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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO DO SUL CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA INSTITUTO DE QUÍMICA BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA
THAISA DE SOUZA CONTAR
Preparação do complexo cloreto de hexaaminoníquel(II) [Ni(NH3)6]Cl2
Relatório referente às aulas práticas de Química Inorgânica II realizadas em 14 e 21 de Maio de 2013 sob orientação do Prof. Dr. Gleison Antônio Casagrande.
Campo Grande Maio/2013
Preparação do complexo cloreto de hexaaminoníquel(II) – [Ni(NH3)6]Cl2
THAISA DE SOUZA CONTAR
Relatório de Aula Prática
Resumo:
Este
trabalho
teve
como
objetivo
sintetizar
um
complexo
de
hexaaminoníquel(II), caracteriza-lo por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho e ponto de fusão. As cores visualizadas ao longo da prática foram exatamente aquelas esperadas, de acordo com a literatura. A espectroscopia na região do infravermelho conseguiu ilustrar muito claramente as ligações existentes na molécula do complexo, deixando de mostrar apenas a ligação Ni-N, presente em frequencias ausentes do gráfico construído. O ponto de fusão encontrado foi de 138ºC, não tendo sido comparado à literatura. Apesar de todas as etapas da prática terem corrido de maneira satisfatória, o objetivo principal do trabalho, que foi a síntese do complexo de hexaaminoníquel(II), apresentou baixo rendimento (40%), podendo ser explicado por um erro técnico logo no início do experimento.
Campo Grande Maio/2013
Sumário
1. Introdução ............................................................................................................. 4
2. Material e Métodos ............................................................................................... 5 2.1. Material ..................................................................................................... 5 2.2 Reagentes ................................................................................................. 5 2.3. Procedimento .......................................................................................... 5
3. Resultados e Discussão ...................................................................................... 7
4. Conclusões .......................................................................................................... 10
Referências Bibliográficas ..................................................................................... 11
1. Introdução
Os metais de transição possuem forte tendência a formar complexos com outros íons e/ou moléculas. Geralmente os complexos formados são coloridos, e muito mais estáveis do que os seus sais (ATKINS, 2001). O metal níquel é moderadamente abundante e produzido em grandes quantidades. Nos compostos simples, é predominantemente iônico e bivalente, existindo como Ni(II) na maioria de seus complexos. São comumente quadrado planares ou octaédricos (LEE, 1991). O íon Ni(II), em solução aquosa, encontra-se coordenado a moléculas de água em uma geometria octaédrica, formando o íon complexo [Ni(H 2O)6]2+, de cor verde. Em muitos casos, a formação de outros complexos ocorre através de reações de substituição das moléculas de água por outros ligantes (moléculas neutras: NH 3, etilenodiamina; ou ânions: Cl-, OH-). A reação de formação do complexo cloreto de hexaaminoníquel(II), [Ni(NH3)6]Cl2, resulta da troca de moléculas de água por moléculas de amônia, no complexo octaédrico [Ni(H 2O)6]2+: [Ni(H2O)6]2 (aq) + 6NH3 (aq) → [Ni(NH3)6]2+ (aq) + 6H2O (l) NiCl2.6H2O(s) + 6NH3(aq) → [Ni(NH3)6]Cl2(s) + 6H2O(l) O cloreto de hexaaminoníquel (II), é um sólido formado por cristais de cor azul-violeta, com estrutura cristalina cúbica, solúvel em água e em solução aquosa de amônia, mas insolúvel em amônia concentrada, álcool etílico e éter. Assim, o objetivo deste experimento é sintetizar um complexo de níquel (II), bem como caracteriza-lo por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho e ponto de fusão.
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2. Material e Métodos
2.1. Material − Balança analítica; − Papel de filtro; − Espátula; − Bastão de vidro; − Béquer de 100mL; − Béquer de 50mL; − Vidro de relógio;
2.2. Reagentes − NH4OH; − NH4Cl; − NiCl2.6H2O; 2.3. Procedimento experimental Inicialmente, foi preparada uma solução amoniacal de NH 4Cl da seguinte forma: foi dissolvido um pouco de NH 4Cl em 2,5 mL de NH4OH dentro de um béquer, até que a solução fosse saturada. Após, a solução foi transferida para uma proveta e seu volume foi completado para 8mL com NH4OH concentrado. A solução foi deixada em repouso até o momento de seu uso. A um béquer pequeno foi adicionado 1,247g de NiCl 2.6H2O, sal previamente pesado em balança analítica. Em seguida, foi adicionada uma mínima quantidade de água até que o sal fosse totalmente dissolvido. A este béquer foram adicionados, gradualmente, 5 a 6 mL de solução concentrada de amônia, levando a solução para banho de gelo. Após o processo de resfriamento da solução, foram adicionados 2,5 mL de solução amoniacal de NH 4Cl.
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A solução foi deixada em repouso em banho de gelo por 15 minutos. Os cristais foram filtrados através de filtro à vácuo e lavados com o auxílio de solução de NH4OH concentrada, seguida de pequenas porções de álcool e éter. O processo de filtração à vácuo continuou até que os cristais estivessem relativamente secos, sendo deixados em repouso por uma semana até que estivessem completamente secos. Após este período, os cristais foram pesados em balança analítica para posterior cálculo de seu rendimento. Após pesagem, uma pitada do material foi separada para que pudesse ser fundida em Aparelho de Ponto de Fusão e outra pequena quantidade foi levada a um espectrômetro para geração de espectro na faixa do infravermelho.
