7/23/2019 Sntesis y caracterizacin de diversos compuestos de coordinacin de Nquel

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Sntesis y caracterizacin de diversos compuestos de coordinacin de

Nquel (II)

Flores Ocampo I. Zaknite, Gonzlez Cruz Lucero y Tapia Mendoza EverardoUniversidad Nacional Autnoma de Mxico, Facultad de Qumica, departamento de Qumica

Inorgnica, Mxico.

Recibido mayo 13, 2011

Se sintetizaron y caracterizaron cinco compuestos de nquel (II) partiendo de una solucin

de nitrato de nquel. Para el primer compuesto se obtuvo haciendo reaccionar Ni(NO 3)2 con

salicilaldehdo (salalH) obtenindose [Ni(salal)2(H2O)2] con una geometra tetradrica. El

segundo compuesto sintetizado fue [Ni(salen)] sintetizado a partir de Ni(NO3)2 con

salicilaldehdo y etilendiamina, el compuesto posee una geometra cuadrado plano. El

compuesto tres se obtuvo haciendo reaccionar Ni(NO3)2 con etilendiamima, dando como

producto un compuesto electroltico octadrico de frmula [Ni(en)2(H2O)(NO3)]NO3. Para

el compuesto cuatro se hizo reaccionar Ni(NO3)2 con fenantrolina,

obtenindose como producto [Ni(fen)2(H2O)(NO3)]NO3, el cual le corresponde

un geometra octadrica. Finalmente para la obtencin del compuesto cinco se

hizo reaccionar Ni(NO3)2 con neocuprona dando como producto el siguiente compuesto

de geometra octadrica, [Ni(neo)2(H2O) (NO3)] NO3. Los mtodos utilizados en la

caracterizacin de compuestos fueron: Espectroscopa Infrarroja, susceptibilidad

magntica y pruebas de conductividad.

Introducccin

El nquel es un elemento qumico de nmero

atmico 28 y su smbolo es Ni, situado en el

grupo 10 de la tabla peridica de los

elementos.

El uso del nquel se remonta

aproximadamente al siglo IV a. C.,

generalmente junto con el cobre, ya que

aparece con frecuencia en los minerales de

este metal. Bronces originarios de la actual

Siria tienen contenidos de nquel superiores al

2%.

Manuscritos chinos sugieren que el

cobre blanco se utilizaba en Oriente hacia

1700 al 1400 a. C.; sin embargo, la facilidadde confundir las menas de nquel con las de

plata induce a pensar que en realidad el uso

del nquel fue posterior, hacia el siglo

IV a. C.

(1) Chang, Raymond. Qumica. 34-35

Los minerales que contienen nquel, como la

niquelina, se han empleado para colorear el

vidrio. En 1751 Axel Frederik Cronstedt,

intentando extraer cobre de la niquelina,

obtuvo un metal blanco que llam nquel, ya

que los mineros de Hartz atribuan al viejo

Nick (el diablo) el que algunos minerales de

cobre no se pudieran trabajar; y el metal

responsable de ello result ser el descubierto

por Cronstedt en la niquelina, o Kupfernickel,

diablo del cobre, como se llama an al

mineral en idioma alemn.El Ni

en su estado fundamental tiene una

configuracin electrnica 1s22s22p63s23p63d84s2,en su forma de Kernel [Ar] 3d

84s

2, por tanto Ni

2+

su configuracin es de un d8.

(2) Rayne.Canham, G. Qumica Inorgnica Descriptiva. 340-

342.(3) Huhey, James. Qumica Inorgnica. 213-220.(4) http://dieumsnh.qfb.umich.mx/fisquimica/configuracion

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Ahora diremos algunas propiedades generales

de los ligantes utilizados en la sntesis.

Salicilaldehdo: Simbolizado como

salalH

La reaccin que ocurre entre el

salicilaldehdo y la etiliendiamina, para

obtener un compuesto tipo base de Schiff es

la que se muestra a continuacin

Figura 1. Salicilaldehdo

El lugar por donde se coordina el salalH es

por el oxgeno del grupo hidrxido, el cual

convierte al salicilaldehdo en un ligante

bidentado ya que tambin se coordina por el

oxgeno del grupo aldehdo cargado

negativamente.

La etilendiamina es otro ligante muy

utilizado en la Qumica de coordinacin, porsu naturaleza (amina) es un ligante bidentado

neutro, que al tener un medio cido reacciona,

ya que las aminas tienen un carcter bsico.

Cuando la etilendiamina se encuentra en el

medio de la reaccin con el saliciladehdo el

cual es ligeramente cido por la presencia del

grupo aldehdo, ocurre una reaccin entre s

dando como resultado lo que se llama como

una base se schiff.

