Preparação e Estabilidade Relativa de Complexos de Cobre

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Universidade Federal de Uberlândia

Instituto de Química

Curso de Graduação em Química Industrial

Preparação e Estabilidade Relativa de Complexos de Cobre (II)

Disciplina: Química Inorgânica 3 Experimental (2022/1)

Docente: Prof° Gustavo Von Poelhsitz

Discentes: Débora Eduarda Mendes dos Santos - 11911QID037

 Mariana Silva Souto -

 Ulisses Travaglini - 12211QID003

Uberlândia – MG

Outubro/2022

1. INTRODUÇÃO

Um complexo é o produto resultante da reação entre um ácido e uma base de Lewis. Quando o íon central é um metal (ácido de Lewis) o produto é chamado de complexo metálico. As principais características das estruturas geométricas dos compostos metálicos foram identificadas por Alfred Werner que iniciou caminho para o aperfeiçoamento da síntese de compostos de coordenação [1].

1.1 Cobre

        

O cobre foi, provavelmente, o primeiro metal a ser descoberto e trabalhado pelo que começou a utilizá-lo a mais de 7000 anos. O emprego do cobre possibilitou um progresso para as civilizações antigas que evoluíram no desenvolvimento de novas tecnologias, como os supercondutores, criação de herbicidas menos danosos ao ambiente, sínteses de antibióticos e outros fármacos [2]. Para os seres vivos, o íon cobre (II) é um elemento traço essencial que, depois do ferro e do zinco, é o metal mais abundante em humanos. Embora o íon seja encontrado distribuído em todo organismo, ele está em maiores concentrações nos órgãos que realizam intensa atividade metabólica, tais como o fígado e os rins [2].

O cobre é um metal de transição avermelhado, com alta condutibilidade elétrica e térmica. Pode ser encontrado, na forma metálica, na natureza. Além disso, dá vida a diversos minerais. Em geral, o cobre apresenta estados de oxidação baixos, sendo mais comum o +2, ainda que existam alguns com estado de oxidação +1. Quando é exposto ao ar, sua coloração vermelho salmão se transforma em vermelho violeta e, na sequência, adquire um tom negro. Se exposto ao ar úmido, o cobre forma uma capa aderente e impermeável de carbonato básico de coloração verde. Por isso, quando se utilizam caçarolas de cobre para cozinhar alimentos, é comum que haja intoxicações devido à ação dos ácidos da comida, que acabam por contaminar os alimentos [3].

O cobre é utilizado na produção de materiais condutores de eletricidade (fios e cabos), bem como em ligas metálicas (latão e bronze). As maiores propriedades do cobre são sua alta capacidade de deformação e ductilidade. Em geral, essas características melhoram em baixas temperaturas, permitindo que ele seja utilizado em aplicações criogênicas. Estima-se que 45% do consumo anual do cobre no mundo seja em cabos para conduzir energia [3].

1.2 Reações

As reações químicas são controladas por fatores termodinâmicos, que se referem à possibilidade das reações acontecerem, e fatores cinéticos que estão relacionados aos mecanismos e velocidades com que essas reações se fazem. Os mecanismos podem ser entendidos como o conjunto de etapas elementares que uma reação se processa e, para complexos, esses mecanismos se separam em três grupos: associativo, dissociativo e intertroca.

Os mecanismos associativos são aqueles que ocorrem quando um intermediário da reação possui número de coordenação maior que o complexo de partida, assim, um grupo nucleófilo entra na esfera de coordenação [Equação 1] e em seguida, o grupo X abandona a esfera de coordenação e o produto se forma [Equação 2].

Equação 1: MLnX + Y → MLn XY

Equação 2: MLnXY → MLn X + Y

Os dissociativos apresentam um intermediário de reação com número de coordenação menor que o complexo de partida, ocasionado pelo abandono de um ligante na esfera de coordenação [Equação 3], em seguida, um novo ligante se coordena ao intermediário e o produto se forma [Equação 4].

Equação 3: MLnX → MLn + X

Equação 4: MLn + Y → MLnY

Já no mecanismo de intertroca, ocorre uma única etapa, já que imediatamente após um nucleófilo entrar na esfera de coordenação, o grupo abandonador a deixa, não formando um intermediário, mas sim, um estado de transição [1].

1.3 Inércia e Labilidade

As velocidades das reações são tão importantes quanto o equilíbrio na química de coordenação. A velocidade com que um complexo se transforma em outro é definida pelo tamanho da barreira de energia de ativação existente entre eles. Os complexos termodinamicamente instáveis que sobrevivem por mais de um minuto são chamados de inertes (ou não-lábeis), e os complexos que possuem um equilíbrio rápido são chamados de lábeis [1].

Os complexos metálicos que não possuem uma estabilidade adicional, efeito quelato, por exemplo, estão entre os mais lábeis já que qualquer aumento na energia de ativação dificulta a reação de deslocamento do ligante, diminuindo a labilidade do complexo. Por outro lado, íons pequenos são frequentemente menos lábeis, pois possuem maior força de ligação metal-ligante e também porque seu tamanho dificulta a aproximação dos ligantes de entrada [1].

1. OBJETIVOS

Sintetizar o complexo sulfato de tetraamincobre (II) monohidratado e investigar a sua estabilidade relativa.

1. METODOLOGIA

3.1 Materiais utilizados

• Bomba de vácuo
• Funil de Buckner
• Papel de filtro
• Béquer de 50 mL
• Proveta graduada
• Tubos de ensaio
• Pipetas de Pasteur
• Bastão de vidro
• Vidro de relógio
• Banho de gelo
• Balança analítica
• Estufa
• Espátula

3.2 Reagentes utilizados

• Sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 . 5H2O)
• Hidróxido de amônio (NH4OH) concentrado
• Hidróxido de amônio (NH4OH) solução 1,0 mol/L
• Hidróxido de sódio (NaOH) concentrado
• Hidróxido de sódio (NaOH) solução 1,0 mol/L
• Ácido clorídrico (HCl) concentrado
• Ácido clorídrico (HCl) solução 1,0 mol/L
• Etanol (C2H5OH)
• Água destilada (H2O)

3.3 Procedimento experimental

3.3.1 Síntese do sulfato de tetraamincobre (II) monohidratado

Inicialmente preparou-se uma solução a partir de 0,5009 g de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 . 5H2O) em 1,0 mL de hidróxido de amônio (NH4OH) concentrado com 1,0 mL de água destilada (H2O). Em seguida, adicionou-se 1,5 mL de etanol (C2H5OH).

Após essa mistura, a solução foi colocada em banho de gelo, para a formação do complexo (por aproximadamente 15 minutos).