A Preparação do Triacetilaconitina de Alumínio

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Centro de Ciências Físicas e Matemáticas

Curso de Química Bacharelado

Preparação do Trisacetilacetonato de Alumínio (III)

Unidade Curricular: Química Inorgânica Exp. I Turma: 03205

Professor: José Roberto Bertolino

Nome dos componentes do grupo: Bruna Ribeiro Souza e Emanuela

Grechi Döll

NOTA:

SEMESTRE 2018/2

RESUMO

A síntese do trisacetilacetonato de alumínio (III) é realizada a partir de alumínio, proveniente do nitrato de alumínio nonahidratado e acetilacetona, que sofre uma desprotonação a partir do hidróxido de amônio formando o ligante acetilacetonato. Resfria-se a solução em banho de gelo, acelerando a formação do complexo, filtra-se para a obtenção do sólido, e seca-se em estufa. Dissolveu-se uma alíquota do composto em clorofórmio para verificar a pureza. Obteve-se um rendimento de 85% e um alto nível de pureza, considerado satisfatório para uma síntese em laboratório.

1. Introdução

Os compostos de coordenação são formados por um átomo metálico ou íon e um ou mais ligantes (átomos, íons ou moléculas). Compostos desta natureza envolvem os metais transição, formando os chamados complexos metálicos. A formação deste é comum com metais de transição d e f, devido às suas orbitais livres disponíveis para receber os elétrons das bases, espécie rica em elétrons, a qual denominamos de ligantes. Segundo Pauling, a formação de um complexo pode ser vista como uma reação ácido (metal central) – base (ligantes) de Lewis, formando-se uma ligação covalente coordenada entre as espécies (SHRIVER, 2003).

Pearson classificou ácidos e bases como "duros" ou "macios", esta definição veio da química de coordenação, onde percebeu-se que certos grupos de ligantes tinham preferência em reagir com alguns metais. Ele notou que os íons metálicos do tipo ácidos duros eram espécies pequenas, pouco polarizáveis com alta carga positiva e que preferiam ligantes também pequenos, que apresentavam baixa polarizabilidade e alta eletronegatividade os quais foram denominados de bases duras. Inversamente, os íons metálicos do tipo ácidos macios eram espécies maiores, mais polarizáveis com pequena carga positiva, e que preferiam ligantes também maiores, que apresentavam alta polarizabilidade e baixa eletronegatividade os quais foram denominados de bases macias (HUHEEY, 1993).

Dessa forma, Pearson sugeriu uma regra simples para a predição da estabilidade de complexos formados entre ácidos e bases: ácidos duros preferem se ligar a bases duras e ácidos moles preferem se ligar a bases moles (HUHEEY, 1993).

O alumínio, como cátion, é considerado um íon metálico duro, por ter um baixo raio atômico, e alto número de oxidação (3+). Ele possui número de coordenação quatro (raio iônico de 0,53 Å) ou seis (raio iônico de 0,68 Å), ou seja, o número de coordenação consiste no número de grupos que rodeiam um dado átomo ou íon num complexo ou cristal, sendo assim, o alumínio poderá adotar, respectivamente, a geometria tetraédrica ou octaédrica dependendo da quantidade de ligantes aos quais se ligará (RUBINI, 2002).

O ligante acetilacetonato (acac-), por sua vez, pode ser considerado como uma base dura, devido a sua eletronegatividade por possuir um elétron disponível. Sendo assim, um bom ligante com alumínio, uma vez que é preferencial e estável ter ligação entre um ácido duro e uma base dura.

O ligante acetilacetonato é proveniente da acetilacetona, quando este reage com hidróxido de amônio. Essa reação ocorre, pois a acetilacetona na sua forma enol é sensível ao pH do meio e ao aumentar o pH com NH4OH, a acetilacetona perde um de seus prótons para a base que se transforma em íon amônio. A reação portanto começa a deslocar para formar o íon acetilacetonato (forma enol) que possui ressonância de uma carga negativa entre os átomos de oxigênio.

O trisacetilacetonato de alumínio (III), também conhecido como Al(acac)3, é um com a fórmula Al(C5H7O2)3. Ele é um pó branco-amarelado cristalino. É difícil dissolver em água, mas é facilmente solúvel em vários solventes orgânicos e é estável no ar e na amônia (YOUNG, 1946).

A síntese do trisacetilacetonato de alumínio (III) é realizada a partir da acetilacetona (acac) que sofre uma desprotonação a partir do hidróxido de amônio (NH4OH) formando o acetilacetonato (acac-). Dessa forma, reage-se o acetilacetonato com o alumínio (III), o qual provém da dissociação do nitrato de alumínio, formando-se o complexo que tem uma geometria octaédrica, devido a hibridização do átomo central (sp³d²). Assim, o alumínio age como um ácido de Lewis e um ácido duro de Pearson, recebendo pares de elétrons do acetilacetonato, base de Lewis, e base dura de Pearson (SHIRODKLER, 2010).

Os ligantes que se coordenam através de dois átomos são chamados de bidentados, dessa forma, o ligante acetilacetonato (acac) é bidentado, se ligando ao metal

alumínio em ambos os seus oxigênios. Ligantes deste tipos também são chamados de “quelatos”. Neste caso, quando uma espécie central está ligada a um ligante bidentado ou polidentado, ocorre a formação de um anel envolvendo esse átomo central, como é mostrado na estrutura do composto (Figura 1) (SHRIVER, 2003).

Por fatores estatísticos, para cada entrada de um novo ligante o ligante conseguinte tem sua entrada dificultada. Porém, esse ligante possui o efeito quelato que promove uma estabilidade adicional, aumentando o conteúdo entrópico (aumento da desordem) do sistema. Sob o ponto de vista termodinâmico, o efeito quelato é determinado, principalmente, pelo aumento de entropia associada à formação desses compostos, contribuindo em sua estabilidade (SHRIVER, 2003).

Figura 1 - Estrutura do complexo tris acetilacetonato de alumínio (III).