RELATRIO PARCIAL RESUMIDO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANADepartamento de Cincias Exatas DEXA /Curso de QumicaRelatrio Preparao de Cloreto de Pentaaminnitrocobalto (III)Aluno: Thiago Cerqueira

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANADepartamento de Cincias ExatasCurso de Licenciatura em QumicaAvenida Transnordestina, S/N - Novo Horizonte - Avenida Universitria, Mdulo 5, 44036-900, Feira de Santana, Bahia, BrasilDEXA

Qumica de Coordenao e de Materiais (EXA 450) 2014.1

Prof. Marcos Melo

Relatrio Preparao de Cloreto de Pentaaminnitrocobalto(III)

ALUNOS: Thiago C. Cerqueira e Juliana Oliveira

Julho-2014Feira de Santana-Bahia1. APRESENTAO

Este relatrio descreve as atividades desenvolvidas por Thiago Cerqueira e Juliana Oliveira, alunos do curso de qumica da Universidade Estadual de Feira de Santana, no mbito da disciplina experimental EXA-450-Qumica de Coordenao e de Materiais, durante o 1o semestre/2014, ministrada pelo Prof. Marcos Melo.Sero descritos os objetivos, a parte experimental, os resultados, os clculos, a discusso e as concluses referentes ao experimento intitulado de Preparao de Cloreto de Pentaaminnitrocobalto(III).

Feira de Santana, 22 de Julho de 2014 Thiago Cerqueira Juliana Oliveira2. INTRODUO TERICA

O cobalto (do alemo Kobold, duende, demnio das minas) um elemento qumico, smbolo Co, nmero atmico 27 (27 prtons e 27 eltrons) e massa atmica 59u (unidade de massa atmica), encontrado em temperatura ambiente no estado slido [1]. Historicamente, compostos de cobalto tm sido usados como pigmentos de vidros e cermicas. Existem registros de cermicas egpcias datadas em torno de 2600 A.C. e vidros iranianos em torno de 20 A.C. que continham pigmentos base de cobalto. Porm este elemento foi isolado somente em 1780, por T. O. Bergman. [2]O cobalto um metal duro, ferromagntico, de colorao branca azulada. Sua temperatura de Curie de 1388 K. Normalmente encontrado junto com o nquel, e ambos fazem parte dos meteoritos de ferro. um elemento qumico essencial para os mamferos em pequenas quantidades. O Co-60, um radioistopo, um importante agente no tratamento do cncer. O cobalto metlico normalmente constitudo de duas formas alotrpicas com estruturas cristalinas diferentes: hexagonal e cbica centrada nas faces, sendo a temperatura de transio entre ambas de 722 K. [1]O cobalto pertence ao grupo 9 da tabela peridica e est intimamente ligado ao desenvolvimento da qumica de coordenao. Foi atravs de complexos de cobalto que Alfred Werner desenvolveu parte de sua teoria, que sucumbiu com as hipteses de Jorgensen- Blomstrand. Quimicamente este elemento apresenta os estados de oxidao I, I, II, IV, V e VI, tendo como mais importantes os estados I e II. Os ons Co2+ so muito estveis e podem ser encontrados em vrios compostos simples, tais como CoCl2, CoSO4, CoCO3, sendo que todos os sais hidratados apresentam colorao rsea devido ao complexo [Co(H2O)6]2+ . J os ons Co3+ so bastante oxidantes e relativamente instveis. [3]Complexo um composto qumico formado pela adio de uma substncia simples, normalmente um on metlico que funciona como um receptor de eltrons com uma ou vrias molculas de outra substncia, chamada de ligantes bases de Lewis [4]. Praticamente todos os complexos de Co (I) possuem 6 ligantes dispostos em um arranjo octadrico. Muitos deles apresentam formas isomricas, sendo que os ligantes mais comuns so os doadores N (amnia, amina e amida). [3]De acordo com a TLV (Teoria de ligao de valncia) o cloreto de pentaaminclorocobalto(II) (figura 01) e o cloreto de hexaamincobalto(III) figura 02) so complexos de geometria octadrica cujo metal, Co3+ apresenta N.C(nmero de coordenao) igual a 6 hibridizao sp3d2, camada de valncia 3d6, sendo caracterizado como complexos de orbitais externos. [4]

Figura 01: Frmula estrutural do cloreto de pentaaminoclorocobalto(III)Figura 02: Frmula estrutural do cloreto de

hexaaminocobalto (III).

