Preparacion de Trioxalato Cromato (III) de Potasio Trihidratado

5/20/2018 Preparacion de Trioxalato Cromato (III) de Potasio Trihidratado

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PREPARACIN Y CARACTERIZACIN POR ESPECTROSCOPAINFRARROJA DE UN COMPLEJO DE TRIOXALATO CROMATO (III) DE

POTASIO TRIHIDRATADO

Andrs Felipe Cabrerae-mail: [email protected]

Cesar Orlando Chavarroe-mail: [email protected]

Sandra Milena Mesase-mail: [email protected]

Andrea Pearanda Murilloe-mail: [email protected]

Laboratorio de Qumica Inorgnica II, Programa de Qumica,

Universidad Santiago de Cali, Junio 03 de 2014

RESUMEN

Esta prctica fue realizada con elpropsito de preparar y caracterizar unode los compuestos de coordinacin delcromo (III), en este caso, el complejo

conocido como trioxalato cromato (III) depotasio trihidratado.

Para lograr esto, experimentalmente sesintetiz el complejo a partir de dicromatode potasio, cido oxlico dihidratado yoxalato de potasio monohidratado.

Posteriormente la caracterizacin delcomplejo, se llev a cabo mediante elrespectivo anlisis por espectroscopa

infrarroja.El porcentaje de rendimiento obtenido enla preparacin del complejo de cromo (III)fue de 62.16 % con un porcentaje deerror de 37.8 %, de los cuales se puedeconcluir que se presentaron errores deperdida en la preparacin del complejo.

Por otro lado se logr la identificacinexitosa del compuesto por su IR terico.

Palabras Clave: cromo (lll), espectro deIR, ligandos quelatos.

1. INTRODUCCIN

Aunque la capacidad para formarcomplejos es comn a todos los ionesmetlicos, los complejos ms numerosose interesantes son los que forman loselementos de transicin. Los cientficoshan reconocido desde hace muchotiempo que las propiedades magnticas yel color de los complejos de metales detransicin estn relacionados con la

presencia de electrones d en los orbitalesmetlicos.

Se puede considerar que la base (esdecir, el ligando) dona un par deelectrones a un orbital vaco apropiadodel metal. Sin embargo, se puedesuponer que gran parte de la interaccinatractiva entre el ion metlico y los



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ligandos que lo rodean se debe a lasfuerzas electrostticas entre la cargapositiva del metal y las cargas negativasde los ligandos. Si el ligando es inico,como en el caso del Cl- o del SCN-, lainteraccin electrosttica se produce

entre la carga positiva del centro metlicoy la carga negativa del ligando. Cuando elligando es neutro, como en el caso delH2O o del NH3, los extremos negativos deestas molculas polares, que contienenun par de electrones no compartido,estn orientados hacia el metal. En estecaso la interaccin atractiva es del tipoion-dipolo En ambos casos el resultadoes el mismo; los ligandos son atradosfuertemente hacia el centro metlico. El

conjunto de ion metlico y ligandos tienemenos energa que las cargas totalmenteseparadas [1].

2. OBJETIVOS

Sintetizar en el laboratorio el compuestotrioxalato cromato (lll) de potasiotrihidratado.

Calcular el porcentaje de rendimiento

que se obtiene en esta reaccin.

Interpretar e identificar las bandas devibracin caractersticas del complejosintetizado en base al espectro IR terico.

3. TEORA

El cido oxlico (o cido etanodioico), deestructura HOOC-COOH, es el mssimple de los cidos dicarboxlicos

alifticos. La forma comercial ms comnes la deshidratada, de frmula molecular:C2H2O4.2H2O. Tambin puede expresarsela frmula como: HOOC-COOH.2H2O. Setrata de un cido orgnico saturado, decadena normal, y muy fuerte (10000veces ms fuerte que el cido actico).Gracias al enlace entre los dos gruposcarboxilos, el cido oxlico es uno de los

cidos orgnicos ms fuertes (pKa 1 =1.27 y pKa 2 = 4.27). Los aniones delcido oxlico, as como sus sales ysteres, se conocen como oxalatos. Elcido oxlico se produce en estadonatural en forma de oxalato de potasio o

de calcio en las races y rizomas demuchas plantas, como la acedera, elruibarbo, la remolacha, y las plantas de lafamilia Oxalis. El nombre habitual de"cido oxlico" proviene de la palabra deorigen griego axys (agrio), debido a susabor amargo. El compuesto qumicopuro fue descubierto en 1776 por elqumico sueco Carl Wilhelm Scheele enel proceso de oxidacin del azcar por elcido ntrico. De ah que al cido oxlico

se le llamara tambin "cido de azcar".Friedrich Whler sintetiz este productonatural en 1824, y marc el inicio de lasntesis qumica de productos naturalesy la destruccin de las doctrinas dela fuerza vital, que separaba el reinomineral drsticamente del reino vegetal oanimal [2].

