Relatório Aula 11,12 e 13

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Síntese do cloreto de pentaaminclorocobalto(III) – [Co(NH3)5Cl]Cl2 
Síntese do cloreto de pentaamin(nitro)cobalto(III) – [Co(NH3)5NO2]Cl2 
Síntese do cloreto de pentaamin(nitrito)cobalto(III) – [Co(NH3)5ONO]Cl2 
 
 
 
 
 
Discentes: Helen Santos; 
Docente: Prof: Eloisa Nunes 
Disciplina: Química Inorgânica Experimental II . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO VERDE 
06/2015 
 
 
 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, 
CIÊNCIA E TECNOLOGIA GOIANO 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO 
2. OBJETIVOS 
3. METERIAIS E METODOS 
4. RESULTADOS E DISCURSÕES 
5. CONCLUSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Íons complexos são formados por um átomo metálico envolvido por um número de 
ânions ou moléculas neutras às quais o metal está ligado. Muitos íons metálicos, 
particularmente aqueles de elementos de transição, são capazes de se combinar com uma 
ou mais moléculas ou íons para produzir espécies mais complexas chamadas de íons 
complexos ou simplesmente complexos. As substâncias que se combinam com o íon 
metálico são chamadas ligantes e, geralmente, são bases de Lewis, elas podem ser: 
moléculas neutras como H2O e NH3; ânions monoatômicos como Cl
- e Br-; ânions 
poliatômicos como CN- e C2O4
2-. Um exemplo de íon complexo é o [Co(H2O6]
2+ e 
[Co(H2O6]
3+. Assim, a carga de um íon complexo como estes é a soma algébrica das cargas 
do íon metálico e dos ligantes. 
O cobalto é relativamente inerte e não reage com H2O, H2 ou N2, mas reage com vapor 
d’água formando CoO. É oxidado quando aquecido ao ar e queima emitindo luz branca, 
formando Co3O4 . Co se dissolve lentamente em ácidos diluídos, mas como o ferro, torna-se 
passivo quando tratado com HNO3 concentrado. Co reage facilmente com os halogênios, e, 
a temperaturas elevadas, também reage com S, C, P, Sb e Sn. [LEE 1999]. 
Os estados de oxidação mais comuns do cobalto são +2 e +3. Contudo Co(III) produz 
alguns sais mais simples e aqueles que ocorrem são mais instáveis, porém os complexos de 
Co(III) são estabilizados por ligantes N-doadores, formando complexos de spin baixo e 
configuração t2g
6 . Complexos de Co (III) podem ser formados pela oxidação do CO (II) na 
presença de um ligante N-doador e um catalizador, frequentemente carvão ativado ou 
oxigênio molecular. [ ROTEIRO EXPERIMENTAL AULA 11]. 
Amincobaltos são uma das primeiras classes de compostos de coordenação estudados 
sistematicamente e são a classe de complexos de Co(III) mais amplamente investigada. 
Oxidação de misturas aquosas de CoX2, NH4X e NH3 (X=Cl, Br, NO
3-, etc) podem, variando 
as condições e particularmente as proporções relativas dos reactantes, ser usadas para 
preparar complexos tais como [Co(NH3)6] 3
+, [Co(NH3)5X]
2+ e [Co(NH3)4X2]
+ . 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]Cl. A estabilidade cinética de tais compostos faz com que as reações 
de substituição de ligantes (ex. equação) sejam lentas e, portanto, fáceis de serem 
analisados por técnicas analíticas convencionais. [ROTEIRO EXPERIMENTAL AULA 11]. 
O complexo de metais de transição que possuem a mesma formula química, mas são 
diferentes estruturalmente são chamados isômeros. Isto é devido a natureza dos ligantes e 
a variedade de geometrias que são disponíveis para os complexos de transição de modo 
que muitos tipos diferentes de isomerismos podem ocorrer. Alguns ligantes podem conter 
mais de um átomo doador que pode fazer ligação com o metal. Esses ligantes são 
chamados de ambientados e levam a formação de isômeros de ligação. Assim, embora os 
isômeros de ligação possuam as mesmas formulas química eles não têm o mesmo arranjo 
estrutural dos ligantes. [ ROTEIRO EXPERIMENTAL AULA 12] 
 
2. OBJETIVO 
 
Sintetizar o cloreto de pentaaminclorocobalto(III) – [Co(NH3)5Cl]Cl2, o cloreto de 
pentaamin(nitro)cobalto(III) – [Co(NH3)5NO2]Cl2, o cloreto de pentaamin(nitrito)cobalto(III) – 
[Co(NH3)5ONO]Cl2, e caracterizar pela técnica de espectroscopia no infravermelho. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
- NH4Cl; 
- NH4OH; 
- CoCl2.6H2O; 
- H2O2 30%; 
- HCl concentrado; 
- NH3 concentrada; 
- NaNO2; 
- Etér; 
- Elenmayer; 
- Bomba de Vácuo; 
- Kitasato; 
- Funil; 
- Água Gelada; 
- Etanol Gelado; 
- Pisseta; 
- Bastão de Vidro; 
- Filtro; 
- Placa de Petri; 
- Béquer 
- Papel indicador de pH 
- Banho Maria 
 
Procedimento para síntese do cloreto de pentaaminclorocobalto(III) – [Co(NH3)5Cl]Cl2. 
 
