Síntese e caracterização dos acetilacetonatos de Fe(III), Co (III), Cr(III) e Mn (III)

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
ISABEL CRISTINA DA SILVA PEREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO ACETILACETONATO DE 
COBALTO (III), FERRO (III), CROMO (III) E MANGANÊS (III) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Seropédica 
2016 
1. Introdução 
Compostos de coordenação ou complexos metálicos são compostos formados através de 
interações ácido-base de Lewis, onde o íon metálico do complexo atua como ácido, e os 
ligantes, como bases, ou seja, cada interação metal-ligante é realizada por dois elétrons, 
ambos cedidos pelo ligante. Os experimentos descritos a seguir consistem na 
complexação de Cobalto (III), Ferro (III), Cromo (III) e Manganês(III) com 
acetilacetonato. 
 
A acetilacetona é uma β-dicetona, que pode ser solubilizada em solução aquosa atuando 
como ácido fraco 
 
CH3COCH2COCH3 ⇄ H+ + CH3COCHCOCH3- 
 
 
O ânion resultante pode atuar como ligante de íons metálicos, formando complexos em 
que geralmente o metal está conectado ao ligante através dos dois oxigênios, formando 
um anel de seis membros.[1] Complexos metálicos de acetilacetonato são amplamente 
utilizados como catalisadores e co-catalisadores em muitas reações químicas, como 
oligomerização, polimerização, isomerização, hidrogenação e acoplamento.[2] 
 
 
A síntese do acetilacetonato e seus complexos é frequentemente simples devido à 
estabilidade do produto e a facilidade com que seus percursores são gerados em condições 
suaves. A maioria das cetonas tem um pKa elevado e necessita de bases fortes para 
desprotonação. Já as dicetonas (e outros compostos de dicarbonilo cujos dois grupos 
carbonilo são relacionados de modo 1,3), em contraste, possuem pKa baixos, podendo 
ser desprotonadas por bases como carbonato ou amoníaco. Quando um complexo de 
acetilacetonato com cátion metálico de carga 3+ é formado, o complexo eletricamente 
neutro possui algumas características que normalmente o associam a compostos 
orgânicos: As “conchas” de metil que rodeiam os átomos do metal são hidrofóbicas, 
conduzindo a alta solubilidade em compostos orgânicos. [3] 
 
 
 
2. Objetivo 
Sintetizar e caracterizar por espectroscopia de infravermelho o acetilacetonato de Cobalto 
(III), Ferro (III), Cromo (III) e Manganês (III) 
 
 
3. Procedimentos Experimentais 
 
3.1 Acetilacetonato de Cobalto (III) 
 
3.1.1 Materiais 
Erlenmeyer de 125 mL 
Proveta de 10,0 e 100,0 mL 
Pipeta graduada de 2,00 e 10,00 mL 
Kitassato 
Bechers 
Funil de Buchner 
Balança analítica 
Chapa de aquecimento 
Termômetro 
Agitador magnético 
Vidro de Relógio 
Espátula 
 
 
Papel de filtro 
Recipiente para banho de vapor 
Fita indicadora de pH 
Recipiente para banho de gelo 
Estufa 
 
Reagentes e Solventes: 
Peróxido de Hidrogênio 35% (g/100 mL) 
- H2O2 
Carbonato de Sódio anidro - Na2CO3 
Nitrato de Cobalto (II) hexaidratado - 
Co(NO3)2- 6H2O 
2,4 pentanodiona – Acetilacetona 
Água destilada
 
3.1.2 Preparo de reagentes utilizados: 
 
 Diluição de H2O2 de 35% a 10% (g/100 mL) 
Em bécher, adicionou-se 2,85 mL de H2O2 35% (g/100 mL) e 7.15 mL de 
água destilada. 
 
 Dissolução do Carbonato de Sódio 
Em bécher com 75 mL de água destilada, adicionou-se 4,00 g de Na2CO3 
e agitou-se até total diluição. 
 
 Síntese do Carbonato de Cobalto (II) 
Em bécher, solubilizou-se 22,5 mL de água destilada e 6,362 g de 
Co(NO3)2- 6H2O. A solução foi tratada com pequenas adições de Na2CO3 
até que de acordo com a fita indicadora, o pH estivesse entre 9,0 e 10,0. 
Adicionou-se então os 75mL de solução de Na2CO3 preparados, 
lentamente, até total precipitação do CoCO3, um precipitado 
primeiramente rosado, que adquire tons de roxo lentamente até se tornar 
uniforme, Após a precipitação, a solução de CoCO3 foi filtrada a vácuo, 
originando solução límpida e sal roxo notavelmente higroscópico. O sal 
obtido permaneceu em estufa a aproximadamente 90°C por 12 horas, 
triturado com a ajuda de almofariz e pistilo por duas vezes durante este 
período e então armazenado em recipiente hermético. 
 
3.1.3 Síntese do Acetilacetonato de Co (lll) 
 Em um erlenmeyer de 125 mL, adicionou-se 0,380g de CoCO3 e 3,00 mL de 
acetilacetona. A mistura foi aquecida por banho de vapor, em agitação e refluxo, a 90°C. 
Atingida esta temperatura, foram adicionados à mistura 4,5 mL de H2O2 10% (g/100 mL), 
utilizando cerca de 15 minutos para a total adição, sendo notado o surgimento de 
precipitado verde escuro. A mistura foi mantida nas mesmas condições pelos 15 minutos 
subsequentes, e ao término destes permaneceu em banho de gelo por 30 minutos. Após 
este período, a mistura foi filtrada à vácuo, originando solução límpida e composto verde 
escuro brilhante, seco em estufa por aproximadamente 45 minutos e armazenado em 
recipiente fechado. 
 
