Compuestos de coordinacin

1. OBJETIVOS GENERALES

Observar y analizar la formacin de complejos mediante reacciones qumicas.

Estudiar las diferentes propiedades, como la estabilidad o la influencia de

diluciones, de los complejos a analizar.

2. FUNDAMENTO TERICO

Se trata de compuestos que contienen un tomo o ion central que generalmente es un

metal, rodeado por un grupo de iones o molculas. El complejo tiende a mantener su

identidad aun en solucin, pero en este caso puede haber disociacin parcial. La carga

elctrica del complejo depende de las cargas del tomo central y de los iones y

molculas que lo rodean y puede resultar un catin, anin o no inico.

Se preparan generalmente por la reaccin entre una sal del metal con alguna otra

molcula o ion. Gran parte de los primeros trabajos se realizaron con amoniaco, los

complejos resultantes se conocieron como aminas metlicas, pronto se descubrira que

otras aminas y aniones tambin formaban complejos metlicos.

Los compuestos de coordinacin desempean un papel esencial en la industria qumica

y en la vida misma, si se piensa, por ejemplo, en la clorofila, que es un complejo de

magnesio, o en la hemoglobina, un complejo de hierro.

3. PICTOGRAMAS

SUSTANCIA RIESGOS PRECAUCIN USOS

Tiocianato de potasio (KSCN)

Peligroso si inhala, en contacto por la piel o por ingestin. En contacto con cidos libera gases. DL50 oral hmn = 80 mg/Kg

Mantener alejado de la comida y bebida de los animales. Evitar su liberacin al ambiente.

Usado en laboratorios para anlisis, investigacin y qumica fina.

EDTA (C10H14N2Na2O8)

Nocivo en caso de ingestin e inhalacin.

Lavarse concienzudamente tras la manipulacin. No beber ni comer durante su uso.

Se usa en productos de consumo, cosmticos, de limpieza y cuidado personal.

Nitrato de cobalto (Co(NO3)2)

Puede provocar cncer por inhalacin. Muy txico para organismos acuticos. DL50 oral rata = 691mg/Kg

No poner contacto con combustibles y agentes reductores. Llevar la indumentaria adecuada.

Usado como catalizador en la petroqumica y como materia prima para producir vitamina B12.

Cloruro de potasio (KCl) Produce irritacin gastrointestinal,

En caso de ingestin no inducir al vmito.

Se usa en fertilizantes y en la manufactura

irritacin en las vas respiratorias y en los ojos. DL5=2500mg/Kg

Utilizar la indumentaria adecuada.

de hidrxido de potasio.

Sulfuro de sodio (Na2S)

Txico y corrosivo. Produce quemaduras en la mucosa, piel y ojos. DL50 = 208mg/Kg

En contacto con cidos produce sulfuro de hidrgeno, un gas txico e inflamable.

Usado como agente de blanqueo en la industria textil, como agente de flotacin de metales en la minera.

Nitrato de plata (AgNO3)

Provoca quemaduras a la piel, irritacin a las vas respiratorias, piel y ojos.

Evite que el material derramado salga al ambiente exterior.

Usado para detectar la presencia de cloruro en otras soluciones. Aplicaciones en clnica e investigacin.

Nitrato frrico Fe(NO3)3

Puede provocar un incendio o una explosin. Provoca irritacin ocular y cutnea. DL50 = 3250 mg/Kg

Mantngase alejado de fuentes de calor. Llevar prendas ingnfugas.

Se emplea en la herrera para grabar plata y sus aleaciones.

cido clorhdrico (HCl)

Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares. Puede irritar las vas respiratorias. La concentracin letal (CL50) en ratas es 3124ppm(V)/h

Evitar respirar el vapor formado, utilizar en ambientes ventilados.

Es usado como desincrustante para eliminar residuos de caliza. En la elaboracin de la gelatina.

Hidrxido de amonio (NH4OH)

Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares. Muy txico para los organismos acuticos.

Llevar prendas, guantes y gafas de proteccin. No provocar el vmito.

Se usa en la limpieza domstica como desengrasante. Concentrado a ms de 25% es usado industrialmente.