Em um elenmayer de foi dissolvido 1,25g de NH4Cl em 7,5 ml de NH4OH concentrado, 
depois da dissolução foi adicionado 2,5g de cloreto de cobalto CoCl2.6H2O lentamente e 
sempre agitando. Após a adição do cloreto de cobalto foi colocado 3 ml de peroxido de 
hidrogênio a 30% lentamente e sempre agitando. Depois a solução foi levada para capela 
onde foi adicionado 7,5ml de HCl, onde nessa reação houve uma forte liberação de gás, um 
gás denso e branco. Após que o gás foi totalmente liberado a solução foi para um processo 
de banho maria com intuito de reduzir o volume. A solução ficou em média de 20 a 30 
minutos a uma temperatura de 80ºC e a todo o momento sendo agitado com o bastão de 
vidro, para impedimento da formação do cristal. 
Após os 30 minutos a solução foi retirado do banho maria e deixado resfriar em 
temperatura ambiente, ao ter resfriado a mais ou menos 27ºC a solução foi colocada em 
banho de gelo para a formação do cristal. Logo após a formação do cristal a solução foi 
filtrada a vácuo, conforme imagem 1, onde os cristais obtidos foram lavados com água 
gelada e etanol gelado e deixados secando no dessecador. 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 1 : Equipamentos multiusuário da FCFRP/USP LAPROFAR 
 
 Procedimento para síntese do cloreto de pentaamin(nitro)cobalto(III) – [Co(NH3)5NO2]Cl2 
 
Logo após a produção do pentaaminclorocobalto(III), 1 grama do complexo foi 
adicionado uma solução de amônia 2/20 v/v NH3/H2O. em um elenmayer e levada ao 
processo de banho maria as uma temperatura de 70ºC no período de aproximadamente 20 
min até dissolver por completo o composto. Ápos a dissolução a solução foi filtrada ainda 
quente. 
Ápos a filtragem a solução ficou esfriando em temperatura ambiente, com o conta gotas 
foi adicionado 5 gotas de HCl 6mol/L para a neutralização da solução. A neutralização foi 
verificada pelo papel indicador de pH. Logo após a neutralização foi adicionado 1,5g de 
nitrito de sódio e aquecido a aproximadamente 60ºC, ate dissolver por completo o composto. 
E novamente a solução ficou resfriando em uma temperatura ambiente e lentamente foi 
adicionado 17 ml de HCl concentrado. Após este processo a solução ficou no banho de gelo 
para a formação dos cristais. Logo após a formação do cristal a solução foi filtrada a vácuo, 
conforme imagem 1, onde os cristais obtidos foram lavados com água gelada e etanol 
gelado e deixados secando no dessecador. 
 
Procedimento para síntese do cloreto de pentaamin(nitrito)cobalto(III) – [Co(NH3)5ONO]Cl2 
 
Ainda utilizando o pentaaminclorocobalto(III), foi retirado 1g deste complexo e 
adicionado em uma solução de amônia 5/20 v/v HN3/H2O, e foi levado para o aquecimento 
banho maria a uma temperatura de 70ºC, aproximadamente 20 min, ate dissolver 
completamente o composto,após a dissolução a solução foi filtrada ainda quente. Após a 
filtragem a solução foi resfriada a temperatura ambiente e com o conta-gotas foi adicionado 
aproximadamente 4 gotas para a neutralização da solução. A neutralização da solução foi 
aferido com o papel indicador de pH. Após a neutralização foi adicionado 0,75g de nitrito de 
sódio e 0,75 ml de ácido clorídrico 6mol/L, a solução ficou sendo agitada até a dissolução 
total do composto. 
Após a dissolução a solução ficou no processo do banho de gelo até a formação dos 
cristais. Logo após a formação do cristal a solução foi filtrada a vácuo, conforme imagem 1, 
onde os cristais obtidos foram lavados com água gelada, etanol gelado e éter pois os cristais 
precisava secar o máximo possível no mínimo de tempo, devido o fato de ficarem ao abrigo 
da luz. 
 
4. RESULTADOS E DISCURSÕES 
 
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, branco-
azulado 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 Co
2+. Contudo, ligantes contendo átomos 
de nitrogênio (como NH3 e etilenodiamina = NH2CH2CH2NH2) estabilizam o estado de 
oxidação +3 em solução aquosa [AYALA 2003]. 
A principio para a síntese do [Co(NH3)5Cl]Cl2 foi preparada uma solução de NH4Cl e 
NH4OH, e depois adicionado cloreto de cobalto e peróxido de hidrogênio, quando adicionado 
na solução irá se decompor O2 e H2O, onde o O2 irá atuar como agente oxidante formando 
íons Co2+ e Co3+, proporcionado assim a formação do complexo. 
A solução foi levada ao aquecimento para diminuir a quantidade de água, ou seja, 
diminuir a concentração de água da solução, evitando que ela se ligue ao complexo e 
deixando de ocorrer o grupo amino. A equação 1. Demonstra o processo de formação do 
primeiro complexo onde contem 2 moléculas [Co(NH3)5Cl]Cl2 e 14 moléculas de H2O. 
 
