Informe de Laboratorio

Trabajo Práctico Nº 7:

"Compuestos complejos"

Integrantes:

Romero Bucca, Viviana Valentina

Saidel, Daniel Alejandro

Stratta, Rafael Martín

Química General e Inorgánica

Facultad de Ingeniería Química

-12 de septiembre de 2001-

Objetivos del Trabajo Práctico

•        Comprobar cómo mediante la Teoría del Campo Cristalino .podemos caracterizar diferentes compuestos complejos.

•        Deducir la causa de la coloración de ciertos compuestos que poseen especies complejas y explicarlas según la teoría anterior.

Informe de resultados y conclusiones

I) Color en los compuestos complejos

1)

a)

Sustancia	Catión	Anión	Color	Nombre
[Cr(OH2)6]2(SO4)3.6H2O(s)	[Cr(OH2)6]3+	SO42-	Violeta intenso	Sulfato de hexaaquacromo (III) hexahidratado
NaCl(aq)	Na+	Cl-	Incoloro	Cloruro de sodio
K2SO4(s)	K+	SO42-	Blanco	Sulfato de potasio
[Cu(OH2)6]SO4(aq)	[Cu(OH2)6]2+	SO42-	Celeste	Sulfato de hexaaquacobre (II)
[Cu(NH3)4(OH2)2]SO4(aq)	[Cu(NH3)4 (OH2)2]2+	SO42-	Azul intenso	Sulfato de tetraamminadiaquacobre (II)
[CrCl2(OH2)4]Cl(aq)	[CrCl2(OH2)4]+	Cl-	Verde intenso	Cloruro de tetraaquadiclorocromo (III)
[Ni(OH2)6](NO3)2(aq)	[Ni(OH2)6]2+	NO3-	Verde pálido	Nitrato de hexaaquaníquel (II)
[Ni(NH3)6](NO3)2(aq)	[Ni(NH3)6]2+	NO3-	Violeta pálido	Nitrato de hexaamminaníquel (II)
Na2[CuCl4](aq)	Na+	[CuCl4]2-	Verde- amarillo	Tetraclorocuprato (II) de sodio
[Al(OH2)6](NO3)3(aq)	[Al(OH2)6]3+	NO3-	Incoloro	Nitrato de hexaaquaaluminio (III)
Na2[Zn(OH)4](aq)	Na+	[Zn(OH)4]2-	Incoloro	Tetraoxocincato (II) de sodio

b) La especie química responsable de la aparición del color es en general la especie compleja, actuando ya sea como catión o como anión. La mayoría de las especies complejas tienen color.

c)

Especie química	Color	Elemento metálico y configuración electrónica	Ligando
[Cr(OH2)6]3+	Violeta intenso	Cr (III); 3d3	H2O, neutro; monod.
[CrCl2(OH2)4]+	Verde intenso	Cr (III); 3d3	H2O,neut. Monod. Cl-, Aniónico monod.
[Cu(OH2)6]2+	Celeste	Cu (II); 3d9	H2O,neutro monod.
[Cu(NH3)4 (OH2)2]2+	Azul intenso	Cu (II); 3d9	NH3,neutro monod. H2O, neutro monod.
[CuCl4]2-	Verde-amarillo	Cu (II); 3d9	Cl-,aniónico monod.
[Ni(OH2)6]2+	Verde pálido	Ni (II); 3d8	H2O, neutro monod.
[Ni(NH3)6]2+	Violeta pálido	Ni (II); 3d8	NH3, neutro monod.

d) El color en los compuestos complejos con el mismo metal central está en función del ligando.

Como una conclusión general podemos decir que el color está función del elemento central, el ligando y la configuración electrónica en el nivel dⁿ con n0 o 10.

En los casos donde la configuración electrónica es d⁰ o d¹⁰ se observó que los compuestos eran incoloros:

Especie química	Color	Elemento metálico y configuración electrónica	Ligando
[Al(OH2)6]3+	Incoloro	Al (III); 3d0	H2O, neutro monod.
[Zn(OH)4]2-	Incoloro	Zn (II); 3d10	HO-, aniónico monod.