Oxalato de sodio (Na2C2O4)

Nocivo en caso de ingestin y contacto con la piel.

Llevar prendas, guantes y gafas de proteccin. Evtese el contacto.

Se usa como colorante en la pirotecnia. En la minera se usa en la tostacin de minerales de vanadio.

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1. EXPERIMENTO 1: Preparacin de un complejo de cobalto

A. OBSERVACIONES:

Luego de agregar varias gotas de cido clorhdrico concentrado (HCl

12M) a la solucin de nitrato de cobalto (Co(NO3)2 0,1M de color

rosado inicialmente), esta se volvi de color azul.

El ion cobalto (II) no existe en soluciones acuosas como ion libre,

sino que se encuentra formando un complejo con seis molculas de

agua. Esto da lugar al compuesto de color rosado [Co(H2O)6]2+, que en presencia de iones cloruro, forma otro complejo de color azul, el

compuesto [CoCl4]2-.

B. DIAGRAMA DE FLUJO:

C. ECUACIONES QUMICAS:

[Co(H2O)6]2+(ac) + 4 Cl-(ac) < - > [CoCl4]2-(ac) + 6H20(l) Rosado Azul

D. CONCLUSIONES:

Los compuestos de coordinacin del cobalto (II) son importantes

dado que el ion dispone de 7 electrones en los orbitales 3d. ello

hace que el desdoblamiento de estos orbitales en funcin de la

interaccin con los ligandos permita saltos electrnicos por

absorcin de luz en el espectro visible, resultando compuestos con

colores vistosos.

Sulfato de cobre (CuSO4)

Nocivo en caso de ingestin. Provoca irritacin ocular y cutnea. Txico para los organismos acuticos.

Procurar una buena ventilacin en la zona, para evitar la formacin de vapor.

Se usa en el tratamiento de aguas, fabricacin de concentrados alimenticios, abonos, pesticidas, etc.

Bromuro de sodio (NaBr)

Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares.

Llevar prendas, guantes y gafas de proteccin. No respirar el polvo, humo, gas o vapores.

Se usa en la obtencin de gas cloro, en la preparacin de intermediarios de bromuros de alcanos, etc.

Sulfato de nquel y amonio (NH4)2Ni(SO4)2

Nocivo por inhalacin. Irrita la piel los ojos.

No es compatible con cidos fuertes (como HCl y HNO3) y selenio. Manipular apropiadamente.

Se usa en la galvanoplastia.

4.2. EXPERIMENTO 2: Preparacin de los complejos del hierro

A. OBSERVACIONES:

La solucin de nitrato frrico fue de color amarillo parduzco, de la

cual se echaron 10 gotas en 5 tubos, al primer tubo no se le agreg

nada. Al aadir dos gotas de HCl al Fe(NO3)3, en el segundo tubo,

la solucin se torna de color amarillo verdoso. En el tercer tubo,

aadiendo una gota de KSCN, se obtiene una solucin de color rojo

sangre. Se agregaron cinco gotas de Na2C2O4 al tubo 4 y la solucin

cambi a un amarillo un tanto oscuro. Finalmente, en el tubo 5 se

agregaron cinco gotas de EDTA, tornando la solucin a un amarillo

claro.

El color amarillo parduzco del tubo 1 se debe al ion [Fe(H2O)6]3+.

En el tubo 2, el responsable del amarillo verdoso observado es el

[Fe(H2O)6]2+, cuya concentracin era mnima, si hubiera estado

ms concentrado la solucin hubiera sido verde claro, color

caracterstico de este ion. En el tubo 3, el color rojo sangre se debe

al [Fe(H2O)5SCN]2+, complejo estudiado en el laboratorio anterior.

El amarillo oscuro observado en el tubo 4 se debe al complejo

[Fe(C2O4)3]3-. Finalmente, en el tubo 5, el [Fe(EDTA)] es el

complejo que da el color amarillo claro a la solucin.

