LABORATORIO DE QUMICA ANALTICA IPRCTICA No. 6REACCIONED DE FORMACION DE COMPLEJOS Marianella Tllez, Arianna Barrios, Tatiana Suarez.Ing. Qumica. Universidad del Atlntico, Barranquilla 2015Dirigido a: Jorge Ropero

RESUMEN

A partir de la teora de los cidos y bases de Lewis y la teora de Werner para la formacin de compuestos de coordinacin, en el presente laboratorio, se determinan y analizan distintos equilibrios formados a partir de la aparicin de complejos, haciendo reaccionar diferentes cationes metlicos junto con grupos negativos o neutros (ligandos) unidos covalentemente, teniendo en cuenta sus propiedades, estructura y los efectos que pueden afectar su estabilidad. Como se esperaba, cada reaccin deba considerarse desde un punto de vista microscpico, a razn de las molculas que conforman cada in para un anlisis qumico ms detallado del fenmeno observado.

Palabras claves: Complejos, metales, ligandos, equilibrio, teora de Lewis, constante de formacin, esfera de coordinacin.

ABSTRACT

From the theory of Lewis acids and bases and Werner's theory for the formation of coordination compounds in this laboratory, identify and analyze different balance formed from the occurrence of complex, by reacting different metal cations with negative or neutral groups (ligands) covalently, considering its properties, structure and effects that can affect its stability. As expected, each reaction should be considered from a microscopic point of view, on the basis of the molecules that make up each ion for further chemical analysis of the observed phenomenon.

Keywords: Complex, metals, ligands, balance, Lewis theory, constant training, coordination sphere.

INTRODUCCION

En la qumica analtica se estudian diferentes tipos de equilibrios, entre los que se destaca el equilibrio de ciertas sustancias llamadas complejos.En la qumica de coordinacin estos compuestos son constantemente objeto de estudio, de manera que se establezcan sus propiedades a partir de las sustancias de las cuales surgen[1].

Desde la antigedad, ciertos cientficos formularon teoras, que fueron un claro aliciente para determinar el comportamiento de los complejos, la teora de Lewis fue una de ellas. Segn Lewis, cuando un dador y un aceptor de electrones (cido y base de Lewis respectivamente) reaccionaban entre s, se formaba un enlace covalente coordinado, es decir un enlace adicional causante de la formacin del complejo de coordinacin[4].

As pues, las reacciones de formacin de complejos no son ms que equilibrios entre un cido y una base de Lewis[4].

En 1893, el qumico Alfred Werner introdujo una teora adicional de la coordinacin que hizo hincapi en la geometra octadrica de los complejos de transicin metlica para promover la estabilidad de los enlaces covalentes coordinados que son los que le dan la propiedad de complejos a dichos compuestos[5].

Posteriormente, las investigaciones se intensificaron, de manera que se introdujeron slidos conceptos. Por ejemplo, de manera ms especfica, se le llama complejo al tipo de estructura formada por un tomo central (el cual es con frecuencia un catinmetlico) enlazado a un arreglo ordenado de otros grupos de tomos que lo rodean llamadosligandos[1].El equilibrio de complejos se produce entre una especie metlica M, y un ligando L de la siguiente manera[2]:

De estas reacciones surge una constante de equilibrio llamada constante de formacin Kf, teniendo en cuenta la siguiente ecuacin[2]:

Si hay exceso de ligando, la reaccin tomar la forma[2]:

Cuyas constantes de formacin sern[2]:

Siendo K1, K2, K3Kn las constantes individuales de formacin del complejo (Kf).

Tambin se pueden agrupar los equilibrios individuales a travs del equilibrio global que en este caso sera[2]:

En las reacciones que se expondrn en la experiencia y en la cotidianidad, el grupo M generalmente es un catin metlico como Hg+2, Fe+3, Co+2, entre otros, mientras que el grupo ligando es un anin como SCN-, COOH-, Cl-,etc. Cabe destaca que, el grupo L tambin puede ser una molcula que tenga por lo menos un par de electrones libres para compartir como por ejemplo el NH3[3].

Para cada reaccin existe un nmero de coordinacin n, el cual corresponde al nmero de enlaces sigma que hay entre el metal y el ligando, por ejemplo para el Ag+ forma Ag(NH3)2 por lo tanto su nmero de coordinacin es 2 [1].

El nmero de coordinacin se ve tambin fuertemente influenciado por el ligando, de este ltimo existen ciertos tipos [2]:

Monodentado: Solo puede formar un enlace sigma con el tomo central, como el agua y el Cl-.

Bidentado: Puede formar dos enlaces con el tomo central, como la etilendiamina.

Tridentado: Puede formar tres enlaces con el tomo central, como la trietilentetramina.

Polidentado: Puede formar ms de tres enlaces con el tomo central, como el EDTA que es hexadentado.Teniendo en cuenta los conceptos previos, a medida que se desarrolle la experiencia se expondrn ciertas caractersticas de los complejos obtenidos en el laboratorio, posteriormente se realizar un anlisis detallado de los fenmenos observados y se recurrir a la literatura para corroborar tericamete lo que se induce de manera experimental.

