Laboratórios Integrados 2

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1 Laboratórios Integrados 2 Semestre de Inverno 2012/2013 ISEL INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA ÁREA DEPARTAMENTAL DE ENGENHARIA QUÍMICA Ana Catarina Sousa Elisabete Alegria Luísa Martins Maria Paula Robalo Protocolos dos Trabalhos Práticos Laboratório de Química Inorgânica Licenciatura em Engenharia Química e Biológica

2 Entrada em vigor: Fevereiro 2013

3 Trabalho nº 3 SÍNTESE DO IODETO DE ESTANHO(IV) E RESPECTIVO COMPLEXO COM A TRIFENILFOSFINA 1. OBJECTIVO Síntese de um composto covalente de natureza molecular, o iodeto de estanho(iv), SnI 4 e respectivo complexo com a trifenilfosfina, [SnI 4 (PPh 3 ) 2 ] o tetraiodobis(trifenilfosfino)estanho(iv). Determinação do ponto de fusão para os compostos sintetizados. 2. INTRODUÇÃO TEÓRICA Muitos elementos representativos, tais como os metais de transição, apresentam mais do que um estado de oxidação. Por exemplo o estanho apresenta dois estados de oxidação comuns: Sn(IV) e Sn(II), com aproximadamente a mesma estabilidade. Enquanto os elementos do grupo 14 de peso molecular mais baixo, como o carbono, o silício e o germânio são normalmente encontrados no estado de oxidação +4, o chumbo, mais pesado, é normalmente encontrado no estado de oxidação +2, pois o seu estado +4 é bastante instável. Assim, o estanho ocupa uma posição intermédia na tendência do grupo para uma maior estabilidade do estado de oxidação mais baixo. Os compostos de estanho(iv) podem ser preparados por reacção directa de estanho metálico com agentes oxidantes suaves, como o iodo. O iodo é consequentemente reduzido do seu estado elementar para o estado de oxidação -1. O iodeto de estanho(iv) é um composto covalente, não polar, que se apresenta nas condições padrão como um sólido cristalino de cor laranja. A sua estrutura tetraédrica mostra o átomo de estanho rodeado por quatro átomos de iodo, dispostos de forma regular. Este composto é solúvel em diclorometano (CH 2 Cl 2 ), muito solúvel em tetracloreto de carbono (CCl 4 ), sublima com facilidade e o seu ponto de fusão é de 144,5 C. I I Sn I I Alguns elementos representativos do bloco p têm a capacidade de expandir o seu número de coordenação para além da covalência normalmente esperada, através da formação de complexos com ligandos neutros. As fosfinas trialquiladas (R 3 P) constituem uma classe importante de ligandos coordenativos, especialmente para metais electronicamente ricos. Muitas vezes, a complexação com a fosfina aumenta a estabilidade do complexo, pois diminui a reactividade das espécies metálicas relativamente, por exemplo, à decomposição hidrolítica. Entrada em vigor: Fevereiro

4 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. REAGENTES E AUXILIARES Estanho em pó Iodo Diclorometano Trifenilfosfina Clorofórmio 3.2. EQUIPAMENTO E MATERIAL Balança analítica Placa de agitação com aquecimento Evaporador rotativo Aparelho de ponto de fusão Balão de fundo redondo Cadinho filtrante de Gooch G4 Alonga de filtração Proveta Kitasato Refrigerante de Liebig Tina de vidro Copo de precipitação Funil de líquidos 3.3. TÉCNICA EXPERIMENTAL SÍNTESE DO IODETO DE ESTANHO(IV) Pesar numa balança técnica aproximadamente 1,2 g de iodo e 0,3 g de estanho pó. Transferi-los para um balão de fundo redondo de 250 ml e adicionar 25 ml de diclorometano e colocar um agitador magnético. Adaptar o refrigerante de Liebig ao balão, de acordo com a figura 1 e aquecer num banho de água. Verificar se a água de refrigeração está ligada e com caudal suficiente. Entrada em vigor: Fevereiro

