Complexo Metálico

...

- Tubo 4: Foi adicionado uma gota de solução saturada de tiocianato de amônio, agitou-se e em seguida foi comparado com o tubo 1.

- Tubo 5: Foi adicionado dez gotas de sulfato de sódio a solução e assim como nos outros tubos este também foi comparado com tubo 1.

Sistema Cu+/NH3

Colocou-se em um tubo de ensaio cinco gotas de solução de sulfato de cobre, em seguida foi adicionado uma gota de solução de amônia, agitamos e observamos. Logo depois, continuou-se a adicionar, gota a gota de solução de amônia (7 gotas), até o precipitado ser dissolvido. Posteriormente, foi adicionado gotas (3 gotas) de solução de ácido sulfúrico até que ocorresse uma transformação.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

1-Sistema de Fe3+ / SCN-

- Sulfato férrico e tiocianato de amônio

Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 4]

Fe(SCN)2+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 5]

Fe(SCN)2+ + SCN- Fe(SCN)3[pic 6]

O experimento consistiu em acrescentar uma gota de solução 0,1 M de sulfato férrico e 6 gotas de solução 0,1 M de tiocianato de amônio a um tubo de ensaio contendo 1,0 mL de água destilada, para que se observasse a mudança visualmente perceptível causada pelas reações descritas acima.

A solução apresentou intensa coloração vermelha em consequência da reação de complexação entre o íon metálico (Fe3+), atuando como um ácido de Lewis, dissociado do sulfato férrico e o íon tiocianato (SCN-), sendo uma base de Lewis, advindo da dissociação do tiocianato de amônio formando um composto não-dissociado de cor vermelha: Fe(SCN)3. Tendo como referência as constantes Kf apresentadas abaixo, é possível analisar a estabilidade dos complexos formados em cada etapa, como consequência da energia envolvida na ligação metal-ligante:

Kf1= [Fe(SCN)2+]/ [Fe3+]. [SCN-]= 200

Kf2= [Fe(SCN)22+]/ [Fe(SCN)2+]. [SCN-]= 20

Kf3= [Fe(SCN)3]/ [Fe(SCN)2+]. [SCN-]= 3,2

De acordo com as equações supracitadas, observa-se que as constantes de formação (Kf) são definidas pela razão entre a concentração do íon complexo metálico e as concentrações dos íons metálicos e dos íons ligantes livres, portanto, quanto maior o valor de Kf, maior a estabilidade do complexo formado. No então experimento, as constantes decaíram ao longo das três etapas de complexação, logo, é válido afirmar que a estabilidade de cada complexo formado é decrescente, sendo a formação com tiocianato de ferro (III), responsável pela coloração vermelha, a menos estável.

- Sulfato férrico, tiocianato de amônio com reações a parte

Tubo

Cor da solução

Equação de formação do complexo

1

Vermelha alaranjada

Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 7]

2

Transparente

NaCl Na+ + Cl-[pic 8]

Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 9]

Fe(SCN)2+ + NaCl FeCl3 + Na+ + SCN-[pic 10]

3

Quase a mesma cor do tubo 1 (vermelho)

Fe2(SO4)3 2 Fe3+ + 3 SO42-[pic 11]

Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 12]

4

Um vermelho mais intenso do que o do tubo 1

NH4SCN SCN- + NH4+[pic 13]

Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 14]

5

Transparente

Na2SO4 2Na+ + SO42-[pic 15]

Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+[pic 16]

Fe(SCN)2+ + Na2SO4 Fe2(SO4)3 + 2Na+ + SCN-[pic 17]

A mudança de cor das soluções pode ser explicada de acordo com os princípios de Le Châtelier, os quais afirmam que, se um equilíbrio for perturbado externamente, o sistema ajusta-se de forma a minimizar a ação dessa perturbação. No experimento realizado, a perturbação advém do aumento ou diminuição das concentrações de um dos íons.

Após o procedimento b (em materiais e métodos), foi verificada uma maior mudança na coloração dos tubos 2 e 5. Após a adição de NaCl e NaSO4, a cor vermelha da solução desapareceu, deixando-a transparente. Tal mudança pode ser explicada pela adição íons cloreto (tubo 2) e íons sulfato (tubo5) que quando dissociados na solução ligam-se ao Fe3+ no lugar do tiocianato formando cloreto férrico e sulfato férrico respectivamente. Assim, ocorre desfavorecimento da reação de formação do complexo Fe(SCN)2+ uma vez que os íons ferro estão sendo consumidos impedindo que se linguem aos íons tiocianato, deslocando o equilíbrio de formação do complexo para a esquerda. Outro fator pertinente é o baixo kf do complexo, responsável por indicar baixa estabilidade desta espécie.

A alteração de cor apresentada pelo tubo 4 ocorre devido a uma perturbação no equilíbrio, a qual pode ser explicada pelo excesso dos íons tiocianato, resultante da dissociação do NH4SCN adicionado à solução. Em resposta à perturbação, certa quantidade de íons Fe3+ reagem com os íons SCN- adicionados, deslocando o equilíbrio para a direita e induzindo a formação do complexo Fe(SCN)2+. Logo, a coloração vermelha da solução se torna mais intensa. O mesmo efeito ocorre no tubo 3, embora o deslocamento para a direita ocorra como consequência da adição de Fe3+.

2. Sistema Cu2+/NH3

Ao adicionar o equivalente a uma gota de solução de amônia, hidróxido de amônio, ocorre o surgimento de um precipitado azul de um sal básico de cobre, consequência da reação dos íons sulfato com os íons Cu2+, formando Cu(OH)2 .CuSO4.

CuSO4 Cu2+ + SO42-[pic 18]

NH4+(aq)