A Síntese de Química de Coordenação

RELATÓRIO
Prática 1 - Síntese de um complexo catiônico de cobalto e do complexo [Co(NH3)Cl]Cl₂ por troca de ligante e testes químicos do percursos. Síntese de um complexo aniônico de cobalto

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Prática 1 - Síntese de um complexo catiônico de cobalto e do complexo [Co(NH3)Cl]Cl₂ por troca de ligante e testes químicos do percursos. Síntese de um complexo aniônico de cobalto.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

1.  Preparo do complexo de nitrato de tetraamincarbonatocobalto (III) [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃.

        Foi necessário preparo do complexo [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃ que serviu como precursor para complexo [Co(NH₃)₅Cl₃]Cl₂. Para o preparo do complexo de nitrato de tretraamincarbonatocobalto (III) foram preparadas duas soluções, no qual a primeira se encontrava o ligante amônia e o segundo o íon cobalto. O reagente nitrato de cobalto hexa-hidratado (Co(NH₃)₂.6H₂O) forneceu o cobalto com número de oxidação 2+. Após a mistura dos reagentes em meio amoniacal, foi adicionado o peróxido de hidrogênio (H₂O₂), um agente oxidante forte que fornecia um meio oxidante para a reação, pois o complexo a ser sintetizado deve ter o número de oxidação do cobalto igual a 3+.

        Em meio aquoso, o cobalto tende a formar um complexo em que todos os ligantes são moléculas de água. Em solução, o íon [Co(H₂O)₆]²⁺ é estável, porém a adição de outros ligantes auxilia a oxidação a Co³⁺. No entanto, o íon [Co(H₂O)₆]³⁺ é um forte agente oxidante, que oxida H₂O a oxigênio e reduz a Co²⁺. Ligantes que (contém átomos de nitrogênio, como a amônia, estabilizam o estado de oxidação +3 em solução aquosa. Reações de formação de complexos ocorrem mediante a substituição de moléculas de água por outros ligantes presentes na solução, usualmente seguida pela oxidação do íon Co²⁺.

        Na reação do íon [Co(H₂O)₆]²⁺ com NH₃ em excesso, na presença do catalisador H₂O₂ é obtido [Co(NH₃)₅(H₂O)]³⁺, a adição de carbonato de amônio sob agitação e aquecimento resulta no ligante CO₃.

        A substituição dos ligantes é observada por conta da coloração, roxo intenso. Adicionando-se H₂O₂ provoca-se a evolução do gás oxigênio, devido a elevação do meio oxidante para o cobalto. A equação a seguir mostra a reação de formação do complexo sintetizado:

Co(NH3)2ꞏ6H2O(aq) + 3NH3 (aq)  + (NH4)2CO3 + ½ H2O2 (aq) → [Co(NH3)4CO3]NO3 (s) + NH4NO3 (aq) + 7H2O (l)

[pic 1]

Figura 1. Estrutura do complexo de nitrato de tetraamincarbonatocobalto (III)

        Após a utilização de banho de gelo para estimular a precipitação, observa-se no precipitado formado a coloração rosa a violeta. Por meio dos dados fornecidos, é possível realizar o cálculo do rendimento teórico e o esperado para este experimento. A amônia e o peróxido de hidrogênio eram os reagentes em excesso, portanto o nitrato de cobalto hexaidratado é o reagente limitante da reação.

Rendimento teórico da reação:

1 mol de Co(NH₃)₂.6H₂O para 1 mol de [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃

Massa de Co(NH₃)₂.6H₂O	7,0007 g
Massa Molar Co(NH₃)₂.6H₂O	291,03 g/mol
Nº  de Mols Co(NH₃)₂.6H₂O	0,0240 mol

1 mol de Co(NH₃)₂.6H₂O ---------------------------------------- 1 mol de [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃

0,0240 mol Co(NH₃)₂.6H₂O --------------------------------------              X

X = 0,0240 mol de [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃ (TEÓRICO)

Rendimento Experimental:

Massa de [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃	4,223 g
Massa Molar [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃	249,1 g/mol
Nº  de Mols [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃	0,0169 mol (Experimental)

Convertendo em porcentagem, temos que:

0,0240 mol de [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃ -------------------- 100%

0,0169 mol de [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃ --------------------    X

X = 70,41%

2. Teste das propriedades químicas do [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃

        A partir de dados fornecidos, será investigado as propriedades do complexo  [Co(NH₃)₄CO₃]NO₃. A primeira análise será do complexo reagindo com ácido sulfúrico diluído com concentração de 0,1mol/L. Utilizou-se como padrão de observação e avaliação a reação de carbonato de sódio com o mesmo ácido. De acordo com os dados fornecidos não houve mudança na coloração, porém há desprendimento de gás. O íon carbonato CO₃²⁺ presente no Na₂CO₃ ao reagir com os íons H⁺ vindos do ácido sulfúrico, forma ácido carbônico (H₂CO₃), que em seguida se dissocia em solução e acaba formando dióxido de carbono (CO₂ (g)), que podemos observar pela reação abaixo.

H2SO4 (aq) + Na2CO3 (s) → Na2SO4 (aq) + H2O (g) + CO2 (g)

        Em seguida, o complexo foi testado com o ácido, e não houve desprendimento de gás ou mudança da coloração. A segunda concentração analisada foi com o ácido sulfúrico 3 mol/L, de acordo com os dados fornecidos, houve desprendimento de gás no complexo e no carbonato de sódio nesta concentração. Portanto, baixa concentração de ácido não é suficientemente eficaz para retirar o íon carbonato da esfera de coordenação do complexo e assim constar sua presença como ligante.