METODOLOGIAAl iniciar la prctica, se siguieron los pasos indicados. En primer lugar se tomaron seis tubos de ensayo a los cuales se le adicionaron diez gotas de Cu(NO)3 0,01M tomando el primer tubo como referencia y adicionando a los dems gotas de NH3 0,1M indicados en la gua de laboratorio, seguidamente se le aadieron gotas de HCl 3M.Para el segundo procedimiento usamos un tubo de ensayo al cual se le adiciono 1ml de solucin de Fe(NO3)3 0,01M y 10 gotas de KSCN, seguido de esto dividimos esta mezcla en cuatro porciones, tomando la primera porcin como referencia, a la segunda se le aadieron unos cristales de FeCl3, a la tercera unos cristales de KSCN y a la cuarta porcin unos cristales de KNO3.Luego se tomaron seis tubos de ensayos nuevos y se le agrego a cada uno diez gotas de solucin de NiNO3 0,01M. Tomando el primer tubo como referencia se le adiciono a los dems tubos una cantidad de gotas de dimetilglioxima 0,1M indicadas en la gua.Para el ltimo procedimiento se utilizaron cuatro tubos de ensayo y se le adicionaron diez gotas de NiNO3 0,01M, se tom el primer tubo como referencia para luego adicionar a los dems tubos de ensayo gotas de NH3 0,1M, cinco gotas de dimetilglioxima y cinco gotas de KCN.

RESULTADOS Y DISCUSION Un complejo es un compuesto formado por la unin de un ion metlico y uno o ms ligandos mediante enlaces covalentes coordinados formados por transferencia de pares de electrones. En el caso de complejos con un nmero de ligandos superior a 1, el proceso de formacin tiene lugar mediante la adicin gradual del ligando.Esta prctica de laboratorio se dividi en cuatro procesos:tuboGotas Cu(NO)3Gotas NH3Gotas HClcoloracin

1referencia

21011Azul

31021azul

41032azul

51042azul

61054azul

Tabla 1. Procedimiento de la primera parte.

Figura 1. Se puede observar claramente la coloracin en los tubos de ensayo despus de seguir el procedimiento indicado.

Figura 2. Se observa la divisin de la primera parte de la solucin con cada uno de los cristales que se adicionaron por la indicacin de la gua de laboratorio.

tubosGotas NiNO3Gotas DMGobservaciones

110referencia

2101rosado

3102rosado

4103rosado

5104rosado

6105Rosado mas fuerte

Tabla 2. Procedimiento de la segunda parte.

Figura 3. Se observa el tubo referencia y las coloraciones de los dems tubos la cual se torn rosado en el momento de adicionar las gotas indicadas para cada tubo y para el ltimo tubo tomo un color rosado ms fuerte.Por ltimo, para los cuatro tubos de ensayo con las gotas correspondientes de NiNO3 0,01M y adicionando desde el tubo numero dos las cuatro gotas de NH3, cinco gotas de dimetilglioxima y cinco gotas de KCN se pudo observar que no hubo ningn cambio a simple vista en la coloracin de los tubos de ensayo.

CONCLUSIONES.Se cumplieron los objetivos planteados en la presente prctica ya que se investig y se compararon los resultados obtenidos con los deseados sin embargo es ms sencillo emplear un indicador ya que es un cambio drstico ante nuestros ojos. Adems de adquirir ms prctica y relacin con lo visto en la teora en donde el pH juega un papel fundamental en cada una de las reacciones en las que se llevo a cabo.

PREGUNTAS1. Para cada ion metlico y ligando que mostraron evidencia de reaccin qumica, coloracin de la solucin, formacin de precipitados, etc, escriba las ecuaciones inicas de las reacciones sucesivas que se producen.Respuesta: Las reacciones qumicas correspondientes para cada ion metlico en solucin, que experimentaron cambios visibles en el desarrollo de la experiencia, se presentan a continuacin (tabla 3).

CATIONANIONREACCION

Ag(H2O)2+

Fe(CN)6- 4(4Ag+ + 8H2O) + Fe(CN)6- 4 (4Ag+ + Fe(CN)6- 4) + 8H2O

Fe(H2O)6+3(4Fe+3 + 24H2O) + 3Fe(CN)6- 4 (4Fe+3 + 3Fe(CN)6- 4) + 24H2O

Cu(H2O)4+2(2Cu+2 + 8H2O) + Fe(CN)6- 4 (2Cu+2 + Fe(CN)6- 4) + 8H2O

Ag(H2O)2+

NH3(Ag+ + 2H2O) + 2NH3 (Ag- + 2NH3) + 2H2O

Fe(H2O)6+3(Fe+3 + 6H2O) + 6NH3 [Hg-3 + 6NH3] + 6H2O

Cu(H2O)4+2(Cu+2 + 4H2O) + 4NH3 [Cu-2 + 4NH3] + 4H2O

Ag(H2O)2+

CN-(Ag+ + 2H2O) + 2CN- (Ag+ + 2CN-) + 2H2O

Fe(H2O)6+3(Fe+3 + 6H2O) + 6CN- (Fe+3 + 6CN-) + 6H2O

Cu(H2O)4+2(Cu+2 + 4H2O) + 4CN- (Cu+2 + 4CN-) + 4H2O

Tabla 3. Muestra las reacciones qumicas correspondientes ion metlico en solucin.

2. Qu sucede en los procedimientos 4 y 5 cuando se adicionan slidos a los complejos de Fe3+ y Co2+ con SCN-?Respuesta: Se afecta claramente su solubilidad y se orienta la reaccin a la formacin de precipitados.BIBLIOGRAFIA [1] DOUGLAS A. SKOOG, D. M. WEST, F. J. HOLLER, S. R. CROUCH, Qumica Analtica 7a. Ed., Mxico, D.F., Mc. Graw-Hill Interamericana, 2001. [2]CHRISTIAN, GARY D, Qumica analtica, sexta edicin McGraw Hill, 2009. [3] GUITERA, J; RUBIO, R; FONRODONA, G, Curso experimental en qumica analtica, Sntesis Editorial, (2003). [4] PETRUCCI, R., HARWOOD, W: HERRING. G; Qumica general, octava edicin; Prentice Hall (2003).

[5] WHITTEN, K., DAVIS, R., PECK, STANLEY; Qumica general, octava edicin; Editorial CENGAGE; 2008

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