B. DIAGRAMA DE FLUJO:

C. ECUACIONES QUMICAS:

[Fe(H2O)6]3+ + Cl- [Fe(H2O)6]2+ + Cl2(g)

[Fe(H2O)6]3+(aq) + SCN(aq) [Fe(H2O)5SCN]2+(aq) + H2O(l)

[Fe(H2O)6]3+ + [C2O4]2- [Fe(C2O4)3]3- + 6H2O

[Fe(H2O)6]3+ + H4EDTA [Fe(EDTA)] + 6 H2O + 4 H+

D. CONCLUSIONES:

El hierro, al igual que el cobalto, tiene el orbital 3d incompleto, lo

cual explica la coloracin de sus complejos. En este experimento se

logra obtener [Fe(H2O)5SCN]2+, [Fe(C2O4)3]3-, [Fe(EDTA)] y el

[Fe(H2O)6]2+, todos complejos con colores caractersticos.

4.3. EXPERIENCIA N 3: INFLUENCIA DE LA DILUCIN SOBRE EL COEFICIENTE DE

DISOCIACIN DEL COMPLEJO RESPECTO A SU ESTABILIDAD

TERMODINMICA.

4.3.1. OBSERVACIONES:

COMPLEJO A:

La solucin de sulfato de cobre (color celeste) vira segn se le

va aadiendo gota a gota la solucin de amoniaco acuoso

(transparente), con la primera gota se observ cmo se form

un precipitado de color celeste claro algo lechoso debido a la

formacin del hidrxido, ya que el amonaco convierte al medio

en bsico, adems en la superficie se aprecia un pequeo anillo

azul intenso el cual indica que en nuestra reaccin est

comenzando a formarse otro compuesto; cuando se aade unas

dos gotas ms se observa un color azul pero se mantiene una

solucin espesa, con unas gotas en exceso se obtiene una

solucin de color azul intenso. Esto debido a la formacin del

complejo, en este caso un catin, el tetraaminocobre (II). al ir

diluyendo el ion complejo tetraminocobre (II) se puede observar

como en el fondo se va formando un precipitado de color

blanco.

Con la primera disolucin logramos observar como la intensidad

del color disminuye en la superficie; pero en el fondo se

mantiene, continuando la disolucin la intensidad sigue

disminuyendo pero no logra ponerse incoloro, indicando aun la

presencia del complejo tetraminocobre (II).

COMPLEJO B:

Al aadir en otro tubo 1ml de sulfato de cobre con unas gotas

de EDTA, se va formando una solucin de color celeste

azulado, pero transparente que a medida que se va diluyendo

disminuye en intensidad.

4.3.2. DIAGRAMA DE FLUJO:

4.3.3. REACCIONES QUMICAS:

CuSO4(ac) + NH4OH(ac) Cu(OH)2 (S) reaccin inicial

CuSO4 (ac) + 4 NH3(ac) [Cu(NH3)]2+(ac) Kf = 1,1 x 1013

reaccin en exceso

CuSO4(ac) + Na2H2EDTA(ac) [Cu(EDTA)]-2 + 2H+ + Na2SO4(ac)

Inetilendiamino

tetra acetato de cobre (II) Kf = 5 x 1018

4.3.4. CONCLUSIONES:

El complejo [Cu(NH3)4]2+ es insoluble y a medida que se va

diluyendo, el precipitado aumenta. El segundo complejo

[Cu(EDTA)]2+ es soluble en agua, la constante de formacin

de este complejo es mayor que la del anterior debido a que

el EDTA es un agente quelante que aumenta la estabilidad.

4.4. EXPERIENCIA N5: Importancia analtica de algunos complejos

4.4.1. OBSERVACIONES:

Al reaccionar el compuesto verdoso de sulfato de amonio de nquel, (NH4)2Ni(SO4)2, con el diametilglioxima(C4H8O2N2), incoloro, se genera un precipitado floculante de color rosado. Esto se debe a la formacin del dimetilglioximato de nquel.

4.4.2. DIAGRAMA DE FLUJO 4.4.3. ECUACIONES QUMICAS:

* (NH4)2Ni(SO4)2(ac) + 2C4H8O2N2(ac) Ni(C4H7O2N2)2(s) + 2NH3(ac) + 2H2SO4(ac)

verde claro incoloro rosado

4.4.4. CONCLUSIONES

El DMG es un muy buen indicador esto se debe a que es un agente quelante, es decir, es capaz de fijar iones metlicos formando compuestos ms estables llamados quelatos. Es por esto que al reaccionar con el Ni2+ en medio neutro o ligeramente amoniacal produce el quelato Ni(C4H7O2N2)2 de fcil identificacin por el color rosado.