Complementando-se com a TCC (Teoria do campo cristalino), os ligantes do cloreto de pentaaminclorocobalto(III) e do cloreto de hexaamincobalto (III) so ligantes de campo fraco o que proporciona um baixo desdobramento de energia e, conseqentemente, caracterizado como um complexo de spin alto apresentado EC (Energia de Estabilizao do Campo Cristalino) igual a -2/5o ou -4 Dq (Figura 03). [4]

Figura 03: Remoo parcial da degenerao dos orbitais d do Co3+ em um campo octadrico.

Aplicaes dos complexos de cobalto:

Ligas metlicas: superligas usadas em turbinas de gs de avies, ligas resistentes a corroso, aos rpidos, carbetos e ferramentas de diamante. Ims do tipo (Alnico) e em cintas magnticas Catlise do petrleo e indstria qumica. Revestimentos metlicos por eletrodeposio devido ao seu aspecto, dureza e resistncia a corroso. Secante para pinturas: tintas e vernizes. Revestimento base de esmaltes vitrificados. Pigmentos: cobalto azul e cobalto verde. Eletrodos de baterias eltricas. Cabos de ao de pneumticos. O Co-60, radioistopo usado como fonte de radiao gama em radioterapia, esterilizao de alimentos (pasteurizao fria) e radiografia industrial para o controle de qualidade de metais (deteco de fendas). [1]A Qumica dos metais de transio, ou ainda a Qumica inorgnica dos elementos do bloco d est mais concentrada nos elementos quimicamente mais importantes, em nosso cotidiano ou ainda industrialmente. Nesta est includa uma parte dos elementos (metais) da primeira srie de transio outros da segunda srie e da terceira srie [4]A formao de complexos indispensvel para aumentar a seletividade de um grande nmero de reaes usadas em anlises e para identificaes e caracterizaes, a grosso modo. Do ponto de vista analtico importante porque as propriedades de um on metlico, incluso em um complexo, alteram total ou parcialmente, segundo a maior ou menor estabilidade do mesmo. Ao formar-se um complexo, os estados de oxidao anmalos so estabilizados, como ocorre com o cobalto (I) e aumenta o poder oxidante de certos ons, como ocorre com o cobre (I) em presena de cianeto, etc. [5]Complexao uma reao entre uma base de Lewis (ligante) e um cido de Lewis (on metlico). Dessa forma, o conceito mais adequado para um complexo o de uma espcie poliatmica, consistindo de um on metlico (cido de Lewis) e de um determinado nmero de ligantes (base de Lewis), circundando o on metlico [2]Ismeros tm a mesma frmula molecular, mas arranjos diferentes dos tomos. Para os complexos metlicos, destacam-se os ismeros de coordenao, os quais h diferenas na esfera de coordenao; ismeros de ligao, os quais a ligao entre o ligante e o metal envolve tomos diferentes; ismeros geomtricos, os quais mudam a posio dos ligantes; ismeros pticos so quando existem estruturas assimtricas em que uma imagem no espelho da outra [1]O metal cobalto ocorre na natureza associado ao nquel, arsnio e enxofre.[2]Os minerais mais importantes so CoAs2 (esmaltita) e CoAsS (cobaltita). um metal duro, branco-azulado e dissolve-se em cidos minerais diludos. Os estados de oxidao mais importantes so +2 e +3. O on [Co(H2O)6]2+ estvel em soluo, mas a adio de outros ligantes facilita a oxidao a Co3+. Por outro lado, o on [Co(H2O)6]3+ um agente oxidante forte oxidando H2O a oxignio e sendo reduzido a Co2+. Contudo, ligantes contendo tomos de nitrognio (como NH3 e Etilenodiamina, NH2CH2CH2NH2) estabilizam o estado de oxidao +3 em soluo aquosa.[2]As reaes de formao de complexos ocorrem pela substituio de molculas de gua por outros ligantes (molculas neutras: NH3, Etilenodiamina ou nions: Cl-, OH-, etc.) presentes na soluo, seguida geralmente pela oxidao do on Co2+. H uma reao inicial de substituio das molculas de gua e a seguir, o complexo formado oxidado pelo oxignio do ar ou ento pela ao da gua oxigenada. A reao do on [Co(H2O)6]2+ com amnia em excesso, na presena de catalisador (carvo ativado) leva a formao de [Co(NH3)6]3+ pela oxidao com o oxignio do ar. Na ausncia do catalisador e usando-se H2O2, obtm-se [Co(NH3)5(H2O)]3+, que por tratamento com HCl concentrado d o complexo, a partir do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 possvel substituir o ligante Cl- por NO2 para se obter os compostos isomricos nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 e nitrito [Co(NH3)5ONO]Cl2, respectivamente. Embora os complexos de cobalto(I) sejam caracteristicamente inertes, temperatura elevada algumas reaes de substituio podem ser razoavelmente rpidas [2]Os ismeros nitro e nitrito de cobalto de frmula [Co(NH3)5NO2]Cl2 pode ser primeiramente identificados e diferenciados por suas colorao. Onde o cloreto de pentaminitrocobalto(III), [Co(NH3)5NO2]Cl2, amarelo (amarelo-tijolo) o cloreto de pentaminitritocobalto(III), [Co(NH3)5ONO]Cl2, rseo (salmo). Qualquer tcnica que faa uso de luz (radiao eletromagntica) no intuito de medir concentraes de espcies qumicas e identific-las por seu comportamento caracterstico considerado como espectrofotometria. A luz atualmente descrita tanto como partcula como onda, que explica sucintamente o termo radiao eletromagntica (luz). Parmetros como comprimento de onda ( em nm) e frequncia ( em s-1 ou Hz) ou ainda nmeros de onda,quando se trabalha com a regio do infravermelho, definem o comportamento da radiao e tambm a energia desta. Esta relao pode ser vista na equao:E = h ou E = hc/ Onde h = a constante de Planck, 6,626 x 10-34 J.s. [2]A espectrometria de absoro molecular est baseada na medida de Transmitncia, T = P/Po ou de Absoro, A = -log(P/Po), Onde a varivel Po a radiao incidente e P a radiao transmitida. Das solues contidas na cubeta, que um recipiente transparente de caminho ptico definido (b = 1 cm no presente trabalho). A lei-limite de Lambert-Beer equaciona a relao entre A e T, bem como da dependncia com a concentrao do analito (c) na soluo contida na cubeta e seu caminho ptico (b). Esta relao est demonstrada na equao: [1]Analisando-se a frmula acima se obtm que quando A adimensional, a lei de Beer possui desvios, por exemplo, instrumentais, reais (altas concentraes e ndices de refrao) e qumicos, como o ajuste do pH, por isso esta considerada uma lei-limite [2]A espectrofotometria de absoro molecular no UV/Visvel pode confirmar o real comprimento de onda da absoro, que responsvel pela colorao do composto. J na espectrometria na regio do infravermelho possvel verificar os estiramentos e dobramentos das ligaes do metal e do ligante, logo para o composto obtido h distines nos estiramentos de NO2- e ONO-, em detrimento de sua estrutura correspondente.[2]

