Experimento 2: SÍNTESE DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO

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1 Universidade Federal do Paraná Departamento de Química Disciplina: Química Inorgânica e Experimental CQ071 Curso: Licenciatura e Bacharelado em Química Professor: Shirley Nakagaki Experimento 2: SÍNTESE DE COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO I) Objetivos: Preparar alguns complexos cujas propriedades possam ilustrar aspectos importantes da química de coordenação. Discutir alguns métodos usuais de preparação desses compostos. II) Introdução: Com este tipo de experiência pode-se ilustrar aspectos importantes da Química de Compostos de Coordenação, como nomenclatura, estruturas e geometrias, em função do número de coordenação, diferentes tipos de isomeria, especialmente geométrica e óptica, atividade óptica e métodos de resolução de isômeros, formação de complexos em solução, estabilidade cinética, e termodinâmica. Alguns compostos serão preparados e, posteriormente, algumas de suas propriedades serão verificadas, visando a caracterização desses compostos. III) Materiais: Reagentes sólidos: KMnO 4, K 2 CO 3, CoSO 4. 7H 2 O, Ácido oxálico (H 2 C 2 O 4 ), K 2 Cr 2 O 7, K 2 C 2 O 4,Sal de cozinha. Soluções: KI (2%), Solução de amido, H 2 SO 4 (2,00 mol/l), CaCl 2 (2,00 mol/l), EDTA ( 0,10 mol/l), AgNO 3 (0,100 mol/l), Hg(NO 3 ) 2 e/ ou Hg(ClO 4 ) 2 (0,100 mol/l) Reagentes líquidos: Álcool etílico para lavagem (gelado e à T ambiente ), Acetona, Etilenodiamina, Água oxigenada (30%), HCl conc., Álcool etílico gelado. Vidrarias e outros: Gelo, Água destilada (gelada e à T ambiente ), 2 Cápsulas de porcelana, Bico de Bunsen, Cristalizador, 2 Funis de placa porosa, Kitasato, 2 bacias, Dessecador, 5 Tubos de ensaio, Suporte para tubos de ensaio, 2 Béqueres (250 ml) 17

2 IV) Relatório a ser entregue: Após efetuar cuidadosamente o experimento você deverá preparar um relatório a ser entregue. O relatório deve ser preparado conforme instruções de preparação de relatório. Nele deve conter além das partes do relatório colocadas nas instruções de preparação : 1- Equação da reação para cada item. 2- Explique os fenômenos observados. Dê explicações adequadas que justifiquem os resultados observados. 3- Dê o nome de todos os compostos sintetizados neste experimento (inclusive os intermediários) e suas cores. 4- Desenhe a estrutura de cada composto sintetizado. 5- Identifique os compostos que têm isomeria (geométrica? óptica?). 6- Dê a equação química molecular ou iônica total de todas as sínteses realizadas. 7- Calcule (mostre os cálculos) a massa de produto esperada para 100% de rendimento e então calcule o rendimento real do seu experimento. Responda o questionário no relatório: Questões da parte A-a): - para que se coloca o peróxido de hidrogênio? - por que o peróxido de hidrogênio se decompõe? Como se chama esta reação de decomposição? - Que tipo de ácido é o ácido clorídrico? O que você pode dizer sobre ele além do óbvio? Questões da parte A-b): - Por que será que é tão fácil obter o isômero cis a partir do trans? - Por que no caso dos íons Ag + há deslocamento de íons cloreto que são contra-íons e no caso do Hg 2+ ele desloca os cloretos da esfera de coordenação? Questões da parte B: - Por que ocorre forte efervescência ao se adicionar o dicromato de potássio? - Qual é o papel do ácido oxálico nesta reação? Questões da parte C: - No que os compostos obtidos em B e C são semelhantes? E diferentes? V) Parte experimental: Enquanto espera alguma etapa, faça a equação da reação e ao final calcule o rendimento. Pense a respeito das questões colocadas em cada etapa e tente respondê-las. Discuta com seus colegas e com o professor. 18

