PRÁTICA 11_ SÍNTESE DO CLORETO DE PENTAMINCLOROCOBALTO(III) - [Co(NH3)5Cl]Cl2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL
Instituto de Química e Biotecnologia - IQB
Química Licenciatura
Andréia Leodório Guarino
Déborah Marcela da Silva
Isabelle Alves de Amorim
Núbia Cristiane P. da Silva
PRÁTICA 11: SÍNTESE DO CLORETO DE PENTAMINCLOROCOBALTO(III) -
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Relatório de aula prática entregue à disciplina de
Química Inorgânica 1, ministrada pelo professor Mário
Meneghetti e pela professora Simoni Meneghetti, como
requisito para obtenção parcial de nota no curso de
Licenciatura em Química da Universidade Federal de
Alagoas.
Maceió
2019
1 - INTRODUÇÃO
O metal cobalto ocorre na natureza associado ao níquel, arsênio e enxofre. Os
minerais mais importantes são CoAs2 (esmaltita) e CoAsS (cobaltita). É um metal duro,
brancoazulado e dissolve-se em ácidos minerais diluídos. Os estados de oxidação mais
importantes são +2 e +3. O íon [Co(H2O)6] 2+ é estável em solução, mas a adição de outros
ligantes facilita a oxidação a Co3+. Por outro lado, o íon [Co(H2O)6]3+ é um agente oxidante
forte oxidando H2O a oxigênio e sendo reduzido a Co2+. Contudo, ligantes contendo átomos
de nitrogênio (como NH3 e etilenodiamina = NH2CH2CH2NH2) estabilizam o estado de
oxidação +3 em solução aquosa. As reações de formação de complexos ocorrem pela
substituição de moléculas de água por outros ligantes (moléculas neutras: NH3,
etilenodiamina, etc. ou ânions: Cl- , OH- , etc.) presentes na solução, seguida geralmente pela
oxidação do íon Co2+.
Há uma reação inicial de substituição das moléculas de água e a seguir, o complexo
formado é oxidado pelo oxigênio do ar ou então pela ação da água oxigenada. A reação do
íon [Co(H2O)6]2+ com NH3 em excesso, na presença de catalisador (carvão ativado) leva a
formação de [Co(NH3)6] 3+ pela oxidação com o oxigênio do ar. Na ausência do catalisador
e usando-se H2O2, obtém-se [Co(NH3)5(H2O)]3+, que por tratamento com HCl concentrado dá
o complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2.
Portanto, a reação de formação de [Co(NH3)6]3+ resulta da troca de moléculas de água
por moléculas de NH3 no complexo octaédrico [Co(H2O)6]2+ , com posterior oxidação a Co3+
na presença de catalisador, conforme a reação: 4[Co(H2O)6]2+ + 4NH4+ + 20NH3 + O2 →
4[Co(NH3)6]3+ + 26H2O O complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 é um composto cristalino, de cor
violeta-avermelhado, com estrutura octaédrica, pouco solúvel em água fria, etanol e éter. Este
composto decompõe-se acima de 150o C liberando NH3(g). A obtenção pode ser feita por
diversos processos, partindo por exemplo, de CoCl2.6H2O, ou então dos complexos de Co3+
como [Co(NH3)5CO3]NO3. A equação da reação a partir de CoCl2.6H2O pode ser escrita:
2CoCl2.6H2O(aq) + 2NH4Cl(aq) + 8NH3(aq) + H2O2(aq) → 2[Co(NH3)5Cl]Cl2(s) + 14H2O(l).
Um aspecto importante a ser considerado na preparação dos compostos de coordenação é a
possibilidade de formação de isômeros. Compostos de coordenação podem apresentar vários
tipos de isomeria: geométrica, óptica, de ligação, de ionização, etc..
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Assim, complexos octaédricos de Co3+ como os íons [Co(en)2Cl2]+ e [Co(NH3)4Cl2]+
apresentam isomeria geométrica enquanto que o íon [Co(en)3]3+ apresenta isomeria óptica.
Como exemplos de isômeros de ligação podem ser relacionados os complexos
[Co(NH3)5NO2]2+ e [Co(NH3)5ONO]2+, em que o íon NO2- coordena-se, no primeiro caso,
pelo átomo de nitrogênio e no segundo, pelo átomo de oxigênio.
2 - PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS, RESULTADOS E DISCUSSÕES
Em um béquer pequeno, adicionou-se 1,25 g de NH4Cl, o qual foi dissolvido em 7,5
mL de NH4OH concentrado. A solução foi transferida para uma cápsula de porcelana. Em
seguida, foi adicionado à solução, em pequenas porções e sob agitação contínua, 2,5 g de
CoCl2.6H2O. Ainda sob agitação, a solução recebeu 3 mL de água oxigenada 30%. Após
cessada a efervescência, adicionou-se, na capela, 7,5 mL de HCl concentrado. A mistura foi,
sob agitação constante para evitar a cristalização do sal nas bordas do recipiente, aquecida em
banho-maria até que seu volume fosse reduzido pela metade. Depois de aquecida, a mistura
foi submetida a resfriamento em banho de gelo por alguns minutos. Depois de resfriada, a
mistura foi filtrada à vácuo, deveria ter sido lavada com pequenas porções de água gelada,
mas não foi. Para a lavagem utilizou-se álcool etílico e éter. Após a lavagem dos cristais, no
próprio funil e com o sistema de vácuo funcionando, esses foram secos e, depois da secagem,
foram pesados.
O rendimento da reação foi calculado.