5 A - Placa de aquecimento B - Banho de água C - Balão de fundo redondo de 250 ml D - Refrigerante de Liebig E - Entrada de água F - Saída de água Figura 1- Montagem para a preparação do iodeto de estanho (IV) Manter o aquecimento necessário à manutenção do refluxo. Quando deixar de observar vapores de iodo (cor violeta), parar o refluxo e retirar o banho de água. Filtrar a solução alaranjada, ainda quente e arrastar todos os resíduos do balão com diclorometano quente. Transferir a solução filtrada para um balão de 250 ml previamente tarado e lavar o Kitasato com uma pequena quantidade de diclorometano. Evaporar o solvente no evaporador rotativo. Soltar os cristais, cor de laranja, de iodeto de estanho(iv) com uma espátula e colocá-los num exsicador. Pesar e determinar o rendimento DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO DO IODETO DE ESTANHO(IV) Introduzir num tubo capilar um pouco de iodeto de estanho, bem seco e previamente pulverizado, aglomerando-o junto à extremidade fechada. Introduzir o capilar no aparelho de ponto de fusão (figura 2). Proceder de acordo com as instruções do aparelho de ponto de fusão. Figura 2 Aparelho de medição do ponto de fusão Entrada em vigor: Fevereiro

6 Registar, na tabela 1, a temperatura a que o iodeto de estanho (IV) começa a fundir e aquela a que a fusão termina (observe as diferentes fases na figura 3). O intervalo de fusão deverá ser inferior a 1 C. Repetir a operação até obter valores concordantes. Amostra inicial Sinterização 1ª gota de líquido visível Desaparecimento dos cristais finais Líquido Gama de fusão Figura 3 Diferentes fases da medição do processo de fusão Tabela 1 Valores experimentais de pontos de fusão Composto Ensaio T inicial / C T final / C SÍNTESE DO COMPLEXO COM A TRIFENILFOSFINA, O TETRAIODOBIS(TRIFENILFOSFINO)ESTANHO (IV) Pesar aproximadamente 0,5 g de iodeto de estanho(iv) e 0,45 g de trifenilfosfina. Dissolvê-los separadamente no volume mínimo de clorofórmio a quente. Juntar as soluções lentamente e deixar em repouso cerca de 15 minutos. Colocar em banho de gelo até que se observe a formação de cristais laranja escuro. Filtrar a solução à trompa de água num cadinho G4, previamente tarado, e arrastar todos os resíduos com clorofórmio frio. Colocar os cristais, laranja escuro, a secar num exsicador. Pesar e determinar o rendimento 4. BIBLIOGRAFIA 1 - D.M. Adams, J.B. Raynor, Química Inorgânica Práctica Avanzada, Ed. Reverté, S.A., Barcelona, J. Derek Woolins (ed.), Inorganic Experiments, 2 nd ed., Wiley-VCH, Weinheim, R.W. Schaeffer, B. Chan, M. Molinaro, S. Morissey, C.H. Yoder, C.S. Yoder, S. Shenk, J. Chem. Ed., 74, (1997), Entrada em vigor: Fevereiro

7 QUESTIONÁRIO Síntese do Iodeto de Estanho e Respectivo Complexo com a Trifenilfosfina TURMA: GRUPO: SEMESTRE LECTIVO: DATA: / / Nº NOME 1. Baseado na solubilidade indique as diferenças de comportamento dos halogenetos de estanho(iv) quando comparados com os halogenetos metálicos dos metais mais comuns como o sódio ou o magnésio. Justifique essas diferenças. 2. Porque é que os halogenetos estânicos são estabilizados pela complexação com fosfinas? 3. Escreva as formas isoméricas do complexo [SnI 4 (PPh 3 ) 2 ]. Entrada em vigor: Fevereiro

8 4. Relativamente ao iodo e ao diclorometano, indicar: a) O símbolo de risco que os caracteriza b) Os cuidados a observar no seu manuseamento c) O equipamento de protecção pessoal necessário na sua manipulação. 5. Embora a técnica original da síntese do iodeto de estanho(iv) utilize o tetracloreto de carbono como solvente, no presente procedimento este foi substituído por diclorometano. Indique razões para esta substituição do solvente. Entrada em vigor: Fevereiro