Compuesto de coordinacion

1. RESUMEN

          Se preparó un  compuesto de coordinación, sulfato de tetraamino cobre II [Cu (NH3)4] SO4]. El compuesto que se  utilizó para la reacción de sustitución que produce el precipitado fue sulfato de cobre pentahidratado  (CuSO4 5H2O) y el ligando amoniaco NH3.

          Agregando  el amoniaco y  añadiendo agua destilada, al sulfato de cobre (II) pentahidratado agitando hasta disolver. Se obtuvo la reacción global balanceada

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          Durante el proceso se adiciona lentamente etanol a la disolución y se observó la formación del precipitado, liberando un metal insoluble en agua que contiene el elemento para calcular el rendimiento. Luego se  filtró el precipitado, seguido del secado  calentando dentro del horno  por una hora,  se pesó para determinar el precipitado final  sulfato de tetramino cobre II ([Cu (NO3)4] SO4).

         Se determinaron las reacciones de cada mecanismo  hasta llegar a la global del complejo coordinado. Los valores teóricos de las constantes  de estabilidad (Ks) son  Ks1 9.8E3, Ks2  2.2E3, Ks3 5.4E2  y Ks4 93 Ks global 0.02137. Las constantes de inestabilidad son Ki 1.02E-4, Ki2 4.54E-4, Ki3 1.85E-3, Ki4 1.08E-2 y Ki global 46.8. El rendimiento porcentual, obtenido al final de la reacción, es de 77.54% obteniendo un error de aproximadamente 25%. Las condiciones determinadas para trabajar en el laboratorio el día de la práctica  coordinación fueron 23 °C a 0.84 atm.

1. OBJETIVOS

1. General:

1. Describir el mecanismo de  reacción del compuesto de coordinación sulfato de tetramino cobre (II) [Cu (NH3)4] SO4] al formar el precipitado de la reacción de sustitución del metal sulfato de cobre pentahidratado  (CuSO4 5H2O) y ligando  de amoniaco (NH3).

1. Específicos

1. Expresar el mecanismo de reacción  y la global del compuesto de coordinación del complejo sulfato tetramino de cobre II [Cu (NH3)4] SO4], al reaccionar con el sulfato de cobre pentahidratado  (CuSO4 5H2O) y el ligando de amónico (NH)3.

1. Calcular mediante expresiones las constantes de estabilidad  experimentales y las teóricas de cada mecanismo de reacción del compuesto coordinado formado sulfato de tetraamino cobre II [Cu (NH3)4] SO4],  en función de las concentraciones.

1. Calcular mediante cálculos estequiométricos el rendimiento porcentual del compuesto de coordinación sulfato de tetraamino de cobre II [Cu (NH3)4] SO4], por medio del rendimiento real de la masa del precipitado secada.

1. MARCO TEÓRICO

1. Generalidades

          Las disoluciones acuosas que se emplean en el laboratorio contienen con frecuencia varias especies que interaccionan  con el agua y entre si dando lugar a dos o más equilibrios que ocurren de manera simultánea. Una definición aceptable de un complejo o ion complejo, es aquel ion complejo como aquel ion que se tiene como centro de un átomo o ion central será metálico. Ejemplos siguientes:

1. Tetraaminocobre(II)
2. Dicianoargento (I)
3. Tetrahisroxizincato (II)
4. Hexanitrocobaltato (III)

Ligado: cualquier átomo, ion o molécula capaz de actuar como donandte en uno más enlaces coordinados. Un ejemplo será los ligando NH3 del Cu (NH3)4.

Número de coordinación: Número total de iones o moléculas asociadas directamente con el átomo o ion central. Por ejemplo, en el ion complejo del Cu (NH3) 4, el cobre tiene un número de coordinación igual a 4.

Iones complejos unidentados: ligando que se emplean  solo un átomo a la vez como donante, y por lo tanto, solo pueden ocupar una posición de coordinación  de un ion metálico. Un  ejemplo es el NH3.

El ion complejo Cu (NH3)4 tiene estructura plana, encontrándose el ion de Cu en el centro del paralelogramo, con cada vértice ocupado por una molécula de NH3. La acción enlazante se establece entre el ion de cobre y los átomos de nitrógeno.

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Imagen 1: Fuente:  http://www.uclm.es/profesorado/pablofernandez/QG-07-complejos/complejos%20teoria.pdf

1. Teoría de Werner

          Los metales de transición tienen una tendencia particular a formar iones complejos, que a su vez se combinan con otros iones o iones complejos para formar compuestos de coordinación. Un compuesto de coordinación es una especie neutra que contiene uno o más iones complejos. El azul de Prusia, descubierto accidentalmente a comienzos del siglo dieciocho, fue quizás el primer compuesto de coordinación conocido. Sin embargo, pasó casi un siglo antes de poder apreciar la singularidad de estos compuestos. En 1798, B.M. Tassaert, obtuvo cristales amarillos de un compuesto de fórmula CoCl3.6NH3 a partir de una mezcla de CoCl3 y NH3 (ac). Lo que pareció inusual fue que los dos compuestos, CoCl3 y NH3, son estables, capaces de existir independientemente y aun así se combinan entre ellos para formar otro compuesto estable. Estos compuestos son los denominados compuestos de coordinación.

1. Efecto de solutos no disociados en cálculos de precipitación.

          Existen sustancias que inorgánicas, como el sulfato de calcio  y los haluros de plata, que actúan como electrolitos débiles y se disocian parcialmente en agua. Por ejemplo, una saturación de cloruro de plata contiene cantidades  importantes de moléculas de cloruro de plata sin disociar, así como iones de plata y cloruro. En este caso con necesarios dos equilibrios para describir el sistema.

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1. Solubilidad de precipitado en presencia de agentes  complejantes

          La solubilidad de un precipitado puede aumentar considerablemente en presencia de reactivos que formen complejos con el anión del precipitado. Por ejemplo, los iones fluoruro evitan la precipitación cuantitativamente del hidróxido de aluminio aun cuando el producto de solubilidad de este precipitado es muy pequeño (2E-32). La causa de este aumento en la solubilidad se ejemplifica con:

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