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Compuestos complejos

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Química General e Inorgánica. Facultad de Ingeniería Química. Informe de resultados y conclusiones. Teoría del Campo Cristalino. Causa de la coloración de ciertos compuestos que poseen especies complejas. Configuración electrónica. Nivel electrónico.Teoría del campo cristalino / espectros de absorción. Color de os compuestos complejos.

Agregado: 21 de JULIO de 2003 (Por Michel Mosse) | Palabras: 1652 | Votar! | Sin Votos | Sin comentarios | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografías > Química >
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    Informe de Laboratorio

    Trabajo Práctico N 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]Cl3(s) : Cloruro de hexaamminacobalto (III)

    [CoCl(NH3)5]Cl2(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:

    (t2g)6 (eg)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 t2g al nivel eg, 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+:

    (t2g)5 (eg)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.




     
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