 2CoCl2.6H2O + 2NH4Cl + 8NH3 + H2O2  2 [Co(NH3)5Cl]Cl2 + 14 H2O Equação 1 
 
A partir do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 é possível substituir o ligante Cl
- por H2O ou NO
2 - 
para se obter os compostos [Co(NH3)5H2O]Cl3 e os isômeros nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 e nitrito 
[Co(NH3)5ONO]Cl2, respectivamente. [AYALA 2003] 
Na segunda síntese tem-se a formação do complexo pentaamin(nitro)cobalto(III), onde 
acontece uma troca de ligantes, as águas são substituídas por NH3 e Cl
-, onde a ligação de 
1 Cl- e 5 NH3, formando o pentaaminclorocobalto(III) – [Co(NH3)5Cl]Cl2, obtendo uma 
coloração roxa. 
Quando a solução foi levada a uma temperatura de aproximadamente 70ºC houve a 
substituição de Cl- por NO2-, formando o complexo com isômeros de formação como no 
caso do nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 e nitrito [Co(NH3)5ONO]Cl2, no primeiro o nitro a 
coordenação ocorre por causa do nitrogênio e o segundo nitrito ocorre por causa do 
oxigênio. 
As equações abaixo mostram os passos da substituição envolvidos na segunda etapa 
do experimento onde foi adicionado o NH4OH, neutralizada com HCl e a adição do NaNO2, 
onde o NO2- passa a ser o ligante substituto. 
 NH3 
[Co(NH3)5Cl]2
+ + OH- → [Co(NH3)5OH]2
+ + Cl- Equação 2 
 
[Co(NH3)5OH]
2+ + H+  [Co(NH3)5H2O]
3+ Equação 3 
 
2 NO2- + 2 H+ → N2O3 + H2O Equação 4 
 
[Co(NH3)5OH]
2+ + N2O3 → [Co(NH3)5ONO]
2+ + HNO2 Equação 5 
 
Em torno de pH = 4, a solubilidade do [Co(NH3)5ONO]Cl2 é baixa e assim o sal de 
cloreto do nitrito complexo precipita. Então no processo seguinte para a formação do nitrito 
complexo o procedimento ocorreu conforme as equações acima, porém em um meio não 
tão ácido, proporcionado o rearranjo das ligações, com o oxigênio coordenando o complexo 
conforme equação 6. 
 
[Co(NH3)5ONO]
2+  [Co(NH3)5NO2]
2+ Equação 6 
 
Conforme a equação 6 o complexo nitrito [Co(NH3)5ONO]
2+ é instável sendo facilmente 
convertido a nitro [Co(NH3)5NO2]
2+ 
Após as sínteses foram realizadas a caracterização espectroscópica de cada complexo 
conforme imagem 2. 
 
Imagem 2: Espectro dos complexos sintetizados: cloreto de pentaaminclorocobalto(III), 
cloreto de pentaamin(nitro)cobalto(III) e cloreto de pentaamin(nitrito)cobalto(III). 
 
Onde se verifica que o pentaamin(nitro)cobalto(III) surge uma banda em 1423nm, 
devido a uma ligação dupla entre o nitrogênio e oxigênio presente no cloreto, porém a banda 
referente as aminas presente em 1555nm, continua confirmando a sua formação. 
No pico presente em 841 nm é característico do grupamento nitrito (ONO-), enquanto 
contem um abaixamento de intensidade da banda em 1423 nm, devido a uma ligação dupla 
entre o nitrogênio e oxigênio, comprovando então a presença do composto cloreto de 
pentaamin(nitrito)cobalto(III) na amostra. 
 
Resultados obtidos dos Cristais: 
 
pentaaminclorocobalto(III): 1.979g 
pentaamin(nitro)cobalto(III): 0,443g 
pentaamin(nitrito)cobalto(III): 0,55g 
 
 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Em todas as 3 sínteses obteve o resultado esperado, a formação dos cristais para 
análise no espectro. Onde pode comprovar a formação dos compostos a partir do cobalto. 
 
 
 
6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 
AYALA, J.D.; BELLIS., V.M ., Química Inorgânica Experimental. Universidade Federal de 
Minas Gerais – ICEX. 2003. Pg 18 a 25. 
SILVA, J. A.. Estudo de Complexos de Cu(II) e Pd(II) com algumas Poliaminas e o 
Adenosina 5’Trifosfato (ATP). PhD thesis, Pontif´ıcia Universidade Cat´olica do Rio de 
Janeiro, 2001. 
LEE,J.D., Química Inorgânica não tão Concisa. Tradução 5ª ed. Inglesa – São Paulo 
Blucher,1999. 
ROTEIRO EXPERIMENTAL – AULA 11 
ROTEIRO EXPERIMENTAL – AULA 12