3 A - Preparação do cloreto de diclorobis (etilenodiamin)cobalto(iii) - [CoCl 2 (en) 2 ]Cl a) Isômero trans: Em uma cápsula de porcelana, misture 7,0 g de sulfato de cobalto hepta-hidratado com 25,0 ml de água destilada. Adicione a seguir, na cápsula, 3,0 ml de etilenodiamina. Agite até dissolver todo o sólido. Adicione à solução acastanhada, 4,5 ml de água oxigenada 30% em porções de 1 ml, numa faixa de tempo de 10 minutos (CUIDADO! - a água oxigenada a 30% é extremamente corrosiva). Agite suavemente após cada adição. Uma agitação muito forte poderá facilitar a decomposição da água oxigenada, antes que seja utilizada na reação. Após adicionar todo o peróxido de hidrogênio, deixe em repouso por 10 min e depois aqueça em banho-maria até a efervescência cessar. Adicione 15 ml de ácido clorídrico concentrado. (CUIDADO! - O ácido clorídrico conc. é volátil e tóxico, devendo ser manipulado na capela). Mantenha a solução em banho-maria até que o volume se reduza a 1/3 do original. Note a formação de uma crosta na superfície. Continue o aquecimento por mais 10 min e depois resfrie a cápsula em um banho de água e a seguir em um banho de gelo. Separe, por filtração em funil de placa porosa, os cristais verdes formados. Lave com alguns ml de HCl conc., a frio e depois com 10 ml de álcool etílico gelado e seque ao ar com o auxílio de uma trompa de água. Guarde em dissecador.. b) Isômero cis Em uma cápsula de porcelana, dissolva um pouco (massa conhecida) da forma trans (obtida na parte a) numa quantidade mínima de água destilada e evapore em banho-maria até quase secura. Adicione novamente outra porção de água e evapore até a formação de uma solução viscosa. Resfrie a cápsula em banho de água e a seguir em banho de gelo. Filtre a mistura pastosa utilizando um funil de placa porosa e lave o sólido com uma quantidade mínima de água destilada gelada (apenas o suficiente para umedecer) e depois com álcool etílico gelado. Caso não seja possível filtrar, faça somente os testes com o composto pastoso mesmo.seque ao ar o solido violeta obtido. Faça a equação da reação e calcule o rendimento. Propriedades dos isômeros cis e trans 1- Adicionar um pouco de água e algumas gotas de AgNO 3 a cada isômero contido em um tubo de ensaio. Observe. 2- Adicione, num tubo de ensaio contendo uma solução do trans-co(en) 2 Cl 2 +, algumas gotas de nitrato ou perclorato de mercúrio (II) e compare com um branco contendo apenas o complexo nas mesmas condições. 3- Em um tubo de ensaio, dissolva em metanol uma pequena quantidade do isômero cis do complexo sintetizado e aqueça em banho de água durante alguns minutos. Observe. B - Preparação do trioxalocromato(iii) de potássio - {K 3 [Cr(C 2 O 4 ) 3 ]}. 3 H 2 O 19

4 Adicione 9 g de ácido oxálico a 20 ml de água na temperatura de cerca de 70 C. Agite bem até dissolver e adicione então, em pequenas porções, 3 g de dicromato de potássio. Se o dicromato estiver impuro, dissolva-o antes num mínimo de água quente e filtre a quente. Junte então o filtrado à solução da reação. Ao adicionar o dicromato ocorre forte efervescência. Após a reação (efervescência) ter se processado, ferva a solução resultante por 10 min. Adicione, então, 3,6g de oxalato de potássio. Deixe até que este se dissolva e depois resfrie a mistura à temperatura ambiente. Adicione depois 3 a 4 ml de etanol e continue o resfriamento em banho de gelo. Cristais azuis esverdeados se separarão da solução bem escura. Um pequeno volume adicional de álcool pode ser adicionado se houver dificuldade em iniciar a cristalização. Após 15 min, em banho de gelo, filtre os cristais em funil de placa porosa e lave com pequeno volume da mistura água-etanol (1:1) e finalmente com etanol puro e gelado. Faça a equação da reação e calcule o rendimento. Propriedades: 1- Ferva uma pequena quantidade do produto obtido com solução de NaOH. Identifique a solução e o sólido formado. 2- Os cristais do composto, quando bem formados, apresentam-se como prismas azuis monoclínicos e são fortemente dicróicos - sua solução aquosa parece azul esverdeada à luz solar difusa, mas se apresenta vermelho sob luz artificial. C - Preparação do tri-oxalato manganato(iii) de potássio - {K 3 [Mn(C 2 O 4 ) 3 ]}.3H 2 O Dissolva 10,5 g de ácido oxálico em 75 ml de água, num béquer de 250 ml. Aqueça a solução a C e adicione lentamente 2,1 g de permanganato de potássio. Quando a solução estiver incolor, adicione 2,3g de carbonato de potássio. Pode haver formação de um precipitado branco. Resfrie a solução a ~4 C, em banho de gelo e sal e adicione 50mL de água. Mantenha a temperatura entre 2 C e adicione 0,5g de permanganato de potássio, em pequenas porções. Filtre a solução em funil de placa sinterizada. Transfira o filtrado para um béquer de 250mL e resfrie em banho de gelo. Adicione 75 ml de etanol gelado e mantenha a solução resfriada e no escuro por duas horas. Filtre por sucção em funil de placa porosa, lavando o precipitado com etanol gelado e depois com acetona. Deixe secar por algum tempo no filtro. Guarde o produto obtido ao abrigo da luz. Faça a equação da reação e calcule o rendimento. Propriedades: 1- A 2 ml de uma solução a 1% do produto, adicione 2 ml de solução de KI 2%. Anote qualquer variação de cor. Adicione depois uma gota de solução de amido. 2- A 2 ml de uma solução a 1% do produto adicione algumas gotas de ácido sulfúrico 2,00 mol/l. Aqueça ligeiramente. 3- A 2 ml de uma solução a 1% do produto junte várias gotas de solução de CaCl 2-2,00 mol/l. Adicione 1 ml de solução de EDTA 0,10 mol/l e observe. VI) Referências Bibliográficas: 20

5 1- PEQ, Experiência em química, EDUSP-Editora Moderna, 1979, p F. Basolo e G.R. Pearson, Mechanism of inorganic reaction, John Wiley, NY, Técnica y síntese em química inorgânica, R.J.Angelici, Ed. Reverté, Inorganic Chemistry- Principles of structure and reactivity, J.E.Huheey, Harper e Row,