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3. Resultados e Discussão
A mistura de NiCl2 e água conferiu coloração verde esmeralda para a solução. A adição de amônia, proveniente da solução amoniacal, alterou a coloração para azul/violeta. A alteração na cor se dá pelo aumento/diminuição do comprimento de onda que, por definição, é a distância entre dois máximos de uma onda medido em alguma unidade de comprimento. Assim, a alteração da configuração e/ou conformação de uma molécula resulta na alteração do comprimento de onda e, consequentemente, na coloração do composto. A adição de solução NH 4OH concentrada ao filtrado conseguiu capturar vestígios do cloreto de níquel. A adição de álcool serviu para baixar a temperatura da solução, dificultando sua dissolução e, assim, evitando perdas. Já a adição de éter serviu para precipitar possíveis complexos que ainda estariam em solução. O repouso de uma semana completou a cristalização do complexo, permitindo o cálculo do rendimento da síntese. A partir da massa do cloreto de níquel (1,247 g), da massa molar do cloreto de níquel (237,59 g/mol) e da massa molar do complexo de níquel (231,59 g/mol), foi possível calcular a massa teórica do complexo: 237,59 g/mol NiCl2 ––––––– 231,59 g/mol [Ni(NH3)6]Cl2 1,247 g NiCl2 ––––––– x x = 1,22 g [Ni(NH3)6]Cl2 Conhecendo-se a massa teórica do complexo de níquel (1,22 g), e a massa do complexo sintetizado (0,492 g), foi possível calcular o rendimento da síntese: 1,22 mg [Ni(NH3)6]Cl2 ––––––– 100% 0,492 mg [Ni(NH3)6]Cl2 ––––––– ŋ ŋ = 40,33%
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O ponto de fusão encontrado para este complexo foi de, aproximadamente, 138ºC. Infelizmente, não foram encontrados valores de ponto de fusão para o complexo sintetizado em livros/artigos científicos, não sendo possível realizar sua comparação. O espectro infravermelho foi registrado na região de 4000 a 500 cm -1, conseguindo ilustrar as ligações existentes na molécula do complexo. Apenas a ligação entre o metal central e os ligantes principais (Ni-N) não foi visualizada no espectro, uma vez que essa ligação ocorre em regiões de mais baixas frequencias do que aquelas apresentadas no espectro: 440~240 cm -1, em média. O espectro de infravermelho, apresentado na Figura 1, gerou as bandas das ligações apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1. Frequências vibracionais (cm-1) do hexaaminoníquel(II) n° de ondas (cm-1)
Atribuições
Vibração
3341
ν N–H
axial - simétrico
1991
δH–N–H
angular - rocking
1620
δN–H
angular - scissoring
1413
δH–N–H
angular - scissoring
676
νH–N–H
angular - rocking
440~240
δ Ni – N
angular - assimétrico
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1. Introdução
Os metais de transição possuem forte tendência a formar complexos com outros íons e/ou moléculas. Geralmente os complexos formados são coloridos, e muito mais estáveis do que os seus sais (ATKINS, 2001). O metal níquel é moderadamente abundante e produzido em grandes quantidades. Nos compostos simples, é predominantemente iônioco e divalente, existindo como Ni(II) na maioria de seus complexos. São comumente quadrado planares ou octaédricos (LEE, 1991). O íon Ni(II), em solução aquosa, encontra-se coordenado a moléculas de água em uma geometria octaédrica, formando o íon complexo [Ni(H 2O)6]2+, de cor verde. Em muitos casos, a formação de outros complexos ocorre através de reações de substituição das moléculas de água por outros ligantes (moléculas neutras: NH 3, etilenodiamina; ou ânions: Cl-, OH-). A reação de formação do complexo cloreto de hexaaminoníquel(II), [Ni(NH3)6]Cl2, resulta da troca de moléculas de água por moléculas de amônia, no complexo octaédrico [Ni(H 2O)6]2+: Figura 1: Espectro de infravermelho do complexo hexaaminoníquel(II)
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4. Conclusões O
objetivo
deste
experimento
foi
sintetizar
um
complexo
de
hexaaminoníquel(II), bem como caracteriza-lo por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho e ponto de fusão. Os objetivos do experimento foram concluídos com êxito. As cores visualizadas ao longo da prática foram exatamente aquelas esperadas, de acordo com a literatura, sendo essa alteração das cores decorrente da alteração nos estados de oxidação do metal de transição do complexo sintetizado. O espectro de infravermelho O rendimento do experimento (40%) é considerado baixo. Foi possível encontrar apenas um fator que pudesse ter influenciado este baixo rendimento: o aspecto do cloreto de níquel hexahidratado. Logo no início do experimento, onde era indicado que se adicionasse uma quantidade mínima de água ao cloreto de níquel, apenas para sua dissolução, foi adicionada uma quantidade significativa suficiente para que o sal ficasse embebido em água. Esse erro provavelmente interferiu na síntese do hexaaminoníquel(II).
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Referências Bibliográficas
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 2ª Ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. EBBING, D. D. General Chemistry. 4ª Ed. Massachusetts: Houghton Mifflin, 1993. LEE, J.D. Química Inorgânica não tão Concisa. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1999. RAMOS, J. M., CRUZ, M. T. M., COSTA JR, A. C., VERSIANE, O., e SOTO, C. A. T. Fourier transform infrared spectrum: Vibrational assignments using density functional theory and natural bond orbital analysis of the bis(guanidoacetate)nickel(II) complex. In: ScienceAsia 37: 247–255. 2011.
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