3. OBJETIVOS

- Observar e compreender as reaes presentes na sntese de compostos inorgnicos.- Sintetizar os complexo cloreto de pentaminnitritocobalto (III) a partir do [CoCl(NH3)5]Cl e principalmente cloreto de pentaminnitrocobalto (III), a partir do pentaminnitritocobalto (III) atravs da reao de substituio.

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1 MATERIAIS E REAGENTES

- Banho de Gelo;- Bquer de 200 mL;- Erlenmeyer de 100 mL ou 125 mL;- Placa de Aquecimento com agitador;- Papel de Filtro- Aparelhagem para Filtrao presso reduzida- Fita de indicador universal- Soluo de cido clordrico (HCl) 2M e 1:1 v/v ;- Soluo concentrada de NH3;- [CoCl(NH3)5]Cl2;- Soluo de NaNO2;- [Co(ONO)(NH3)5]Cl2- gua destilada;- lcool Absoluto;- ter etlico;

4.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

PARTE 1

1 Preparou-se 30 mL de uma soluo de HCl 2 molL-1;2 Preparou-se 10 mL de uma soluo de HCl 1:1 v/v;3 Deixou-se 100 mL de gua destilada em banho de gelo;4 Dissolveu-se 1,5100g [CoCl(NH3)5]Cl2 em uma mistura de 2,5 mL de soluo concentrada de NH3 e 20 mL de gua, contida em erlenmeyer de 125 mL, com agitao e aquecimento; 5 Filtrou-se a mistura contida o slido quente sob presso reduzida e utilizou-se o filtrado no prximo intem;6 Resfriou-se a soluo em banho de gelo, at a temperatura de 10C e adicionou-se 4 mL de uma soluo de HCl 2 mol L -1;7 Verificou-se o pH da soluo com fita indicador universal. Ajustou-se o pH para uma faixa de 6 a 7, gotejou-se a soluo de HCl mol L -1 ou de NH3 concentrada, conforme o caso;8 Adicionou-se 1,2566g de NaNO2 e agitou-se;9 Adicionou-se 2 mL de HCl 1:1 v/v. Agitou-se e deixou-se o erlenmeyer em banho de gelo por cerca de 10 minutos;10 Filtrou-se o slido obtido, sob presso reduzida e lavou-se com 10 mL de gua destilada gelada, em pores de 5 mL e , em seguida, com 15 mL de etanol e 5 mL de ter etlico;11 Secou-se o produto na estufa;12 Observou-se a cor do complexo formado recm-preparado. Verificou-se, se houve mudana de colorao;

