Síntese do trioxalatocromato (iii) de potássio

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Relatório de química inorgânica sobre a síntese do trioxalatocromato (III) de potássio

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Síntese do trioxalatocromato (iii) de potássio

  1. 1. CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE QUÍMICA DISCIPLINA DE QUÍMICA INORGÂNICA II A Síntese do trioxalatocromato (III) de potássio Discentes: Luciana Natália Cividatti Renato Cesar de Souza Docente: Prof. Dr. Bernard J L Gardes Londrina 2006
  2. 2. INTRODUÇÃO O oxalato (C2O4)2- tem a propriedade de formar sais insolúveis com diversos cátions que possuam carga (2+), e apresenta também uma certa facilidade em formar complexos. Geralmente aparece formando 2 ligações com o mesmo cátion, como por exemplo no K3[Cr(C2O4)3] – trioxalatocromato(III) de potássio. O ânion oxalato, além de apresentar-se na forma bidentada, pode também se apresentar como ligante unidentado e possui ainda a possibilidade de atuar como ponte de ligação. No caso do trioxalatocromato, o Cr3+ possui uma configuração d3, e por estar ligado ao oxalato, que é um ligante de campo fraco, resulta numa configuração de spin baixo”. Sendo assim a um octaedro sem deformação e paramagnético com μs= 3,9μB. Vários íons metálicos trivalentes formam complexos, com o ligante bi dentado oxalato, de fórmula geral Alk3M(C2O4)3. Esses complexos são similares em várias propriedades. Eles são bastante solúveis em água, ionizam para dar álcalis complexos e íons oxalato, e apresentam formas cristalinas similares. Em 1912, Werner conseguiu isolar o isômero óptico do complexo trioxalatocormato (III) de potássio. Desde então, tem sido feitas várias tentativas para se obter isômeros ópticos de outros sais complexos de oxalato similares ao obtido por Werner, e na maioria das vezes, tem-se obtido sucesso. Foram encontrados isômeros ópticos dos seguintes íons metálicos ligado ao oxalato: Cromo, cobalto, ferro, alumínio, ródio, irídio e gálio. As propriedades térmicas de complexos de oxalato vêm sendo extensivamente estudadas. Tem-se descoberto que a natureza do íon metálico central influencia não apenas na desidratação, mas também na decomposição dos complexos anidros. Alem do mais, a estabilidade dos complexos anidros depende também do cátion central: a estabilidade térmica diminui assim que a afinidade eletrônica do íon metálico central aumenta. Complexos metálicos com o ligante oxalato têm chamado bastante atenção hoje em dia devido aos vários tipos de grupos moleculares que apresentam magnetização espontânea. Essas substâncias ferro magnética apresentam ligações
  3. 3. bi- ou tri- dimensional, as quais são agrupadas com íons de metais de transição ligados via ligante bi dentado oxalato. QUESTÕES Indicar o(s) elemento(s) oxidado(s) e reduzido(s) nesta síntese. O carbono é o elemento oxidado e o crômio é o elemento reduzido como segue abaixo: Semi-reação de oxidação: C2O4 2+ 2 CO2 + 2 e- (C3+ é oxidado a C4+) Semi-reação de redução: Cr2O7 2- + 14 H+ + 6 e- 2Cr3+ +7 H2O (Cr6+ é reduzido a Cr3+) Reação global: 3 C2O4 2- + Cr2O7 2- + 14 H+ 6 CO2 + 2 Cr3+ + 7 H2O Escrever as equações químicas das reações desenvolvidas durante a preparação deste composto. 2 K2C2O4·H2O 4 K+ + 2 C2O4 2- + 7 H2O 7 H2C2O4·2 H2O 14 H+ + 7 C2O4 2- + 14 H2O K2Cr2O7 2K+ + Cr2O7 2- 3 C2O4 6 CO2 + 6 e- Cr2O7 2- + 14 H+ + 6 e- 2 Cr3+ + 7 H20 2 Cr3+ + 12 H2O 2 [Cr(H2O)6]3+ 2 [Cr(H2O)6]3+ + 6 C2O4 2- + 6 K+ 2 K3[Cr(C2O4)3]·3 H2O + 6H2O Reação global: 2K2C2O4·H2O + 7H2C2O4·2H2O + K2Cr2O7 2K3[Cr(C2O4)3]·3H2O + 6CO2 + 17H2O
