Relatório prática 11 - Sintese e Estudo Complexo

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Alagoas
Instituto de Química e Biotecnologia
Laboratório de Química Inorgânica
Júlio César Felix da Silva
Larissa Ramos dos Santos Moura
Prática 11: Síntese e estudo do equilíbrio químico entre os complexos [Co(H2O)6]2+ e [Co(Cl)4]2-
MACEIÓ
2023
Júlio César Felix da Silva
Larissa Ramos dos Santos Moura
Prática 11: Síntese e estudo do equilíbrio químico entre os complexos [Co(H2O)6]2+ e [Co(Cl)4]2-
Relatório de aula prática apresentado ao Curso de Graduação em Química Tecnológica e Industrial, da Universidade Federal de Alagoas, como requisito para a obtenção parcial da nota da disciplina de Laboratório de Inorgânica, ministrada pelo Prof. Mario Roberto Meneghetti.
MACEIÓ
2023
Sumário
Resumo	4
Introdução	5
Objetivos	6
Experimental	7
Vidrarias, materiais e reagentes	7
Procedimento experimental	8
Fluxograma	9
Resultados e Discussões	11
Conclusão	14
Referências Bibliográficas	15
Resumo
O experimento realizado visava o estudo e análise de reações que envolvem a formação compostos de coordenação, como também da síntese e estudo do equilíbrio químico entre os complexos [Co(H2O)6]2+ e [Co(Cl)4]2-, a fim de se obter uma maior compreensão das propriedades dos complexos, como seu número de coordenação, cor de um complexo, princípio de Le Chatelier.
Introdução
Um complexo é uma espécie formada por um átomo ou íon central de metal que se ligam a outros íons ou moléculas por meio de ligações covalente coordenadas. Um composto de coordenação é um composto eletricamente neutro em que um dos íons presente tem que ser um complexo. Historicamente, considerava que era formada por doação de par de elétrons, onde os doadores geralmente são os ligantes e os aceptores os metais. Um complexo é uma combinação de ácido e base de Lewis, o ácido seria o átomo metálico central e a base os ligantes. O átomo doador seria o átomo da base que forma a ligação ao átomo central e o átomo receptor é o átomo metálico ou íons.
O princípio de Le Chatelier é descrito como “quando se aplica uma força em um sistema em equilíbrio, ele tende a se reajustar procurando diminuir os efeitos dessa força”, reforça que quando alteramos um sistema em equilíbrio, ele buscará adquirir um novo estado que anule essa perturbação. Assim, existe um deslocamento do equilíbrio, buscando um novo equilíbrio que favorecerá um dos sentidos da reação em questão. Favorecendo o lado direito há a formação de mais produtos, o lado esquerdo formação de reagentes. 
Existem três fatores que provocam essas alterações, eles são: concentração, pressão e temperatura. O aumento da temperatura, tem-se o equilíbrio deslocado para a reação endotérmica (absorção de calor). E com a diminuição da temperatura o equilíbrio é deslocado para o sentido da reação exotérmica (liberação de calor). No caso do aumento da concentração, a reação será deslocada no sentido direto, pois para atingir um novo equilíbrio o sistema terá que gerar mais produtos. Com a diminuição, a reação será deslocada no sentido esquerdo gerando mais reagentes.
