INTRODUÇÃO À TEORIA DE GRUPO

...

Isomeriacis-trans

A isomeria cis-trans ocorre principalmente em complexos com geometria quadrática e octaédrica. O cobre no estado de oxidação 2+ forma grande quantidade de compostos de coordenação, muitos dos quais são quelatos. A maioria dos compostos e complexos tetraédricos de Cu (II) apresenta uma estrututra octaédrica distorcida e são azuis ou verdes. A razãode a espécie octaédrica apresentar estadistorçãoé devidoaoefeitoJahn-Teller, presente em compostos com configuração eletrônica d9, que tem apenas um orbital para o qual o elétron pode ser promovido [3]. Essa distorção tetragonal não é favorecida, pois diminui a energia de ligação metal-ligante. Por outro lado, elas provocam um desdobramento secundário dos orbitais d, resultando em uma energia de estabilização extra para o complexo, conforme os ligantes segundo o eixo z estejam mais próximos, causando uma compressão, ou mais afastadoscausando um alongamento, sendo este últimomaiscomum [4]. A interação eletrostática enre os ligantes e os orbitais dx2-y2e dz2, neste, caso não será mais a mesma uma vez que dz2 tem uma forte componente segundo o eixo z, enquanto o dx2-y2 possui uma componente nula nessa direção, pois dispõe-se no eixo xy[4].Na prática realizada foram sintetizados doisisômeros geométricos, o cis e o trans-bisglicinato decobre(II). A glicina é o único aminoácido que não apresenta atividade óptica. A maioria das proteínas possui pequenas quantidades de glicina; este aminoácido, apesar de ser pequeno, é essencial aos seres vivos por atuar comoneurotransmissorinibitóriono sistemanervoso central [2].

2 OBJETIVOS

Preparar e caracterizar os isômeros geométricos cis e trans bis(glicinato) cobre(II). Utilizar a Teoria de Grupos para interpretar os espcetros de infravermelho e distinguir as formas isoméricas.

3 EXPERIMENTAL

3.1 Procedimentos

3.1.1 Síntese do acetato de cobre(II) monohidratado

Inicialmente pesou-se em uma balança analítica2.5032 g de Cu(SO4)•5H2O. Dissolveu-se a massa obtida, sob agitação magnética, em 50ml de água destilada, contidos em um béquer de 100 mL. O bequer contendo a solução foi colocadosobre a manta aquecedora e, mantendo uma agitação,aqueçeu-seesta solução até 40-50ºC, controlando-se a temperatura, tendo o cuidado para que esta não aumentasse e tornasse a coloração da solução escura. Usando um conta-gotas, adicionou-se hidróxido de amônio concentrado à solução anterior até obteruma coloração azul intensa. Adicionou-se 0,8005mg de deNaOH e agitou-se durante 5-10 minutos a uma temperatura de 55-60ºC. Nesta fase, observou-se um precipitado azul claro. Esfriou-se a solução até a temperatura ambiente e filtrou-se em seguida. Lavou-se o sólido com três porções de 20mL de água quente e transferiu-se o sólido para outro béquer, dissolvendo-o em uma mínima quantidade de ácido acético 20%. Filtou-se esta solução à vácuo, utilizando-se filtro quantitativo marca Quanty JP42-faixa azul.

3.1.2 Síntese do cis-bis(glicinato)de cobre (II) Utilizando-se uma balança analítica obteve-se uma massa de 0,5021g de acetato de cobre(II) monohidratado e dissolveu-se esta massa em 7.5 ml de água quente (70ºC). Em seguida adicionou-se 5 ml de etanol 95% quente (70-75ºC). Manteve-se esta temperatura, em um banho Maria. Em outro béquer dissolveu-se 0,37785g de glicina em 5ml de água quente. Em seguida, adicionou-se, gota a gota, esta solução de glicina dissolvida sobre a solução de acetato de cobre, mantendo-se agitação constante e vigorosa.Após o término da adição, parou-se a agitação e esfriou-se a solução até temperatura ambiente. Finalizou-se a precipitação em banho de gelo. Filtrou-se a vácuo e, utilizando 10ml de etanol gelado, lavou-se o precipitado obtido e secou-se com sucção.

3.1.3 Síntese de trans-bis(glicinato)cobre(II).

Colocou-se0,350g do isômero cis obtido em um vidro de relógio e colocou-se em estufa a 200-220ºC. Deixou-se esfriar até a temperatura ambiente.

3.1.4 Caracterização

Em um tubo de ensaio, preparou-se uma solução de glicinato de cobre (II). Para isso, dissolveu-se uma pequena porção dos cristais obtidos anteriormente em aproximadamente 5 ml de água. Adicionou-se5 gotas de solução 0,1 moI/L de hidróxido de sódio. Observou-se e anotou-se as transformações ocorridas.Repitiu-se o mesmo procedimento, utilizando o sulfato de cobre. Observou-se e anotou-se as transformações ocorridas. Em seguida, obteve-se o espectro na região do UV-Vis de uma solução de glicina, de sulfato de cobre (II) e glicinato de cobre (II) na janela de 200 a 600nm. E depois obteve-se o espectro na região do infravermelho do ligante, do sulfato de cobre (II) e glicinato de cobre (II) na janela de 200 a 4000 cm-1.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

O sulfato de cobre pentahidratado apresentou coloração azul quando foi dissolvido em água. Ao adicionar o NH3OH concentrado observou-se a formação de um precipitado de coloração clara, indicando a remoção de moléculas de água e a formação do hidróxido de cobre. O excesso de base, obtido com a adição de NaOH, levou à formação do complexo tetraaminocobre (II), evidenciado pela cor azul clara. Em seguida, ao adicionar o etanol notou-se a precipitação de um sólido fino e de aspecto azul, o acetato de cobre (ll) esse sólido foi levedo a estufa para secagem.As reações que acontecem dentro do bequer nessa fase podem ser demonstradas pelas equações abaixo:

Cu(SO4).5H2O(aq)+ 2NH4OH(aq)Cu(OH)2(aq) + (NH4)2 SO4(aq)+ 5H2O(aq) (3)

Cu(OH)2(aq) +(NH4)2SO4(aq) +2NH4OH(aq)  [Cu(NH3)4]SO4.H2O(aq) + 3 H2O(aq) (4)

[Cu(NH3)4]SO4.H2O(aq)+ 8 H2O(aq) + NaOH(aq)[Cu(NH3)4](aq) + NaSO4(aq)+ 9H2O(aq) + OH-(aq)(5)

A reaçãodiretadeacetato de cobre(II) comglicinaorigina umamistura de equilíbriodos doisisómeros geométricos. Oisómerocisprecipitamuitomais rápido, entãoeste é o únicoisômero obtido. O isômerotransfoiobtido a partir doscisporaquecimento. Asfórmulas6 e 7 ilustram as reações que ocorrem:

[(CH3CO2)2Cu. H2O]2 + 4 H2NCH2CO2H →2cis-Cu(gly)2.H2O+4CH3COOH (6)

cis-Cu(gly)2.H2O → trans-Cu(gly)2 (7)

O espectro UV-VIS obtido para a glicina, presente