Quando o cloreto de amônio foi dissolvido em hidróxido de amônio concentrado
houve resfriamento, o qual se deu devido a reação ser endotérmica. Essa diluição formou uma
solução tampão, a qual tem a função de evitar que o cobalto precipite na forma de hidróxido.
Após a adição do CoCl2, a solução foi escurecendo até apresentar uma cor marrom café.
Quando a água oxigenada foi adicionada, percebeu-se efervescência. O H2O2 é adicionado
para mudar o estado de oxidação do cobalto, indo de 2+ para 3+, possibilitando a formação
do complexo com a coordenação de amônia que se deseja. A efervescência se dá porque o
peróxido de hidrogênio, por ser agente redutor, oxida cedendo elétrons para o cobalto,
fazendo com que o oxigênio perca elétrons, partindo do estado de oxidação -1 para 0, seu
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estado elementar. Como o oxigênio no estado fundamental encontra-se na forma de gás, ele é
eliminado causando a efervescência.
Quando a solução concentrada de HCl é adicionada, a solução apresenta coloração
roxa. O ácido é adicionado para que a se tenha em solução maior concentração de Cl-. Após
aquecida, a solução apresenta coloração azul escuro. Essa mudança de cor (de roxo para azul)
se dá quando o complexo de cobalto coordenado com seis moléculas de água, o qual possui
cor roxa devido a essas moléculas, substitui suas moléculas de água por moléculas de amônia,
gerando um complexo de amina e cobalto, o qual tem coloração azul.
O resfriamento possibilitou a formação dos cristais, pois baixas temperaturas favorece
a formação do complexo. Os cristais foram lavados a fim de garantir sua pureza. A lavagem
com água gelada, a qual não foi realizada, deveria ter sido realizada porque, como a formação
do complexo acontece a baixas temperaturas, a temperatura da água garantiria que ele não
fosse solubilizado e perdido. As lavagens que foram feitas, realizadas com álcool etílico e
éter, ambos polares, são realizadas pois os solventes também não solubilizam o complexo e,
além disso, interagem com íons que podem estar presentes na solução em volta dos cristais
ajudando, assim, a purificá-los.
A equação abaixo descreve o processo final de obtenção do complexo.
2CoCl2.6H2O(aq) + 2NH4Cl(aq) + 8NH3(aq) + H2O2(aq) → 2[Co(NH3)5Cl]Cl2(s) + 14H2O(l)
O filtro de papel foi pesado, tendo massa de 0,2264 g. O sistema filtro + cristais foi
pesado, tendo massa igual a 2,1150 g. A equação abaixo demonstra a massa dos cristais.
m([Co(NH3)5Cl]Cl2) = 2, 1150𝑔 − 0, 2264 𝑔
m([Co(NH3)5Cl]Cl2) = 1, 8886 𝑔
Portanto, foi obtido um total de 1,8886 g de [Co(NH3)5Cl]Cl2. Os cálculos abaixo
demonstram o rendimento da reação.
2CoCl2.6H2O(aq) + 2NH4Cl(aq) + 8NH3(aq) + H2O2(aq) → 2[Co(NH3)5Cl]Cl2(s) + 14H2O(l)
Respectivas massas (g):
475,8496 g + 106,9832 g + 136,2696 g + 34,0158 g → 500,8970 g + 252,2212 g
Temos, então, para a massa de complexo esperada ao final da reação:
(CoCl2.6H2O) ([Co(NH3)5Cl]Cl2)2, 5 𝑔 ×
500,8970𝑔([𝐶𝑜(𝑁𝐻3)5𝐶𝑙]𝐶𝑙2)
475,8496𝑔(𝐶𝑜𝐶𝑙2.6𝐻2𝑂) = 2, 6315 𝑔
Assim, considerando as quantidades de reagentes adicionados, esperava-se um total
de 2,6315 g de[Co(NH3)5Cl]Cl2 produzidos. No entanto, obteve-se 1,8886 g do complexo.
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Para o rendimento, temos:
𝑅𝑒𝑛𝑑. %. = 1,8886 𝑔2,6315 𝑔 × 100%
𝑅𝑒𝑛𝑑. %. = 71, 77%
Dessa forma, o rendimento da reação foi de 71,77%.
Como citado anteriormente, baixas temperaturas são favoráveis a esse complexo.
Considerando que a temperatura do laboratório onde a prática foi realizada não é tão
favorável assim e que a lavagemcom água gelada não foi feita, parte do complexo pode ter
sido perdida em decorrência de sua degradação térmica.
3 - REFERÊNCIAS
YALA, J.D.; BELLIS., V.M ., Química Inorgânica Experimental. Universidade
Federal de Minas Gerais – ICEX. 2003. Pg 18 a 25.
LEE,J.D., Química Inorgânica não tão Concisa. Tradução 5ª ed. Inglesa – São
Paulo Blucher, 1999.
GIESBRECHT, E. e cols. - Experiências em Química - Ed. Moderna, 1979. 3.
BRAUER, G. - Química Inorgânica Preparativa.- Ed. Reverté S.A, 1958.
PORTALSEER.UFBA.BR. APRENDENDO QUIMICA DE COORDENAÇÃO
ATRAVÉS DA SINTESE DO CLORETO DE PENTAMINOCLOROCOBALTO (III).
Disponível em:
<https://portalseer.ufba.br/index.php/anaiseneq2012/article/viewFile/7454/5276>. Acessado
em: 26/03/2019.
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https://portalseer.ufba.br/index.php/anaiseneq2012/article/viewFile/7454/5276
4 - FLUXOGRAMA
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