Una base de Schiff' (o azometino),

nombrado as en honor a Hugo Schiff, es un

grupo funcional que contiene un enlace doblecarbono-nitrgeno, con el tomo de nitrgeno

conectado a un grupo arilo o alquilo, pero sin

hidrgeno. Las bases de Schiff tienen la

frmula general R1R2C=N-R3, donde R3 es un

grupo arilo o alquilo que hace que la base de

Schiff sea una imina estable. Una base de

Schiff derivada de una anilina, donde R3 es

un fenilo o fenilo sustituido, puede ser

denominado anil.

Figura 2. Formacin de una base de Schiff.

Figura 3. Formacin del salen2-

Fenantrolina (fen): Es un compuesto

heterocclico que en combinacin con los

iones de hierro , se utiliza como un indicador

redox , tres molculas de fenantrolina forma

un ion de Fe (II) ("Hierro") un conjunto de

rojo, cuya formacin se oxida en lugar deazul.

La Neocuprona (neo) es una

fenantrolina modificada, la neocuprona tiene

en ambos carbonos alfas del grupo amino un

grupo metilo. Tanto la fen como la neo son

ligantes aminos por lo que su carcter es

neutro.

(a) (b)

Figura 4. (a) Fenantrolina (b) Neocuprona

(5) McMurry. Qumica Orgnica. 321-325, 789-794.(6) Charlot. Qumica Analtica general. 104-110.(7) Clemenson, P. I. Coord. Chem. ReV. 1990, 106, 171203.

(8) http://www.baseciencia.net(9) Nagashima, S.; Nakasako, M.; Dohmae, N.; Tsujimura, M.;Takio, K.; Odaka, M.; Yohda, M.; Kamiya, N.; Endo, I.

Nat.Struct. Biol. 1998, 5, 347351.

Seccin experimental

HC

O

OH

+

H2N

CH2 CH2

NH2

-O

CH

NCH

N

O-

H2C CH2

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Materiales, procesos y sntesis. Todos los

reactivos fueron obtenidos del proveedor

Aldrich Chemicals Canada, Fluka Inc., Alfa

Aesar, or the Johnson Matthey Company.

Para la sntesis de compuesto 1 se

coloc a reaccionar 1 mL de solucin 1M de

Ni(NO3)2 con 20 mL de salalH, se agrega

NaOH 1 M. Para la obtencin de producto 2

se utilizo una porcin del lote del compuesto

1, a esta porcin en caliente se le adicion

etanol y gota a gota etilendiamina, se enfri.

El compuesto 3 se obtuvo haciendo

reaccionar 1 mL de Ni(NO3)2 con 3 mL de

etilendiamina, se agit y por ltimo se

concentr. Se tomaron 0.5 mL de Ni(NO3)2 y

se adicion 15 mL de fenantrolina, se agit y

concentr, obteniendo el compuesto 4.

Por ltimo se tom 0.5 mL de

Ni(NO3)2 con 10 mL de neocuprona, se dej

en agitacin y se recolect el producto 5.

Se obtuvieron los espectros de

infrarrojo de cada uno de los compuestos

anteriores, utilizando como blanco CsI.

Tambin a cada compuesto se le someti a la

balanza de susceptibilidad magntica y

finalmente se realizaron pruebas de

conductividad de los compuestos en solucin

acuosa.

Clculos. Se realizaron clculos para

obtener el momento magntico efectivo,utilizando el mtodo de Gouy-Evans,

utilizando las siguientes expresiones.

! =[ ! ][10! ! ]

!"# = !!"##

= !"# + !""!# = 2.84 !"##

(10) http://www.cenam.mx/medicinsuceptibilidadmagntica

(11) Basolo y Johnson. Qumica de los compuestos decoordinacin. 231-240

Conductividad: Se realizaron pruebas de

solubilidad a los cinco compuestos, para

posteriormente medir su conductividad con el

conductmetro en un medio en el que estn

disueltos.

El compuesto 1 y el compuesto 2 son

solubles en metanol, mientras que el

compuesto 3 es soluble en agua, finalmente el

compuesto 4 y 5 ambos solubilizaron en

etanol.

Resultados y discusin

El compuesto 1 y el compuesto 2 se parti de

los mismos reactivos, en el IR del compuesto

1 se observ por la regin de 3300 cm-1

una

banda ancha, esta banda se atribuy al agua

que se coordin con el nquel, en el Ir del

compuesto 2 la banda correspondiente al agua

ya no se aprecia lo que significa que el agua

del compuesto 1 fue sustituida por otro

ligante.

En el espectro infrarrojo del

compuesto 1 se observan seales por 1450

cm-1 1600 cm

-1lo que corresponde

vibraciones C-H de aromtico, la banda ms

representativa es alrededor de 500 cm-1

correspondiente a M-O, esta banda nos indica

que el salalH se est coordinando por los

oxgenos. En el IR del compuesto 2 las

bandas son muy similares la diferencia

principal es la ausencia de las molcula del

agua y una banda por 3100 cm-1

y 1640 cm-1

que corresponde al modo de vibracin de un

C=N.

