveniente. Si se empleanoxidantes tales como permanganato de

potasio o dicromato de potasio, seintroducen iones en la mezcla de reacciónque luego no pueden separarsefácilmente del producto deseado. Losoxidantes tales como oxígeno y aguaoxigenada no introducen iones metálicosextraños en la mezcla de reacción poreso son los más usados

[8].

Para terminar la síntesis del complejo seadicionó por ultimo HCl concentrado, lareacción fue la siguiente:

2[Co(NH3)5(H2O)]Cl3  + 3HCl →2[Co(NH3)5Cl]Cl2 + 2H2O [Ec. 3] 

Como se observa en la reacción aladicionar HCl se lleva a cabo lasustitución del ligando acuo dentro dela esfera de coordinación por el ligandoCl-. Obteniéndose así el complejo decobalto (III).

En medio acuoso los cationes de losmetales de transición se encuentransolvatados formando auténticos acuo-complejos, en este caso se tiene[Co(NH3)5(H2O)]3+ y las reacciones porformación de complejos en medio acuosopueden

 considerarse reducidas la

mayoría de las veces a un simpledesplazamiento de los  ligandos acuo porotros ligandos para los que el átomocentral presenta mayor afinidad

[9]. 

Este proceso de sustitución tiene lugarpor etapas, de modo que, en cualquiermomento se debe considerar lacoexistencia de las especies límites y detodas las intermedias, siendo laproporción relativa de éstas función de laconcentración del agente complejante(ligando que ha de sustituir al agua).

En esta parte es importante mencionarque se agregó HCl concentrado hastaobtener un pH por debajo de 1 a fin deevitar la formación de hidroxocompuestosya que la mayoría de los agentesformadores de complejos de interés son

ligandos que provienen de sales deácidos débiles, es decir, son bases deBrönsted y por tanto les afecta el valor delpH de la disolución. Este es el caso delos ligandos NH3  (como en este caso),CN

− y EDTA. Por ende la concentración

efectiva de ligando en la disolución, queviene determinada por el pH, afectará a ladisolución del complejo. En general, avalores de pH alto la disociación delcomplejo es menor, pues a esos valoresde pH predomina el ligando libre.

Las posibles reacciones que se podríanobtener al formarse el complejo eran lassiguientes:

1.  (]    [Ec.4] 

2.  (]    [Ec.5] 

3.  (]    [Ec. 6] 

Cada uno de estos complejos posee uncolor característico como se muestra enla Imagen 3, por lo que por su color sepodría deducir qué reacción habríaocurrido.

Imagen 3.  Colores característicos de loscomplejos de cobalto (III)

[10] 

Page 10: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 10/11

10

 Al ver el sólido filtrado de color violeta(Imagen 1) se puede especular que elcomplejo formado es el segundo(]   pero no se sabría conseguridad hasta realizar la respectivacaracterización.

Para realizar la caracterización delcomplejo se usaron dos métodos, la

precipitación con nitrato de plata ( )y la medida de conductividad; en elprimero se hicieron precipitar todos losaniones Cl -  con cationes   quedando elprecipitado en forma de cloruro de plata   como se muestra en la siguientereacción:

(

 (] (   [Ec. 7] 

Mediante este método se logródeterminar la formula molecular delcomplejo, la cual coincidió con la del(]   y se obtuvo un porcen-taje de rendimiento del 71.2 %, el cual esbajo debido a que al tratar de sacarlo delhorno de secado, se presentó unapérdida del sólido. Una forma de poderobtener un mejor porcentaje de rendi-miento es la recristalización del productoobtenido, mediante el uso de amoniaco yácido clorhídrico concentrado.

Se debe destacar que en esta parte de laexperimentación fue necesario agregarKNO3  antes del AgNO3  a fin deacomplejar los iones cloruros que seencuentran fuera de la esfera decoordinación y hacer más fácil suprecipitación al agregar posteriormente el

nitrato de plata.

La medida de conductividad dio un valorde 255 Us/cm y se comparó con lasconductividades reportadas en la Tabla 3confirmando una vez más que el

complejo obtenido fue (] .