En complejos con niveles d totalmente vacíos o llenos no tienen color porque los electrones no pueden promoverse de un nivel a otro o porque no hay electrones.

2)

a)

Sustancia	Catión	Anión	Color	Nombre
K2CrO4(aq)	K+	[CrO4]2-	Amarillo intenso	Ión Tetraoxocromo (VI) de potasio
KMnO4(aq)	K+	[MnO4]-	Violeta intenso	Ión Tetraoxomanganato(VI) de potasio

b) La especie química responsable del color en los compuestos anteriores son las especies complejas.

c)

Especie química	Color	Elemento metálico y configuración electrónica	Ligando
[CrO4]2-	Amarillo intenso	Cr (VI); 3d0	O2-, aniónico Monod.
[MnO4]-	Violeta intenso	Mn (VII); 3d0	O2-, aniónico Monod.

Si uno toma en cuenta la configuración electrónica, la gráfica sería como la de color azul e indicaría que el compuesto es incoloro ya que no hay transición de electrones dentro del nivel d en el espectro visible.

En realidad, la gráfica que representa a los compuestos anteriores es la roja, ya que el ligando afecta la frecuencia de emisión de las ondas desplazando la zona de transaferencia de carga (TC) desde el espectro ultravioleta (UV) al visible. Como la zona de TC posee un pico de absorbancia muy alto, percibimos colores intensos.

II) Teoría del campo cristalino / espectros de absorción

1)

a) [Co(NH₃)₆]Cl_3(s) : Cloruro de hexaamminacobalto (III)

[CoCl(NH₃)₅]Cl_2(s) : Cloruro de pentaamminaclorocobalto (III)

b)

Especie compleja	Elemento central	Ligando(s)	índice de coordinación
[Co(NH3)6]3+	Co(III); 3d6	6NH3 (neutros, monodentados)	6 (por tener 6 ligandos monodentados
[CoCl(NH3)5]2+	Co(III); 3d6	Cl- (aniónico, monodentado); 5NH3 (neutros, monodentados)	6 (por tener 6 ligandos monodentados)

c) IC=6 Octaédrica

IC=6 Octaédrica

d) Debido a que los ligandos se acercan por los ejes x, y, z, se ven favorecidos energéticamente los orbitales dx²-y² y dz² produciéndose el desdoblamiento del nivel d. Los orbitales dx²-y² y dz² quedan con mayor energía que los orbitales dxy, dxz y dyz.

e) Configuración electrónica del elemento central: Co (III), 3d⁶:

(t_2g)⁶ (e_g)⁰

f) El cloruro de hexaamminacobalto (III) es de color anaranjado, y el cloruro de pentaamminaclorocobalto (III) es de color fucsia. Estas coloraciones se originan en el desdoblamiento del campo cristalino ya que se promueven electrones del nivel t_2g al nivel e_g, provocando picos en la zona visible (donde se producen las transferencias dd) de la gráfica del espectro de absorción.

Cuanto menor es el o, mas fácil es el traspaso de los electrones de un nivel a otro.

g) El spin es igual a cero (spin bajo) porque están todos los electrones apareados, y el dato del apéndice indica que se esperan dos bandas (picos) en el espectro visible para la configuración d⁶ (de forma octaédrica y spin bajo). Estas bandas representan a dos electrones que se excitan y se promueven dando color a la sustancia.

h) La serie espectroquímica (en base a la capacidad para originar desdoblamientos) es la siguiente:

El ordenamiento de los ligandos indica que en la gráfica el cloruro de pentaamminaclorocobalto (III) estrá mayormente desplazado hacia la izquierda que el cloruro de hexaamminacobalto (III). Es decir que la frecuencia del primero es más baja que la del segundo.