La disociacin de protones desde el cidooxlico se produce de forma gradual,como ocurre con otros cidos polipr-ticos. La prdida de un solo protn resultaen el anin monovalente hidrogenoxalato(HC2O4-). Una sal con este anin suelellamarse oxalato cido, oxalato monobsi-co, u oxalato de hidrgeno. La constantede equilibrio para esta ionizacin es-log(Ka) = 1.27. La segunda ionizacin,que produce el anin oxalato, tiene laconstante -log(Ka) = 4.28 [2].

Los iones negativos tales como el ionoxalato pueden donar electrones a un ionmetlico cargado positivamente y formanun complejo de coordinacin. Los ionesnegativos en este complejo se denominanligandos. El oxalato es un ligandoimportante en la qumica inorgnica, ymuchos complejos de oxalato compartenciertas caractersticas en comn. Como



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regla general, los complejos de oxalatotienden a ser insolubles en agua. Hayexcepciones; los elementos del grupo 1de la tabla peridica (potasio, sodio, etc)forman sales solubles de oxalato. Muchosligandos tales como el agua slo se unen

a iones metlicos en el complejo en unsitio. El oxalato, sin embargo, se une a union en dos sitios, con dos de los tomosde oxgeno en el ion oxalato donandoelectrones al ion metlico central. Poresta razn, los qumicos lo llaman unligando bidentado (bi significa dos ydentado significa dientes). A veces eloxalato tambin puede formar complejoscon un ion de metal donde tambinparticipan otros ligandos [3].

El principio de incertidumbre deHeisenberg establece que no se puedesaber la ubicacin de un electrn y suimpulso con absoluta precisin al mismotiempo. Sin embargo, se puede calculardonde en un tomo estarn los electronesy las regiones de espacio donde serposible encontrarlos los cuales sonllamados orbitales. Cuando los ligandostales como el oxalato se unen a un ion demetal, algunos de los orbitales de losiones terminan con ms energa queotros. La diferencia en energa se llama,divisin de campo, y es importante paradeterminar el color del complejo y suspropiedades magnticas. Algunos ligan-dos inducen una divisin de campo mayorque otros. Los ligandos se clasifican enun orden de mayor a menor campo dedivisin lo cual proporciona una listallamada la serie espectroqumica. Eloxalato se encuentra a la mitad de laserie espectroqumica, por lo que causaun mayor campo de divisin de ligandosque los iones de cloruro o floruro peroms pequeo que los iones de cianuro omonxido de carbono [3].

4. APARATOS, INSTRUMENTOS YMATERIALES UTILIZADOS

Tabla 1.Materiales y reactivos utilizados para eldesarrollo de la prctica.

Reactivos Elementos Ccido oxlico

dihidratado(C2H2O4.2H2O)

Plancha decalentamiento 1

Oxalato de potasiomonohidratado(K2C2O4.H2O)

Erlenmeyer de 250 mL 1

Dicromato depotasio (K2Cr2O7)

Vaso de precipitado de50 mL

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Etanol(CH3CH2OH)

Bomba de vaco 1

Papel filtro 2Vidrio reloj 2Pipeta 1Esptula 2

Probeta 1Jeringa 1

5. MTODO EXPERIMENTAL

Procedimiento

Se adicion a 3.0015 g de dicromatode potasio finamente macerado a unasolucin de cido oxlico dihidratado

preparado a partir de 8.84 g diluidos en25 mL de agua.

Se calent la mezcla hasta casiebullicin y, en ese momento se adicion3.56 g de oxalato de potasio mono-hidratado hasta que se disolvi porcompleto.

Posteriormente se enfri en un baohielo y se adicion 5 mL de etanol. Los

cristales se recogieron por filtracin, selavaron con una mezcla de etanol-agua1:1 y luego con etanol, finalmente se dejsecar a vaco.



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6. DATOS Y RESULTADOS

Tabla 2. Datos obtenidos durante la prcticaSntesis de Cu(CH3COO)2.H2O

Elemento Peso (g)K2Cr2O7 3.0015

Papel filtro 1.6391

Papel filtro + muestra 7.8196Diferencia 6.1805

Rendimiento de la reaccin:

K2Cr2O7 + 7H2C2O4 + 2K2C2O4 2K3[Cr(C2O4).3H2O + 6CO2+ H2O

La cantidad terica que se debe obtenerdel complejo es:

[()]

[()] [()]

En base a lo anterior el porcentaje derendimiento seria:

[()] [()]

Porcentaje de error

|

|

7. DISCUSIN

En esta experimentacin se llev a cabola sntesis y posterior identificacin deltrioxalato cromato (III) de potasio

trihidratado mediante la espectroscopiaFTIR.La sntesis del complejo se realizmediante una serie de reacciones en lascuales se iban produciendo especiesintermedias que al final nos llevaron a

obtener el producto deseado. En laprimera de ellas, el dicromato de potasioK2CrO7 reacciona con cido oxlicoH2C2O4; en esta reaccin ocurre lareduccin del Cr, al pasar de un estadode oxidacin +6 a +3. La reaccinimplicada se muestra en mediante laEcuacin 1.