  4. 4. RENDIMENTO Inicialmente foram utilizou-se 3,0013 g (0,0163 mols) de oxalato de potássio (K2C2O4·H2O) para reagir com 7,0220 g (0,0557 mols) de ácido oxálico dihidratado (C2H2O4·2H2O) e 2,5100 g (0,0085 mols) de dicromato de potássio (K2Cr2O7). Seriam necessários 0,05705 mols de ácido oxálico para reagir com o oxalato de potássio, mas temos apenas 0,0557 mols de ácido oxálico, sendo assim, estequiometricamente, o ácido oxálico é o reagente limitante da reação. Sabendo-se que os pesos moleculares do K2C2O4·H2O, C2H2O4·2H2O e do K2Cr2O7 são respectivamente 184,24 g.mol-1, 126,07 e 294,18 g.mol-1 e que para cada sete mols de C2H2O4·2H2O consumido há a formação de um mol de K3[Cr(C2O4)3]·3H2O (487,402 g.mol-1), temos que: Massa inicial de C2H2O4·2H2O: 7,0220 g 1 mol de C2H2O4·2H2O = 126,07 g de C2H2O4·2H2O 7,0220 g x (1 mol / 126,07 g) = 0,0557 mols de C2H2O4·2H2O 0,0557 mols de C2H2O4·2H2O  0,0159 mols de K3[Cr(C2O4)3]·3H2O Rendimento esperado: 1 mol de K3[Cr(C2O4)3]·3H2O = 487,402 g de K3[Cr(C2O4)3]·3H2O 0,0159 mols x (487,402 g / 1 mol) = 7,7497 g de Na3 [Co(NO2)6] Rendimento obtido: Massa obtida pelo experimento de K3[Cr(C2O4)3]·3H2O = 6,9235 g 6,9235 g x (100% / 7,7497 g) = 89%
  5. 5. INTERPRETAÇÃO DO ESPECTRO DE INFRAVERMELHO FIGURA 1. Espectro de Infravermelho do trioxalatocromato (III) de potássio. A partir do espectro de infravermelho do complexo sintetizado fez-se uma análise das bandas apresentadas pelo mesmo para que se pudesse caracteriza-lo como segue: Banda Freqüência teórica Freqüência prática Banda característica 1 1708 cm-1 1704 cm-1 Vibração de alongamento assimétrica (CO) - na(CO). 2 1684 cm-1 1681 cm-1 Vibração de alongamento assimétrica (CO) - na(CO). 3 1387 cm-1 1401 cm-1 Vibração de alongamento simétrica (CO) e vibração de alongamento (CC) - ns(CO) + n(CC) 4 1253 cm-1 1250 cm-1 Vibração de alongamento simétrica (CO) e deformação dentro do plano (O-C=O) - ns(CO) + d (O-C=O) 5 893 cm-1 909 cm-1 Vibração de alongamento simétrica (CO) e deformação 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
  6. 6. dentro do plano (O-C=O) - ns(CO) + d (O-C=O) 6 810 cm-1 818 cm-1 Deformação dentro do plano (O-C= O) e vibração de alongamento (MO) - d(O-C=O) + n(MO) 7 595 cm-1 598 cm-1 Água cristalizada 8 543 cm-1 545 cm-1 Vibração de alongamento (MO) e vibração de alongamento (CC) - n(MO) + n(CC) 9 485 cm-1 492 cm-1 Deformação do anel e deformação dentro do plano (O-C=O) – Def. do anel + d(O-C=O) 10 415 cm-1 417 cm-1 Vibração de alongamento (MO) e deformação do anel - n(MO) + Def. do anel INTERPRETAÇÃO DO ESPECTRO VISÍVEL 0,05 0,00 -0,05 -0,10 -0,15 -0,20 -0,25 -0,30 1 2 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Absorvância Comprimento de onda / nm FIGURA 2. Espectro vísivel do trioxalatocromato (III) de potássio. a) Atribuição de bandas: v1= 570 nm = 570 x 10-9 m = 570 x 10-7 cm = 17544 cm-1 v2= 420 nm = 420 x 10-9 m = 420 x 10-7 cm = 23810 cm-1
  7. 7. Transições 4T1 4A2 → 17544 cm-1 4T2 4A2 → 23810 cm-1 v2/v1 = 1,36 b) Cálculo de B (utilizando o Diagrama de Tanabe Sugano) Cr3+ : d3 C2O4 2- : Ligante de campo fraco L=3 2s+1=4 - termo 4F Δo/B = 29 E/B1=29 B1= 605 cm-1 E/B2=41 B2 = 581 cm-1 B = 593 cm-1 c) Cálculo de Δo Δo teórico: Conforme a tabela de valores representativos de Δo para vários íons metálicos e grupos ligantes deduzidos dos dados do espectro, Δo = 17000 cm-1; e conforme a tabela de parâmetros para estimulação empírica de Δo e B para várias combinações dos grupos ligantes e íons metálicos Δo = 16660 cm-1. Sendo assim temos que: 16160 cm-1 < Δo < 17500 cm-1 Como Δo /B = 29, e considerando-se B = 593 cm-1: Δo = 17197 cm-1 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
  8. 8. N. RAJIC.; D. STOJACOVIK. On the Termal Decompositions of the Trivalent Trioxalato Complexes of Al, Cr, Mn, Fe and Co. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 63, p. 191-195, 2001. F. A. LONG. The Exchange of Oxalates of some Complex Trioxalate Ions of Trivalent Metals. p. 1353, 1941. BASOLO, F.; JOHNSON, R. Coordenation chemistry, the chemistry of metal complexs. Califórnia: W. A. Benjamim, 1964. 127p. NAKAMOTO, K. Infrared and ramam spectro of inorganic and coordenation compounds. 4.ed. USA: Wiley-Interscience Plubication, 1986. OHLWEILWER, O. A. Química inorgânica. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, 1971. 639-646p. SEMICHIN, V. Práticas de química geral inorgânica. São Paulo: Editora Mir Moscovo, 1979. 205-207 e 332-334p.

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