síntesis y reacciones de complejos con oxalato

Practicas de Química Inorgánica
SÍNTESIS Y REACCIONES DE COMPLEJOS CON OXALATO
INTRODUCCIÓN
Cuando el trifluoruro de boro gaseoso, BF3, se pasa en trimetilamina líquida,
(CH3)3N, ocurre una reacción altamente exotérmica, y se separa un sólido blanco
cremoso, (CH3)3N: BF3. Este sólido, el cual es un aducto de trimetilamina y
trifluoruro de boro, es un compuesto de coordinación. Contiene un enlace
covalentemente coordinado, o dativo, que une al ácido de Lewis BF 3 con la base
de Lewis trimetilamina. Se conocen numerosos compuestos de coordinación, y de
hecho casi todos los compuestos de los elementos de transición son compuestos
de coordinación donde el metal es un ácido de Lewis y los átomos o moléculas
unidos al metal son bases de Lewis. Estas bases de Lewis se llaman ligantes, y
los compuestos de coordinación se denotan usualmente por paréntesis cuadrados
cuando se escriben sus fórmulas. El metal y los ligandos unidos a el constituyen lo
que se llama la esfera de coordinación. Al escribir las fórmulas químicas para
compuestos de coordinación, usamos paréntesis cuadrados para establecer la
esfera de coordinación de las demás partes del compuesto. Por ejemplo, la sal
NiCl2.6H2O es en realidad el compuesto de coordinación [Ni(H2O)6]Cl2, mientras
que el ion hexaacuoníquel(II), [Ni(H2O)6]2+, es un compuesto de coordinación que
posee una geometría octaédrica.
Los ápices de un octaedro regular son todas posiciones equivalentes. Por lo tanto
cada una de las moléculas monodentadas (un sitio donador) de H 2O en el ion
[Ni(H2O)6]2+ y los tres iones oxalato bidentados (dos sitios donadores), C2O42-, en
[Co(C2O4)3]2- están en ambientes idénticos. Las moléculas de agua en los dos
compuestos isoméricos cis- y trans-[Cr(C2O4)2(H2O)2]- están en ambientes
equivalentes dentro de cada ion complejo (compuesto de coordinación), pero los
dos iones isoméricos no son equivalentes el uno al otro. Las dos moléculas de
agua están adyacentes en el isómero cis y opuestos entre sí en el isómero trans.
Estos dos isómeros se llaman isómeros geométricos, y aunque tienen fórmulas
moleculares y empíricas idénticas, sus arreglos geométricos en el espacio son
diferentes. Consecuentemente, tienen propiedades físicas y químicas diferentes.
INVESTIGACIÓN PREVIA





Precauciones y toxicidad de los compuestos a utilizar.
Defina los términos ácido de Lewis y base de Lewis.
Defina los términos ligando y esfera de coordinación.
Defina y dé un ejemplo de un compuesto de coordinación.
Encuentre un método analítico para determinar la cantidad de Fe, Cu o
Al en su complejo de oxalato.
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OBJETIVO
Familiarizarse con compuestos de coordinación preparando un compuesto
representativo y presenciando algunas reacciones típicas
MATERIAL
Cant.
1
1
2
1
2
6
1
2
---
Material
Embudo Büchner
Matraz Kitazato 250 ml
Termómetro
Manguera
Varilla de vidrio
Matraces (100 ml y 250 ml)
Parrilla
Barras magnéticas
Papel filtro
Cant.
5 ml
0.53 g
0.89 g
0.5 g
0.33 g
30 ml
15 ml
10 ml
0.31 g
10 ml
0.5 ml
2 ml
1 ml
Reactivos
Hidróxido de potasio 6 M
Virutas de aluminio
Hielo
Ácido oxálico
Oxalato de potasio monohidratado
Oxalato de sodio
Etanol al 50%
Etanol al 95%
Etanol absoluto
Sulfato de cobre pentahidratado
Acetona
Sulfato de amonio ferroso hexahidratado
Peróxido de hidrógeno al 6%
H2SO4 6 M
PROCEDIMIENTO
Prepare uno de los complejos cuya síntesis se proporciona enseguida.
I.