Objetivos
✓ Observar reações que envolvem o equilíbrio químico de compostos de coordenação de Cobalto;
✓Calcular o valor de 10 Dq para os complexos [Co(H2O)6]2+ e [Co(Cl)4]2- ;
✓ Verificar experimentalmente o princípio o princípio de Le Chatelier nas reações entre compostos de coordenação;
✓ Relacionar a força do ligante segundo a série espectroquímica;
✓ Avaliar o efeito da temperatura e da concentração no equilíbrio químico entre os complexos [Co(H2O)6]2+ e [CoCl4]2-.
Experimental
Vidrarias, materiais e reagentes:
	· Béquer (250 mL)
	· Ácido clorídrico conc. HCl
	· Bastão de vidro
	· Cloreto de cobalto (CoCl2.6H2O)
	· Pipeta de Pasteur
	· Cloreto de sódio sólido
	· Provetas
	· Solução de nitrato de prata
	· Papel filtro
	· Banho maria
	· Espátula - 
	· Água gelada / banho de gelo
	· Pisseta
	· 
	· Termômetro
	· 
	· 
	· 
	· 
	· 
	· 
	· 
	· 
	· 
Procedimento experimental
1ª Etapa: Síntese do [Co(H2O)6]Cl2 
a) Pesar 0,125 g de cloreto de cobalto CoCl2.6H2O em três béqueres distintos.
b) Dissolver em 1,5 mL de água destilada a massa de cloreto de cobalto dos três béqueres e adicionar à solução em três tubos de ensaio. 
c) Reserve essas soluções e enumere os tubos (tubo 1, tubo 2 e tubo 3).
2ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio por efeito da concentração 
a) Aos tubos 2 e 3 adicionar 2 mL de ácido clorídrico concentrado. Observe bem a mudança de cor. 
b) Adicione 1,0 mL de água destilada nos tubos 2 e 3 indicado no item anterior, e agite bem os tubos até que a solução se torne violeta. Observe a diferença entre as cores do tubo 1 com a exibida pelos tubos 2 e 3.
c) Ao tubo 2 adicione porções de cloreto de sódio e agite a solução com o auxílio de um bastão de vidro (cada porção equivale a uma espátula) até observar alteração de cor da solução. Observe novamente a diferença entre as cores do tubo 1 com a exibida pelos tubos 2 e 3. 
3ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio por efeito da temperatura e reversibilidade da reação
a) Em um béquer de 200 mL prepare um banho de gelo (ou água bem gelada) e coloque o tubo 3 em contato. Aguarde e observe a mudança de cor.
b) Aguarde a solução do tubo 3 (descrita no item a) atingir uma temperatura próxima da ambiente. Em seguida, em um béquer de 200 mL com água quente (aquecida em trono de 60 ° C no agitador magnético com aquecimento ou num banho maria - usar um termômetro para conferir a temperatura) adicione o tubo 3. Aguarde e observe a mudança de cor.
c) Retire o tubo 3 da solução quente e espere novamente atingir a temperatura ambiente. Adicione o tubo 3 novamente no banho de gelo. Aguarde e observe a mudança de cor.
4ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio da concentração, com a adição de nitrato de prata (AgNO3) 
Retire o tubo 3 do banho de gelo (item c da 3ª etapa) e espere novamente atingir a temperatura ambiente. Adicione ao tubo 3 algumas gotas de uma solução de nitrato de prata (AgNO3) 0,5 mol/L até observar a formação de precipitado e alteração de cor. Aguarde e observe a mudança de cor.
Fluxogramas
1ª Etapa: Síntese do [Co(H2O)6]Cl2
Béquer (3)
				