Ambos compuestos resultaron no

presentaron el fenmeno de conductividad,

por lo que la estructura propuesta debe de ser

neutra.

Finalmente ambos compuestos se

sometieron al campo magntico de la balanza

de susceptibilidad magntica obtenindose

para el compuesto 1 un carcterparamagntico con dos electrones

desapareados, y para el compuesto dos

diamagntico.

(12) http://www.SDBS.com/organicmolecules

(13) Nakamoto, K. (1997) Infrared and raman spectra ofinorganic and coordination compounds.

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Integrando los resultados anteriores, para el

compuesto 1 se propone una estructura

tetradrica, mientras que el compuesto 2 un

cuadrado plano.

Figura 5. Compuesto 1. [Ni(salal)2(H2O)2].

Diacuobis(salicilaldehdo)Nquel (II).

Figura 6. Compuesto 2. [Ni(salen)2]. bis(salen)Nquel

(II).

El compuesto tres el cual es un slido de

color verde agua, algunos compuestos

quedaron de color morado esto se debe a un

exceso de etilendiamina. En el IR se observa

una banda correspondiente al agua por la

regin de 3300 cm-1

. Tambin se observa un

pico de intensidad dbil alrededor de 3350-

3310 cm-1

correspondiente al estiramiento

N-H, y por 500 cm-1

se aprecia un pico de

alta intensidad correspondiente al enlaceM-N. Lo ms caracterstico de este espectro

son los dos picos correspondiente en la regin

de 1550 cm.1

y 1370 cm-1

lo cual nos

confirman la presencia de grupo nitro

Condujo la electricidad en agua con

un valor de 118 S, por lo que corresponde a

una estructura de un electrolito 1:1. El

compuesto es paramagntico con dos

electrones desapareados, por lo que la

estructura propuesta presenta una geometra

octadrica. La estructura propuesta es la

siguiente.

Figura 7. Compuesto 3. [Ni(en)2(H2O)(NO3)]NO3

El compuesto 4 y 5 son similares ya que el

ligante principal son similares, la diferencia

son los metilos que tiene la neocuprona. Los

espectros de IR son muy parecidos. Ambos

espectros tienen bandas en las regiones ya

mencionadas con anterioridad

correspondientes a agua, NO3 y picos en la

regin de aromticos. La diferencia de los

espectros es que la Neocuprona al tener una

parte saturada presenta picos de intensidad

muy dbil en la regin de 2800-3000 cm.1.

Pero el modo de coordinacin de los ligantes

es exactamente igual en ambos compuestos.

Ambos compuestos son solubles en

etanol, dando una conductividad de 38 S y

41 S para el compuesto 4 y 5

respectivamente, por lo que los compuestos

sintetizados son electrolitos del tipo 1:1. La

prueba de susceptibilidad arroj que ambos

compuestos presentan un carcter

paramagntico con dos electrones

desapareados. En base a lo anterior las

estructuras propuestas son las que a

continuacin se citan.

Figura 6. Compuesto 4. [Ni(fen)2(H2O)(NO3)]NO3

Figura 6. Compuesto 5. [Ni(neo)2(H2O)(NO3)]NO3

(13) Cervera, Ernestina.Manual de espectros de IR. 5-27(14) Chamizo Guerrero, J.A. Susceptibilidad magntica. Tesis

de licenciatura. Mxico, UNAM, Facultad de Qumica

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Conclusin

Como es posible analizar en dicho artculo, el

orden de adicin al momento de efectuar una

reaccin qumica es importante ya que dos

rdenes de adicin diferentes, se obtienen dosproductos diferentes. Tambin es importante

considerar los medios de reaccin donde se

efectan las transformaciones qumica, como

se observ el medio acuoso muchas veces

intervino aportando ligantes, H2O, al centro

metlico. As como se debe de tener en

cuenta la naturaleza de la materia prima ya

que tiene un papel importante ya sea

aportando tomos donadores dentro de la

esfera de coordinacin o como iones

espectadores.

Las tcnicas de caracterizacin

como lo es la espectroscopa infrarroja, la

susceptibilidad magntica y la conductimetra

en el papel de la Qumica Inorgnica tienen

un papel importante ya que nos permiten

poder proponer estructuras de manera lgica

de acuerdo a sus respuestas en cada tcnica.

En este trabajo se concluye que el

Ni2+

tiene un nmero de coordinacin de seis

y por lo regular adopta una geometra

octadrica, por lo que su carcter es

paramagntico con dos electrones

desapareados a excepcin del compuesto con

salen2- que adopt un cuadrado plano por

tanto de carcter diamagntico.

Agradecimientos. Los autores

agradecen a M en C. Jorge Luis Zepeda por

su colaboracin y apoyo en el entendimiento

de los conceptos relacionados al artculo. As

mismo se agradece al laboratorista Beto

por su ayuda tcnica. Finalmente a la UNAM

por las instalaciones utilizadas.