PARTE 2

1 Adicionou-se 1,0012g de [Co(ONO)(NH3)5]Cl2, a uma mistura contendo 1,5 mL de soluo concentrada de NH3 em 10 mL de gua, contida em um bquer de 100 mL;2 Aqueceu-se at a ebulio;3 Esfriou-se a mistura em gua corrente e adicionou-se, lentamente, na capela, 10 mL de HCl concentrado;4 Transferiu-se o bquer para um banho de gelo. Deixou-se a mistura em repouso por 15 minutos. Observou-se a cor do material precipitado no bquer;5 Filtrou-se o slido obtido, sob presso reduzida e lavou-se com 15 mL de etanol e 5 mL de ter etlico. Deixou-se secar;

Tabela 1 Tabela de reagentes utilizados em todo o trabalhoReagentesEstrutura Molecular

Cloreto de pentaamincloro cobalto (III)[CoCl(NH3)5]Cl2

Soluo de Amnia ConcentradaNH3

ter EtlicoCH3CH2CHO

lcool absolutoCH3CH2OH

Cloreto de Cobalto Hexa Hidratado CoCl2.6H2O

Perxido de HidrognioNaNO2

cido Clordrico ConcentradoHCl

Cloreto de pentaaminnitrito cobalto (III)[Co(ONO)(NH3)5]Cl2

5. RESULTADOS

Tabela 2 Tabela dos resultados obtidos na parte (1)Substncias e Papel de FiltroMassas

[Co(NH3)5Cl]Cl21,5100g

NaNO21,2566g

Papel de Filtro0,9904g

Papel de Filtro + [Co(NH3)5(ONO)]Cl2 2,2340g

Papel de Filtro + [Co(NH3)5(ONO)]Cl2 Papel de filtro = 1,2436g massa total [Co(NH3)5(ONO)]Cl2

Tabela 3 Tabela dos resultados obtidos na parte (2)Substncias e Papel de FiltroMassas

[Co(NO2)(NH3)5]Cl21,0012g

Papel de Filtro-Parte 0,3699g

Papel de Filtro + [Co(ONO)(NH3)5]Cl21,3711g

Papel de Filtro + [Co(NO2)(NH3)5]Cl2 Papel de filtro = 1,0012g massa total [Co(NH3)5NO2]Cl2

Rendimento encontrado =63,62%

CALCULOS:

Massa total do [Co(NH3)5(NO2)]Cl2 :Massa do papel de filtro + massa do [Co(NH3)5 (NO2)]Cl2 = 1,3711gMTotal = (massa do papel de filtro + massa do [Co(NH3)5Cl]Cl2 ) massa do papel de filtro.MTotal = 1,3711g 0,3699g = 1,0012gMTotal = 1,0012g

Rendimento do [Co(NH3)5(NO2)]Cl2 : 1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2 ------ 1 mol [Co(NH3)5(NO2)]Cl2 250,28 g/mol -------- 260,83 g/mol 1,5736 -------- X X= 1,5736g ( massa esperada) 1,5736g--------100% 1,0012g--------x X= 63,62% (Rendimento)