Las sustancias que en disolución sedisocian en iones son conocidas comoelectrolitos, estos conducen la corrienteeléctrica en disolución. La magnitud deesta capacidad de conducir la corrientedepende de la concentración de iones en

disolución, de su carga y tamaño, de latemperatura, así como de la constantedieléctrica del disolvente.Es por esto que la determinación de laconductividad de una disolución de uncompuesto de coordinación, resulta útilpara la caracterización del compuesto, yaque se puede así conocer el tipo deelectrolito de que se trata.

Con todos los resultados obtenidos en elanálisis que se realizó en la práctica delaboratorio se puede decir que elcomplejo que se sintetizo fue el cloruro depentaaminclorocobalto (III) representadoen la Imagen 4 y la reacción que ocurrióen la preparación fue la de la Ecuaciónnúmero cinco.

Imagen 4. Cloruro de pentaaminclorocobalto (III)

Como se observa en la Imagen 4 elcomplejo obtenido presenta como ioncentral el cobalto con un estado deoxidación III (valencia primaria), unido acinco ligados NH3 y un ligando Cl, en total

6 ligandos dando un numero de coordi-nación 6 (valencia secundaria); presen-tando una estructura octaédrica dentro dela esfera de coordinación y por fuera deesta los 2 contra iones cloruro queequilibran la carga del complejo.

De esta forma se puede decir que elcomplejo obtenido es un complejo de

Page 11: Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

8/11/2019 Preparación y Caracterización de Complejos de Cobalto (III)

http://slidepdf.com/reader/full/preparacion-y-caracterizacion-de-complejos-de-cobalto-iii 11/11

11

coordinación de Werner ya que cumple acabalidad con los postulados propuestospor el.

8. CONCLUSIONES

• El compuesto obtenido como resultadofinal de la experimentación fue el clorurode pentaaminclorocobalto (III).

•  Se obtuvo un porcentaje aceptable derendimiento del 71.2 % en la síntesis decloruro de pentaaminclorocobalto (III).

•  En la preparación de complejos decobalto (III), es necesario partir de una salde cobalto (II) debido a que son máslábiles que las sales de cobalto (III).

•  El peróxido de hidrogeno al entraren contacto con el acuocompuestoformado libera un gran desprendimientode oxígeno y oxida el Co2+ a Co3+.

• Se sintetizó y caracterizo con éxito unode los complejos de coordinación deWerner.

• La medida de la conductividad resultauna forma muy práctica de confirmar laidentidad del compuesto que se sintetiza.

9. BIBLIOGRAFÍA

[1] Bodie Eugene Douglas., John J. Alexander. Conceptos y modelos dequímica inorgánica. Segunda edición,Reverte, Madrid, pp. 246

[2]  Therald Moeller. Química inorgánica.Primera edición, Reverte, Madrid, pp. 6

[3]  Schlessinger G. Preparación decompuestos inorgánicos en el laboratorio.Primera edición, 1965.

[4]  Manual de laboratorio II de química

inorgánica [En línea] Disponible en:

<http://tux.uis.edu.co/quimica/sites/default/files/paginas/archivos/V00Man12InorgII_ 

MFOQ-IO.02_14112012.pdf >  (fecha de

consulta Marzo/20/2014)

[5] Fred Basolo, Ronal Johnson. Químicade los Compuestos de Coordinación.Editorial Reverté. Cap. 4 

[6]  Complejos de cobalto [En línea]Disponible en: <http://www.uam.es/depar

tamentos/ciencias/qinorg/Guion_Prac_Ampli_Qui_Inorganica_2011_12_Bloque_1_ DEFINITIVO.pdf > (fecha de consultaMarzo/30/2014) 

[7]  Universidad Autónoma de Madrid.Prácticas de Ampliación de QuímicaInorgánica. [En línea] Disponible en:<http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qinorg/Guion_Prac_Ampli_Qui_Inorganica_2011_12_Bloque_1_DEFINITIVO.pd

f.> (fecha de consulta Marzo/23/2014)

[8] Bailar J. C., Frenelius, W. C. SíntesisInorgánica. Primera Edición, Mc. GrawHill, México D.F., 1946.

[9]  Housecrosft, C. E., Sharpe, A.G.Química Inorgánica. Segunda Edición,Prentice Hall, Madrid, 2001.

[10]  Coordination Complexes and

Ligands. [En línea] Disponible en:<http://chemed.Chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch12/complex.php.>(fecha de consulta Marzo/29/2014)