Síntese de cloreto de hexaaminocobalto e cloreto de pentaaminocobalto

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1. INTRODUÇÃO

        No contexto da química de coordenação, o termo complexo é usado para definir um átomo metálico ou íon central rodeado por um conjunto de ligantes, sendo o ligante um íon ou molécula que pode ter existência independente. Tem-se, por exemplo, os complexos [Co(NH3)6]3+ e [Co(NH3)5Cl]2+, ambos possuem o íon central Co3+ cercado por ligantes NH3 no primeiro e NH3 e Cl no segundo[1].

        Já o termo composto de coordenação é usado para se referir a um complexo neutro ou um composto iônico onde, pelo menos, um dos íons é complexo. Assim, tem-se como exemplo o cloreto de hexaaminocobalto (III) [Co(NH3)6]Cl3 e o cloreto de pentaaminoclorocobalto (III) [Co(NH3)5Cl]Cl2, compostos de coordenação iônicos, que serão sintetizados na prática. Nestes casos, os íons que não participam da esfera de coordenação, são chamados contraíons[1].

        O complexo é a combinação de um ácido de Lewis, receptor de elétrons, sendo este o átomo central, e bases de Lewis, doadores de elétrons para formar as ligações, sendo estes os ligantes[1].

        Ao sintetizar um complexo, é de grande importância a sua caracterização, e uma das formas de fazê-la é utilizando a técnica de condutividade elétrica. A condutividade elétrica de uma solução depende da concentração de soluto e o número de cargas presentes. Usando condutividades molares e mantendo a concentração constante, o número de cargas presente no complexo pode ser deduzida por comparação com dados tabelados[2].

1. OBJETIVO

Sintetizar e caracterizar por medidas de condutividade molar os compostos hexaaminocobalto (III) [Co(NH3)6]Cl3 e o cloreto de pentaaminoclorocobalto (III) [Co(NH3)5Cl]Cl2.

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. PREPARAÇÃO DO CLORETO DE HEXAAMINOCOBALTO

Ao adicionar CoCl2 à mistura de NH4Cl observou-se que a solução adquiriu uma coloração azulada correspondente ao complexo [Co(NH3)3(H2O)3]Cl2.  Adicionou-se carvão ativado e amônia em excesso pois o carvão ativado em presença de excesso de amônia age como catalisador, a fim de se formar [Co(NH3)6] 3+ pela oxidação com o oxigênio do ar.

[Co(H2O)6]Cl2(aq) + 3 NH4Cl(aq) → [Co(NH3)3(H2O)3]Cl2(aq) + 3 HCl(aq)

[Co(NH3)3(H2O)3]Cl2(aq) + 3 HCl(aq) + 18 NH4OH(aq) → [Co(NH3)6]Cl2(aq) + 3 NH4Cl(aq) + 12 NH3(aq)

Com a adição de amônia notou-se que a solução adquiriu uma coloração amarronzada.

A reação de formação de [Co(NH3)6] 3+ consiste na  troca de moléculas de água por moléculas de NH3 no complexo octaédrico [Co(H2O)6] 2+.

Como o processo é altamente exotérmico o banho de gelo se faz necessário. No banho de gelo notou-se que o precipitado ficou esverdeado.

Adicionou-se então H2O2 a fim de oxidar CO 2+ a CO3+, tendo em vista que esse último é mais estável que o primeiro. Nesse processo notou-se que a reação foi exotérmica e houve liberação de gás correspondente ao gás hidrogênio.

2[Co(NH3)6]Cl2(aq) + 6 NH4Cl(aq) + H2O2(aq) →2 [Co(NH3)6]Cl3(aq) + 4 NH4Cl(aq) + 2 NH3(aq) + 2 H2(g)

Aqueceu-se então a solução até cessar o desprendimento de gás por aproximadamente 5 minutos e resfriou-se a solução em banho de gelo, o aquecimento foi realizado de forma cuidadosa para não se degradar o complexo. Nesta etapa pode-se perceber a presença de um sólido marrom avermelhado.

Filtrou-se o sólido marrom alaranjado e lavou com água gelada notando assim a mudança de coloração de alaranjado para roxo.  Filtrou-se então novamente sobre pressão reduzida utilizando água destilada quente.

Adicionou-se então ao filtrado HCl a fim de aumentar a força iônica e favorecer a precipitação dos cristais de cloreto de hexaaminocobalto (III). Filtrou-se então o precipitado sob pressão reduzida e lavou-se com éter e álcool a fim de se remover as impurezas tendo em vista que cloreto de hexaaminocobalto não é solúvel nesses solventes.

O precipitado correspondente ao cloreto de hexaaminocobalto possui uma coloração rósea.[3,4]

Rendimento:

237,93 g de [Co(H2O)6]Cl2 ------------- 267,58 g de [Co(NH3)6]Cl3

                        3,0714 g de [Co(H2O)6]Cl2 -----------------x

                  X = 3,4541g de [Co(NH3)6]Cl3

                       3,4541g de [Co(NH3)6]Cl3 --------- 100%

                     0,5043 ---------------------------------- y

                Y = 14,6%

        O baixo rendimento obtido pode ter sido ocasionado pela degradação do complexo durante as etapas de aquecimento, perda do complexo durante a filtração, entre outros erros experimentais.