Química de los metales de transición

Química de los metales de transición

Francela Montero López[a], Nicole Villegas Pérez[a]

[a] Universidad Nacional, facultad de ciencias exactas, escuela de química, laboratorio de química bioinorgánica. Heredia, Costa Rica.

Resumen: En  la elaboración de sacarinatos de metales de transición se combinaron de forma directa,  disoluciones de tres sales metálicas de estado de oxidación +2; Sulfato de Cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O), Cloruro de Zinc  heptahidratado (ZnCl2.7H2O) y el Cloruro de Níquel heptahidratado (NiCl2.7H2O) cada una junto con una disolución de sacarina sódica; y así de hacer uso de la principal propiedad favorable de la sacarina como ligando: sus dos sitios de coordinación. De esta forma se cultivan los sacarinatos de metales de transición en forma de cristales de distintas tonalidades, y una disolución circundante de Sulfato de Sodio. Posteriormente se filtraron al vacío los cristales obtenidos, los cuales al finalizar este proceso se secaron brevemente en una plantilla de calentamiento. De manera personal se obtuvieron cristales amorfos azules, un porcentaje de rendimiento del 50% respecto al sulfato de cobre pentahidratado y una absorbancia de 781 γ nm de onda máxima.

Palabras Clave: Sacarinato, Complejo, Metal, Cristales.

1. Introducción

La sacarina es un endulzante artificial y no nutritivo descubierto por Remsem y Fahlberg en 1879. Es aproximadamente 500 veces más dulce que la sacarosa por lo que se consume en disolución acuosa y la forma más utilizada es la sal sódica, ya que en la forma ácida es muy poco soluble en agua.  En la actualidad se obtiene mediante síntesis química del tolueno o de otros derivados del petróleo. La sacarina contiene tres grupos funcionales: carbonilo, imino y sulfonilo, los cuáles pueden desempeñarse como bases de Lewis y coordinarse con cationes metálicos. Sin embargo, la especie desprotonada presenta una pronunciada habilidad para formar complejos. Al ser una molécula altamente versátil puede funcionar como anión y agente coordinante, tanto para los átomos de oxígeno en el grupo sulfonilo como para los del carbonilo. La sacarina y sus derivados, junto  con algunos sacarinatos metálicos han sido estudiados por sus efectos de inhibición enzimática. Se muestra a continuación la estructura de la sacarina y su correspondiente anión el sacarinato. (Jovanovski 2000)

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Figura 1. Estructura de la sacarina.               Figura 2. Estructura del sacarinato.

Para explicar la estructura de los complejos de sacarinatos metálicos, se establece una coordinación octaédrica,  generalmente con cuatro ligandos. Cuando se dispone de  seis, cuatro  están prácticamente en un mismo plano,  mientras que los otros dos aparecen en el eje axial a mayor distancia, buscando la mayor estabilidad electrónica de la molécula. (Oviedo, 2010)

La mayoría de estos compuestos son estables al aire, pero dejan de serlo hacia la izquierda de la tabla periódica ya que son fácilmente oxidados como lo son el Vanadio y el Cromo, ambos con estado de oxidación +2. (Arguedas, 2008)

En la presente práctica se sintetizarán cuatro complejos de sacarinatos metálicos, no higroscópicos, estables al aire y débilmente solubles en agua fría.  Los cuales funcionarán para la discusión y análisis de las principales características de los metales de transición y sus propiedades formando complejos mediante la siguiente reacción general en la reproducibilidad del experimento: 2CH5NO3S-Na(ac)+CuSO4.5H2O(ac)→Cu(C7H5NO3S)2(H2O)4(S)+Na2SO4(ac) +H2O(ac)  donde el sulfato de cobre pentahidratado puede ser sustituido por la sal metálica requerida para cada uno de los diferentes compuestos a sintetizar. Por cuestiones de tiempo, calidad del procedimiento y disminución de desechos cada pareja de laboratorio realizó únicamente un sacarinato de metal de transición, comparando las propiedades físicas de cada resultado. De manera particular el análisis se enfocará en el sacarinato metálico del cobre +2.

1. Discusión y Resultados

Según Jovanovski la formación de los sacarinatos metálicos se produce gracias a la característica ligando de la sacarina sódica, debido a su resonancia la cual le permite tener tres grupos funcionales que sirven de base de Lewis para así tener la capacidad de coordinarse con cationes metálicos.

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                            Figura 3. Resonancia y centros del ligando sacarina sódica.

[pic 4]Figura 4. Complejo del sacarinato de metales de transición. 

Al combinar de forma directa las disoluciones de sacarina sódica y la de la sal pentahidratada del cobre, se formó de inmediato un cultivo de cristales celestes, los cuales se pueden apreciar en la Figura 5 en su etapa inicial de formación.

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Figura 5. Cristales del sacarinato de cobre.

 Estas coloraciones en los compuestos de coordinación pueden ser explicadas con la teoría del campo cristalino. Cuando el complejo absorbe un fotón de luz visible, uno de sus electrones de un nivel de energía  inferior, absorbe la energía del fotón y salta hacia un nivel mayor de energía para formar un átomo momentáneamente excitado. Este fenómeno se le atribuye a las transiciones d-d, debido a la simetría octaédrica que presenta el átomo central del complejo. Y así cada transición electrónica absorbe determinadas longitudes de onda de la luz, lo que conceptualiza las características espectrales. Si la transición absorbe longitudes de onda dentro del rango visible (420 a 750 nm), entonces el compuesto, al ser iluminado con luz blanca, se ve coloreado; y precisamente del color complementario al color absorbido. Los complejos de transición presentan brillantes colores debido a que las diferencias en las energías de sus orbitales d se encuentran en el orden de las energías transportadas por las ondas del espectro visible. (Housecroft, 2005)

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