K2Cr2O7 + 7H2C2O4 2K[Cr(C2O4)2(H2O)2] + 6CO2+ 3H2O

Ecuacin 1.Reaccin entre el K2CrO7 y H2C2O4

El complejo inicial que se forma tiene dosligandos oxalato los cuales se enlazan almetal a travs de dos tomos de oxigenoproduciendo un quelato, en la Figura 1 seobserva la estructura de este ligandobidentado

Figura 1.Estructura del ligando oxalato

Seguidamente se hizo reaccionar elcomplejo intermedio obtenido de lareaccin anterior, con oxalato de potasio,con el fin de obtener el compuesto final

objeto de esta experimentacin, lareaccin general se muestra en laEcuacin 2.

K2Cr2O7 + 7H2C2O4 + 2K2C2O4 2K3[Cr(C2O4).3H2O + 6CO2+ H2O

Ecuacin 2.Reaccin General de sntesis



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El complejo obtenido presento unacoloracin negra-verdosa como seobserva en la Figura 2.

Figura 2. Cristales del complejo trioxalato

cromato (III) de potasio trihidratado

Este complejo presenta una estructuraoctadrica en la cual tres ligando oxalatose coordinan al metal a travs de dostomos de oxigeno formando un quelatocomo se explic anteriormente, estaestructura se muestra en la figura 3.

Figura 3. Estructura del complejo trioxalatocromato (III) de potasio trihidratado

En la experimentacin se obtuvo unporcentaje de recuperacin de 62.16 %con un error de 37.8 % de este complejo.Este valor de recuperacin se puedeatribuir a errores de perdida en el procesode filtracin al vaco, errores de tipoinstrumental y del analista. Adems deque existe la posibilidad de que el

proceso de cristalizacin no haya sidoptimo. Quedando en solucin parte delcomplejo y eliminndose en la filtracin.

Por otro lado, la caracterizacin delcomplejo se llev a cabo a travs de

la espectroscopia FTIR, con el fin derealizar la interpretacin de este y asobservar las distintas bandas caracters-ticas que presenta; la caracterizacinexperimental no se llev a cabo, pero seconsult el espectro de este complejo enla literatura adems del espectro deloxalato de potasio, con el fin de comparary as establecer las diferencias que sepresenten entre ellos, estos se muestraen la Figuras 4 y 5 respectivamente.

Figura 4. Espectro IR del trioxalato cromato (III)de potasio trihidratado.

Figura 5. Espectro IR del oxalato de potasio[4]



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En el espectro mostrado en la Figura 4 selogra identificar una banda muy intensaaproximadamente entre 1460 y 1600 cm -1que corresponden a la tensin asimtricay simtrica del ion carboxilato de cada

oxalato presente en el complejo, de igualforma se puede identificar una bandaaguda en la regin comprendida entre1370 y 1400 cm-1 que corresponde a latensin asimtrica y simtrica del enlaceC-O, as como tambin una banda entre700-870 cm-1 que corresponde a laflexin de los enlaces O-C=O tpicos delligando oxalato Por otra parte se observauna banda intensa en la regincomprendida entre 3600 y 3200 cm-1que

corresponde a las vibraciones de tensindel grupo OH-proveniente de la molculade agua presente en la estructura delcomplejo [5]. Comparando el espectro delcomplejo sintetizado con el espectro deloxalato de potasio se puede observar quela banda caracterstica del carbonilo quetericamente se presenta entre 1600 y1700 cm-1, se encuentra aproximada-mente entre 1460 y 1600 cm-1 en elespectro del complejo sintetizado, esto sedebe a la interaccin del ligando oxalatocon el metal, haciendo que la frecuenciade vibracin del enlace C=O sea msdbil.

8. CONCLUSIONES

Para la formacin del complejo serealiz la reaccin inicial entre eldicromato de potasio y el cido oxlicocon el fin de reducir el Cr +6 presente enel dicromato de potasio a Cr +3, estadofinal que se necesita para la formacindel complejo final.

El ligando oxalato se coordina al metal atravs de dos de sus oxgenos, dandocomo resultado un complejo quelato muyestable.

Se identificaron los diferentes tipos deenlace que se presentan en el complejo,mediante el espectro IR de estecomparndolo con el espectro del oxalatode potasio reportado en la literatura.

9. BIBLIOGRAFA[1] Complejos de coordinacin de cromo[En lnea]. Disponible en: (fecha de consulta Junio/2/2014)

[2] Guillermo Prez. cido oxlico [Enlnea] Disponible en: (fecha de consultaJunio/01/ 2014)

[3] John Brennan. Caractersticas de loscomplejos de oxalato. [En lnea]Disponible en: (fecha de consultaJunio/01/ 2014)

[4] Spectral Database for OrganicCompounds SDBS [En lnea]. Disponibleen: (fecha de consultaMayo/29/2014)

[5] Preparacin de complejos de oxalato[En linea] Disponible en:(fecha de consulta Mayo/29/2014)



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ANEXOS

Espectro IR del trioxalato cromato (III) de potasio trihidratado

Espectro IR del oxalato de potasio

Preparacion de Trioxalato Cromato (III) de Potasio Trihidratado

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