6. DISCUSSOAps dissolver o [Co(NH3)5Cl]Cl2 em NH3, a amnia presente em soluo, por ser um ligante mais forte, se ligou ao cobalto dentro da esfera de coordenao no lugar do cloro, formando o on complexo [Co(NH3)6]3+(aq), sendo que quando se dissolveu o [Co(NH3)5Cl]Cl2 em soluo de amnia (NH4) em agitao e suave aquecimento , o que ocorre que a amnia garante que as cinco amnias que esto ligadas ao Co no complexo no iro se desprender ao fazer as adies seguintes de NaNO2 e HCl. Implica dizer que ao adicionar o (NaNO2)nitrito de sdio,seguido doHCl, a soluo foi colocada em banho de gelo por 1 minutos e ao retirar, observou-se a formao, do precipitado dos cristais de pentamimnitritocobalto(lll) (Ao se trocar os ligantes Cl- por ONO aumentamos o valor de o por isso a colorao varia de vinho quase marrom para laranja) [Co(NH3)5ONO]Cl2.Ao adicionar a soluo de Nitrito de sdio (NaNO2) o anion NO2-,se desprende do ction Na+ e se liga ao Co do complexo, substituindo o Cl-, deve-se destacar que o NO2- faz a ligao inicialmente atravs do O, formando [Co(NH3)5(ONO)]. Sem deixar de ressaltar que a colorao da soluo nos mostra que o NO2-(aq) se coordenou ao metal central via oxignio, por esse motivo a colorao marrom, caso fosse via nitrognio a colorao seria alaranjada.O HCl teve um papel importante nessa etapa, aps o mesmo ser adicionado ao erlenmeyer com a soluo, ele ocasionou uma melhor precipitao do complexo,pois quando o HCl adicionado o Cl- que tem carga negativa, se contrape a carga positiva 2+ formada no [Co(NH3)5(ONO)], como tambm teve um papel de deixar o meio da reao propcio a formar o nosso complexo com o NO2- coordenado ao metal via 1 dos oxignios, como era de se esperar.Pde-se observar tambm, que, aps o HCl ser adicionado, ocorreu a liberao de um gs branco, onde podemos identificar como sendo o NO2(g).Todo esse processo descrito cima pode ser representado em forma de equaes qumicas, como segue abaixo:[Co(NH3)5Cl]Cl2(s) + NH3(aq) [Co(NH3)6]3+(aq) + 3Cl-(aq)[Co(NH3)6]3+(aq) + NO2-(aq) + 2Cl-(aq) [Co(NH3)5NO2]+2 + NH3[Co(NH3)5NO2]+2(aq) + 2Cl-(aq) [Co(NH3)5NO2]Cl2

7. CONCLUSO De acordo com a prtica realizada, notou-se que se pode preparar um complexo a partir de outro complexo, onde as anlises da obteno do cloreto de pentaaminitrocobalto(III), foram bem sucedidas, embora o rendimento obtido foi de 63,62% tornando possvel a observao do procedimento em suas diferentes etapas, possibilitando as anlises necessrias e aperfeioando os conhecimentos a cerca das tcnicas e teorias utilizadas.Sendo assim, foi possvel a observao do procedimento em suas diferentes etapas, possibilitando as anlises necessrias e aprofundando os conhecimentos, atingindo o objetivo inicialmente proposto para a aula prtica. Atravs desta aula prtica foi possvel concluir aspectos relevantes a respeito da obteno dos complexos estudados, verificando a facilidade com que o metal analisado, o cobalto, se dispe para form-los. Esses complexos podem ser preparados pela oxidao de uma soluo de Co, na presena dos ligantes apropriados e. Vimos tambm que possvel substituir os ligantes de um complexo j formado.os ligantes que atravs da sua fora, passavam a fazer parte da esfera de coordenao do complexo assim como outros pelo motivo inverso deixavam de fazer parte. Experimentalmente, foi possvel analisar e comprovar um aspecto importante a ser considerado na preparao dos compostos de coordenao a possibilidade de formao de ismerosDesse modo cabvel ainda constatar que o presente experimento foi realizado dentro dos parmetros pr-estabelecido para a aula prtica e dessa maneira podemos explicar esse rendimento por alguns fatores que podem ter influenciado nos resultados obtidos, fatores esses que podem ser desde a perda significativa de material durante a filtrao, pelo fato de ter ficado amostra retida no erlenmeyer. Sem deixar de ressaltar que pelo fato de no ter secado ao ar livre acarretou a colocao diferente da esperada o rendimento mediano e por fim impreciso dos equipamentos e a inexperincia do operador mediante a natureza do experimento.

9. REFERNCIAS

1. [1] Lee, J.D Qumica inorgnica no to concisa / J.D. Lee; traduo da 5 ed. Inglesa: Henrique E. Toma, KoitiAraki, Reginaldo C. Rocha So Paulo: Blucher, 1999, Cap. 25, Pag. 397- 405 2. [2] SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH.Fundamentos de qumica analtica/traduo da 8 edio norte-americana. Editora Thomson3. [3] Cotton, F. A.; Wilkinson, G.; AdvancedInorganicChemistry, 5th ed., John Wiley& Sons: New York, 19884. [4] Brown; LeMay; Bursten; Qumica a Cincia Central, 9 ed; PEARSON.5. [5] Tabela Peridica dos elementos

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