Ligações Químicas em Complexos

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Os complexos têm a capacidade de trocar seus ligantes quando as condições do meio favorecem para tal, esta capacidade é denominada de labilidade. No que se referem aos aspectos cinéticos, os mecanismos de reação e outros fatores, como a energia de ativação, são determinantes nas velocidades de reação. Temos que, dependendo das velocidades das suas reações, as substâncias podem ser classificadas como inertes ou lábeis, em que quanto maior a velocidade de troca do ligante maior a labilidade do complexo.3

Além disso, as variações de energia livre são determinantes das constantes de equilíbrio e, em consequência disso, são usadas como critério para classificar os compostos de coordenação como sendo estáveis ou instáveis dessa forma, classificando também como inertes ou lábeis.3

Com relação à coloração dos complexos, ela pode ser explicada a partir da energia em determinado comprimento de onda que é absorvida por estes complexos. Temos que a luz branca é constituída pela soma de todos os comprimentos de onda do espectro visível, que vai de 380 à 720 nm aproximadamente.4 Quando a energia correspondente a algum desses comprimentos de onda é absorvida por um complexo para proporcionar transições eletrônicas, vemos a cor complementar àquela responsável pelo comprimento de onda absorvido.Por exemplo, o íon hexaaquotitânio(III), [Ti(H2O)6]3+, onde o íon metálico possui configuração eletrônica d1, absorve luz em 493 nm devido à transição d-d , na qual o elétron é excitado de um orbital t2g para outro orbitaleg.Como esta absorção ocorre na faixa espectral correspondente ao visível, o complexo será colorido, neste caso coloração é violeta. Os espectros de absorção de complexos que contém mais de 1 elétron d são mais complicados porque o número de transições é maior.5

Neste experimento temos como objetivo sintetizar dois complexos de níquel, calculando os rendimentos das reações e,em sequência, caracterizá-los e estudar suas características, como coloração, estabilidade e a labilidade, no caso em que ocorre a troca do ligante.

Metodologia

- PARTE A

Material necessário:

Béquer de 50 e de 100mL; proveta de 10, de 50 e de 100mL; bastão de vidro; tubos de ensaio (6) e suporte; conta-gotas; conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; kitassato; papel de filtro; trompa d'água); cápsula de porcelana grande (para banho degelo); balança; vidro de relógio; pisseta; centrífuga; gelo; frascos para guardar o produto obtido.

Reagentes e indicadores:

NiCl2.6H2O p.a.; NH3 conc. (d=0,91g/mL; 25-28 % em massa ou 15 mol/L); NH4Cl p.a.; álcool etílico; éter etílico; solução alcoólica de dimetilglioxima 1 % m/v; solução 0,10 mol/L de AgNO3 ; solução 3 mol/L de HNO3 ; solução 1,0 mol/L de NaOH; papel tornassol vermelho e azul. Procedimento:

Obtenção:

1. Preparar a solução amoniacal de NH4Cl da seguinte forma:

• Medir 2,5 mL de NH4OH conc. e colocar em um béquer;

• Dissolver NH4Cl pouco a pouco até saturar a solução;

• Transferir para uma proveta e completar o volume para 5 mL com NH4OH conc.

• Deixar esta solução em repouso até o momento do uso, tampada com um vidro de relógio.

2. Pesar 2,5g de NiCl2.6H2O, colocar em um béquer pequeno e adicionar água destilada gota-a-gota com agitação, em quantidade mínima, até dissolver todo o sal.

3. Adicionar gradualmente 12,5mL de solução concentrada de amônia. Neste ponto, a cor da solução deve mudar para azul.

4. Esfriar a solução em água corrente e adicionar 5 mL de solução amoniacal de NH4Cl preparada no início da aula. Deixar em repouso por 15 minutos em banho de gelo.

5. Filtrar os cristais obtidos utilizando filtração à vácuo e lavá-los usando uma porção de 5mL de NH4OH conc., seguida de pequenas porções de acetona.

• Secar os cristais o máximo possível no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando.

• Depois de secos, pesar os cristais obtidos. Anotar o resultado.

• Calcular o rendimento prático da obtenção.

Caracterização do [Ni(NH3)6]Cl2

Preparar uma solução (ou suspensão) aquosa do complexo para caracterizar os componentes do produto obtido e fazer, em tubos de ensaio, as reações indicadas a seguir.

Identificação de Ni2+(aq)

• Aquecer em banho Maria (~80-90°C) cuidadosamente 10 gotas da solução estoque do composto, esfriar e verificar se o meio está básico, com papel tornassol vermelho. Adicionar 3 gotas de solução alcoólica de dimetilglioxima. Observar e anotar o resultado.

• Adicionar gotas de solução 3 mol/L de HNO3 à solução anterior até observar o desaparecimento do precipitado rosa. Adicionar solução de NH4OH conc. e observar.

Identificação do Cl-(aq)

• Colocar 5 gotas da solução estoque do composto em um tubo de ensaio e adicionar 3 gotas de solução de AgNO3 0,10 mol/L. Observar e anotar o resultado. Centrifugar, desprezar o sobrenadante e adicionar ao resíduo 10 gotas de NH3 conc. Observar e anotar o resultado.

• Acidular a solução do item anterior com HNO3 3 mol/L, verificando a acidez com papel tornassol azul. Observar e anotar o resultado. Identificação de NH3

• Colocar 5 gotas da solução estoque do composto em um tubo de ensaio e aquecer cuidadosamente em banho-maria. Aproximar à boca do tubo de ensaio uma tira de papel tornassol vermelho umedecida com água destilada. Observar e anotar o resultado.

- PARTE B

Material necessário:

O material necessário para esta parte do experimento é a mesmo da PARTE A.

Reagentes e indicadores [Ni(NH3)6]Cl2; etilenodiamina 98%; NH3 conc. (d = 0,91g/mL; conc. = 25-28 % em massa ou 15 mol/L); acetona. Procedimento:

Obtenção:

1. Para a preparação do cloreto de tris(etilenodiamino)níquel