Los datos provistos por el docente son los siguientes:

Si bien los datos están en función de la longitud de onda, se puede realizar la gráfica en función de la frecuencia invirtiendo la gráfica original, ya que la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia .

2)

a)

Nombre	Fórmula	Elemento central	índice de coordinación	Ligando
Ion hexaaquacobalto (II)	[Co(OH2)6]2+	Co (II); 3d7	6	H2O,neutro, monod
Ion tetraclorocobaltato (II)	[CoCl4]2-	Co (II); 3d7	4	Cl-, aniónico, monod.

b) Ion hexaaquacobalto (II): IC=6
Octaédrica

Ion tetraclorocobaltato (II): IC=4 Tetraédrica

c) Ion hexaacuacobalto (II): Como los ligandos se unen por los eje, se ven favorecidos energéticamente los orbitales dx²-y² y dz², por lo tanto, el esquema será:

Ion tetraclorocobaltato (II): En este caso, el ingreso de los ligandos no de produce por los ejes, por lo tanto, el esquema es el opuesto del anterior, favoreciéndose los orbitales dxy, dxz y dyz:

Vemos que en la forma tetraédrica, la energía necesaria para promover un electrón es menor que en la forma octaédrica, es decir que: .

Los datos de bibliografía nos dicen que: .

d) Como , y la configuración electrónica del metal en ambos casos será:

[Co(OH₂)₆]²⁺:

(t_2g)⁵ (e_g)²

El valor del spin será: , es decir que posee propiedades magnéticas o es paramagnético.

[CoCl₄]^2-:

(e)⁴ (t₂)³

El valor del spin es: , es decir que es paramagnético.

e) En el caso del ion hexaaquacobalto (II), el color rosa pálido se debe a las transiciones d d, mientras que en el ion tetraclorocobaltato (II), el color azul intenso aparece porque aparte de producirse transiciones dd, la absorbancia aumenta al producirse un corrimineto en la zona de transferencia de carga desde el espectro UV cercano al espectro visible por poseer ligandos cloruros (que son de baja frecuenca según la serie espectroquímica).

III) Color de os compuestos complejos: (2° parte)

1)

1)

Formula	Nombre	Elemento central	Indice de coord..	Ligandos
[FeSCN(OH2)5]2+	Ión Pentaaquatiocianatohierro(III)	Fe(III) ; 3d5	6	H2O,neutro monod. SCN, aniónico Monod.

a)      Configuración electrónica del elemento central en estado basal: Fe(III)

(t₂g)³ (eg)²

El valor de spin es: S= 5.1/2=5/2. Es decir es una sustancia onfiguración

b)      onfiguración electrónica del elemento central en estado excitado: Fe(III)

((t₂g)² (eg)³)^*

El valor de Spin es: S= 3.1/2=3/2. Sustancia paramagnética

c)      La excitación desde el punto de vista de las transiciones es una transición doblemente prohibida. No debería esperarse una especie muy coloreada; ésta presentará un color pálido o será incolora debido al tipo de transición.

d)      El color rojo intenso de esta sustancia se puede justificar debido al corrimiento del espectro de la zona ultravioleta al visible causado por el ligando SCN^- (Tiocianato).

2)

Fórmula	Nombre	Elemento central	Indice de coord..	Ligandos
[Mn(OH2)6]2+	Ión Hexaaquamanganato(II)	Mn(II); 3d5	6	H2O, neutro, monod.

 a) Configuración electrónica del elemento central en estado basal: Mn(II)

(t₂g)³ (eg)²

El valor de spin es: S= 5.1/2=5/2. Sustancia paramagnética

 b) onfiguración electrónica del elemento central en estado excitado: Mn(II)

((t₂g)² (eg)³)^*

El valor de spin es: S=5.1/2=5/2. Es decir es una sustancia paramagnética.

c)      Desde el punto de vista de las transiciones es una transición doblemente prohibida. No presentaría color intenso, sino mas bien pálido o incoloro.

d) Es una sustancia incolora ya que no hay corrimiento del espectro al visible.