 0,125 de CoCl2.6H2O (3)
 1,5 mL de H2OEnumerar
Passar cada um p/ um tubo de ensaio
			2ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio por efeito da concentração
Tubos 2 e 3
				
 2 mL de HCl conc.Comparar tubo 1 com 2 e 3
Observar
 1 mL de H2O
Agitar
Observar mudança de cor e comparar
.Tubo 2
							 Porções de NaCl
Agitar com bastão de vidro
.
3ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio por efeito da temperatura e reversibilidade da reação
Béquer 200 mL
					
 Água bem gelada
 Tubo 3 em contato
				 Observar alteração de cor
			
Atingir T° próxima ao ambiente
				 Água quente (~60°C)
			
Observar
Retirar e atingir T° ambiente
				 
			Banho de gelo
4ª Etapa: Etapa: Deslocamento de equilíbrio da concentração, com a adição de nitrato de prata (AgNO3)
Tubo 3
					
 Gotas de AgNO3 0,5 mol/L
				 Observar precipitado e coloração
			
Resultados e Discussões
1ª etapa: Síntese do [Co(H2O)6]Cl2 
Ao adicionar água destilada no cloreto de cobalto houve a formação do complexo cloreto de cobalto:
Assim, se caracterizou um complexo de cor rosa avermelhada. O excesso de moléculas de água favorece a formação do íon hexaaquacobalto (II), [Co(H2O)6 ]2+, 
2ª etapa: Deslocamento do equilíbrio por efeito da concentração
Aos tubos que foram adicionados ácido clorídrico concentrado houve uma mudança de coloração rapidamente para azul. Isso ocorreu devido um excesso de íons cloreto, formando o íon tetraclorocobalto (II), [CoCl4]-2:
 ROSA AZUL 
Voltando a adicionar mais água na solução, a mesma voltou a coloração rosada, pois têm-se o excesso de moléculas de água. Nos dois casos os íons estão em equilíbrio, logo, coexistem na solução e reagem constantemente transformando-se um no outro. Porém, as condições que irão definir serãonesse caso a concentração que levará ao deslocamento do equilíbrio.
A adição do cloreto de sódio aumenta a concentração do íon cloreto, desloca o equilíbrio, e leva a uma coloração mais rosa (quase roxa).
3ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio por efeito da temperatura e reversibilidade da reação
Ao aquecer o tubo, a solução novamente voltou a ser azul, devido a deslocação do equilíbrio na reação endotérmica, absorvendo calor. Ao resfriar o tubo, a solução volta a ser rosa deslocando mais uma vez o equilíbrio liberando calor, sendo então uma reação exotérmica.
Tanto a alteração pela mudança de concentração quanto a da temperatura é explicado pelo princípio de Le Chatelier, diz que qualquer perturbação causada em um sistema em equilíbrio, o mesmo irá deslocar para minimizar os danos provocados pela mesma. Pela variação de temperatura, ao aumentar leva a uma maior energia disponível favorecendo reações endotérmicas, em contrapartida se diminuir favorece reações exotérmicas; da mesma forma ocorre com a concentração dependendo do sistema.
4ª Etapa: Deslocamento de equilíbrio da concentração, com a adição de nitrato de prata (AgNO3)
Ao acrescentar nitrato de prata, os íons Ag+ irão precipitar o Cl-, o que leva a um deslocamento de equilíbrio. Para recuperar o equilíbrio, a reação irá se deslocar no sentido direito favorecendo a formação de mais íons Cl-, e com foi visto anteriormente, a solução fica rosa.
	SOLUÇÃO
	COR
	OBSERVAÇÃO
	Cor inicial das soluções dos tubos 1, 2 e 3
	Rosa
	Excesso de moléculas de água
	Cor da solução do tubo 2 e 3 ao adicionar HCl
	Azul
	Deslocamento de concentração favorecendo o íon cloreto
	Cor da solução do tubo 2 e 3 ao adicionar água
	Rosa
	Deslocamento da concentração 
	Cor da solução do tubo 2 ao adicionar NaCl
	Rosa mais escuro
	Deslocamento de concentração favorecendo o íon cloreto
	Cor da solução do tubo 3 na solução gelada
	Rosa
	Deslocamento do equilíbrio, reação exotérmica
	Cor da solução do tubo 3 na solução quente
	Azul
	Deslocamento do equilíbrio, reação endotérmica
	Cor da solução do tubo 3 ao retornar à solução gelada
	Rosa
	Deslocamento do equilíbrio, reação exotérmica
	Cor da solução do tubo 3 ao adicionar AgNO3
	Rosa mais claro
	Formação de precipitado, aumento da concentração do íon cloreto
	SOLUÇÃO
	COR
	OBSERVAÇÃO
	Cor inicial das soluções dos tubos 1,2 e 3
	
	
	Cor da solução do tubo 2 e 3 ao adicionar HCl
	
	
	Cor da solução do tubo 2 e 3 ao adicionar água
	
	
	Cor da solução do tubo 2 ao adicionar NaCl
	
	
	Cor da solução do tubo 3 na solução gelada
	
	
	Cor da solução do tubo 3 na solução quente
	
	
	Cor da solução do tubo 3 ao retornar à solução gelada
	
	
	Cor da solução do tubo 3 ao adicionar AgNO3
	
	
Conclusão
Diante dos resultados obtidos em laboratório e descritos neste relatório, foi possível verificar que os complexos [Co(H2O)6]2+ e [Co(H2O)6]2- seguem os princípios de Le Chatelier sobre equilíbrio químico, onde as diferente variações de concentração e temperatura resultaram no deslocamento químico, podendo ser perceptíveis a nível macroscópico. Fora possível observar também como os complexos são influenciados pela variação de temperatura e a mudança de cores evidencia esse processo de deslocamento do equilíbrio da solução.
Esse processo foi possível ser comprovado em prática, pois segundo o princípio, um sistema em equilíbrio ao ser perturbado, neste caso alterações na temperatura, ele tende a se deslocar para o sentido oposto afim de minimizar tal perturbação.
	
Referências Bibliográficas
1. ATKINS, P.; JONES, L.; Princípios de Química, questionando a vida moderna e o meio ambiente; 7ª Ed, Bookman Companhia Ed., 2018;
2. MIESSLER, G.; FISCHER, P.; TARR, A. Química inorgânica. 5ª ed, Pearson, 2014;
3. SHRIVER, D.F.; ATKINS, P.W. Química Inorgânica. 3a ed, Porto Alegre: Bookman, 2003;
4. AYALA, J. D; BELLIS, V. M. Química Inorgânica Experimental, 2003. Disponível em: https://qui.ufmg.br/~ayala/matdidatico/apostila_inorg_exp.pdf. Acessado em: 05 de outubro em 2023.
3
image1.png
image2.png