Preparación de K2[Cu(C2O4)2].2H2O
Caliente una solución de 0.31 g de sulfato de cobre pentahidratada en 5 ml de
agua y añádala rápidamente, con agitación vigorosa, a una solución caliente
(~90°C) de 0.5 g de oxalato de potasio monohidratado en 20 ml de agua contenida
en un vaso de precipitados de 100 ml. Enfríe la mezcla colocando el vaso en un
baño de hielo por 15-30 min. Filtre por succión los cristales obtenidos usando un
embudo Büchner y matraz Kitazato y lave los cristales sucesivamente con cerca
de 12 ml de agua fría, luego 10 ml de etanol absoluto, y finalmente 10 ml de
acetona. Pese el material y guárdelo en un vial. Calcule el rendimiento teórico y
determine su rendimiento porcentual.
II.
Preparación de K3[Fe(C2O4)3].3H2O
Esta preparación contiene dos partes separadas. Primero se prepara el oxalato de
hierro (II) y luego se convierte a K3 [Fe (C2O4)3]. 3H2O por oxidación con peróxido
de hidrógeno en la presencia de oxalato de potasio.
A una solución de 0.5 g de sulfato de amonio ferroso hexahidratado en 10 ml de
agua conteniendo unas pocas gotas de H2SO4 6 M (para prevenir oxidación
prematura de Fe2+ a Fe3+ por O2 en el aire), añada, con agitación, una solución de
0.3 g de ácido oxálico en 5 ml de H2O. Se forma oxalato de hierro(II) amarillo.
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Cuidadosamente caliente la mezcla a ebullición mientras agita constantemente
para prevenir salpicaduras por proyección. Decante y descarte el líquido
sobrenadante y lave el precipitado tres veces añadiendo 10 ml de agua caliente,
agitando, y decantando el líquido. La filtración no es necesaria en este punto.
Al oxalato de hierro(II) húmedo, añada una solución de 0.33 g de oxalato de
potasio monohidratado en 10 ml de agua y caliente la mezcla a cerca de 40oC.
LENTAMENTE Y CUIDADOSAMENTE añada 2 ml de peróxido de hidrógeno al
6%, H2O2, mientras agita constantemente y manteniendo la temperatura a 40 oC.
Después de terminar la adición de peróxido de hidrógeno, caliente la mezcla a
ebullición y añada una solución que contenga 0.09 g de ácido oxálico en 10 mL de
agua. Cuando añada la solución de ácido oxálico, añada los primeros 6 ml de un
jalón y los restantes 4 ml gota a gota, conservando la temperatura cerca de
ebullición. Filtre cualquier sólido por gravedad y añada 10 ml de etanol al 95% al
filtrado. Cubra el vaso con un vidrio de reloj y guárdelo en el laboratorio. Filtre por
succión usando un embudo Büchner y un matraz Kitazato y lave los cristales
verdes con una solución de etanol acuoso al 50%, luego con acetona y séquelo al
aire. Pese el producto y guárdelo en un vial en la oscuridad. Este complejo es
fotosensible y reacciona con luz de acuerdo a la siguiente reacción:
[Fe(C2O4)3]3- ---> [Fe(C2O4)3]2- + 2CO2
Calcule el rendimiento teórico y determine su rendimiento porcentual. Consérvelo
alejado de la luz cubriéndolo el vial con papel aluminio.
III.
Preparación de K3[Al(C2O4)3] . 3H2O
Ponga 0.13 g de virutas de aluminio en un vaso de 200 mL y cúbralo con 5 ml de
agua caliente. Añada 2 ml de una solución de KOH 6M en pequeñas porciones
para regular la evolución vigorosa de hidrógeno. Finalmente, caliente el líquido
casi hasta ebullición para disolver cualquier residuo metálico. Mantenga el
calentamiento y añada una solución de 0.5 g de ácido oxálico en 10 ml de agua en
pequeñas porciones. Durante la neutralización, la alúmina hidratada precipitará,
pero se re-disolverá al final de la adición después de ebullición suave. Enfríe la
solución en un baño de hielo y añada 5 ml de etanol al 95%. Si se separa material
aceitoso, agite la solución y raspe los lados del vaso con una varilla de vidrio para
inducir la cristalización. Filtre por succión el producto usando un embudo Büchner
y matraz Kitazato y lave con una porción de 5 mL de etanol acuoso al 50%
enfriado en hielo y finalmente con pequeñas porciones de alcohol absoluto. Seque
el producto en aire, péselo, y guárdelo en un frasco cerrado. Calcule el
rendimiento teórico y determine su rendimiento porcentual.
CUESTIONARIO
1. Complejo preparado.
2. Reacción química para su preparación.
3. Rendimiento teórico del complejo de oxalato (muestre los cálculos).
4. Rendimiento experimental del complejo de oxalato.
5. Rendimiento porcentual del complejo de oxalato (muestre los cálculos).
6. Color y apariencia general del complejo.
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