CUESTIONARIO

3. Indica las diferencias y semejanzas entre ligandos quelatos y polidentados. Cita ejemplos

Un ligando polidentado es aquel que tiene varios tomos donadores unidos simultneamente

al ion metlico, como por ejemplo: el etilendiamina, carbonato, oxalato. La principal diferencia

entre estos y un ligando quelato es que el ligando quelato es un ligando polidentado que se

coordina a un tomo central por dos o mas tomos donadores, los ciclos formado de esta

manera suele contener 5 o 6 tomos. Son ejemplos de ligandos quelatos: EDTA y DMG.

Bibliografa:

Clavijo Daz Alfonzo. Fundamentos de la qumica analtica: Equilibrio inico y anlisis qumico,

primera edicin, Universidad Nacional de Columbia, Bogot, 2002. Pg. 895-896

Basolo, F. Johnson, R. Qumica de los compuestos de coordinacin. Editorial Revert, Espaa,

1980. Pag 7-10

Gary D. Christian, Qumica analtica, 6ta edicin, McGraw Hill, 2006. Pg. 297- 299, 325 - 326

http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/analit1.pdf

CUESTIONARIO:

PREGUNTA 2. Otras aplicaciones como reactivos especficos de los ligandos: EDTA, etilendiamina

(en) y la dimetilglioxima (DMG). Indica ejemplos reales usados en qumica analtica cualitativa.

1. EDTA:

El disodio EDTA se utiliza comnmente para estandarizar las soluciones acuosas de cationes de

metales de transicin. Se considera que la formacin de los complejos EDTA con cationes

metlicos es completa, esta es la principal razn por el cual el EDTA se utiliza en valoraciones o

estandarizaciones.

El EDTA es un cido poliprtico; desde el punto de vista cido base es importante puesto que la

especie que forma los complejos es la totalmente disociada. Por este motivo las titulaciones

complejomtricas deben ser realizadas a pH controlado, puesto que por encima de pH 10,2 la

forma disociada es la que predomina.

2. Etilendiamina (en):

La etilendiamina se utiliza como ligando quelante y en la sntesis de la EDTA. Es un ligando

bidentado que utiliza el par de electrones que hay sobre cada Nitrgeno para quelar cationes

metlicos.

3. Dimetilglioxima (DMG):

La dimetilglioxima es uno de los primeros reactivos orgnicos conocidos. Produce con el nquel

(Ni2+) en medio neutro o ligeramente amoniacal, un precipitado rojo rosado de un complejo

quelato de estequiometra 1:2.

Bibliografa :

http://www.fq.uh.cu/dpto/qi/images/stories/pog/pag/ino2/complejos/estabilidad.htm

http://www.uclm.es/profesorado/pablofernandez/QG-07-complejos/complejos%20teoria.pdf

http://books.google.com.pe/books?id=0Xq_L_-

cqG0C&pg=PA172&lpg=PA172&dq=complejo+tetraaminocobre&source=bl&ots=umfK5UW8iA

&sig=hHo4wOWJloIg62DhrHDtlaGrdcw&hl=es&sa=X&ei=LVibU_7dOdayyATf3YLwAw&ved=0C

CwQ6AEwAw#v=onepage&q=complejo%20tetraaminocobre&f=false

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000189_1/html/quimica-de-coordinacion-

bibliografia.html

http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/ocw/course/view.php?id=3&topic=7

http://www.heurema.com/TFQ12.htm

El precipitado final que se obtuvo en todas las reacciones es el sulfuro de plata Ag2S (Kps=

810-51 a 25 C, solubilidad mnima) , porque es el compuesto ms estable, obtenindose al

aadir el sulfuro de sodio a los dems precipitados o soluciones. Esto se evidencia porque

despus de formarse el Ag2S no reacciona con los dems reactivos y se mantiene el color

negro en el precipitado inicial.