3.1.4 Reações: 
 Síntese do CoCO3 
Co(NO3)2 + Na2CO3 → NaNO3 + CoCO3 
 
 Síntese do Acetilacetonato de Cobalto (III) 
CoCO3 + 2 CH3COCH2COCH3 → CO2 + H2O + Co(CH3COCH2COCH3)2 
 
2Co2+ + H2O2 → 2 Co3+ + H2O 
 
2CoCO3 + 6 CH3COCH2COCH3 + H2O2 → 2Co(CH3COCH2COCH3)3 + 2CO2 
+ 4H2O 
 
 
 
3.2 Acetilacetonato de Ferro (III) 
 
3.2.1 Materiais 
Erlenmeyer de 125 mL 
Proveta de 10,0 mL 
Pipeta graduada de 10,00 mL 
Kitassato 
Funil de Buchner 
Balança analítica 
Chapa de aquecimento 
Termômetro 
Agitador magnético 
Vidro de relógio 
Espátula 
 
Papel de filtro 
Recipiente para banho de vapor 
Recipiente para banho de gelo 
 
Reagentes e Solventes 
Acetato de Sódio Anidro - CH3COONa 
2,4 pentanodiona – Acetilacetona 
Nitrato de Ferro (III) nonoidratado - Fe 
(NO3)3- 9H2O 
Metanol 
Água destilada 
 
 
 
 
3.2.2 Preparo de soluções utilizadas: 
 
 Dissolução do CH3COONa 
Em bécher, solubilizou-se 1,1g de CH3COONa em 3mL de água destilada. 
 Dissolução da acetilacetona 
Em bécher, adicionou-se 0,8 mL de acetilacetona e 5,0 mL de metanol. 
 
3.2.3 Síntese do Acetilacetonato de Fe(lll) 
Em erlenmeyer de 125 mL, dissolveu-se 1,0463 g de Fe (NO3)3- 9H2O em 5,0 mL de 
água destilada. Após 15 minutos, adicionou-se à solução a acetilacetona dissolvida em 
metanol, agitando continuamente a mistura, que adquiriu rapidamente tons de vermelho. 
Após 5 minutos, adicionou-se a solução de CH3COONa preparada, iniciando a 
precipitação do composto vermelho escuro. A solução foi rapidamente aquecida a 80°C 
e mantida nesta temperatura, refluxo e agitação durante 15 minutos. Ao final deste 
período, foi resfriada em banho de gelo e então filtrada a vácuo, resultando em solução 
escura marrom-avermelhada e composto vermelho escuro brilhante, seco ao ar. 
 
 
 
3.2.4 Reações: 
Fe 3+ + 3CH3COCH2COCH3 → 3 H+ + Fe(CH3COCHCOCH3)3 
3H+ + 3 CH3COO
- → 3 CH3COOH
 
 
 
3.3 Acetilacetonato de Cromo (III) 
 
3.3.1 Materiais 
 
Erlenmeyer de 125 mL 
Proveta de 100 mL 
Pipeta graduada de 2,00 mL 
Kitassato 
Funil de Buchner 
Balança analítica 
Chapa de aquecimento 
Termômetro 
Agitador magnético 
Vidro de relógio 
 
 
 
 
Espátula 
Papel de filtro 
Recipiente para banho de vapor 
 
Reagentes e Solventes 
Nitrato de Cromo (III) hexaidratado - 
Cr(NO3)3 – 6H2O 
Ureia 
Acetilacetona
3.3.2 Síntese do Acetilacetonato de Cromo (III) 
Verteu-se em um erlenmeyer de 125 mL 0,909 g de Cr(NO3)3 – 6H2O e dissolveu-se em 
25,0 mL de água destilada. Com a mistura em banho de vapor e refluxo, acrescentou-se 
3,00g de ureia, divididos em três porções com agitação contínua da solução e 1,75 mL deAcetilacetona, dando início ao processo de precipitação do composto escuro. 
Após uma hora de banho de vapor, refluxo e agitação, a mistura, agora com notável 
precipitado, foi resfriada e então filtrada a vácuo, originando cristais de coloração roxa e 
solução límpida. Não sendo necessário o uso de estufa, o produto de reação foi seco ao 
ar. 
 
3.3.3 Reações 
 CO (NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2 
Cr3+ + 3CH3COCH2COCH3 + 3NH3 → 3NH4+ + Cr (CH3COCHCOCH3)3 
 
 
 
 
 
3.4 Acetilacetonato de Manganês (III) 
 
3.4.1 Materiais 
 
Erlenmeyer de 125 mL 
Proveta de 10 e 100 mL 
Pipeta graduada de 2,00 mL 
Kitassato 
Bechers 
Funil de Buchner 
Balança analítica 
Chapa de aquecimento 
Termômetro 
Agitador magnético 
 
 
 
 
 
Vidro de relógio 
Espátula 
Papel de filtro 
Recipiente para banho de vapor 
 
Reagentes e Solventes 
Permanganato de Potássio – KMnO4 
Acetato de Sódio anidro - CH3COONa 
Cloreto de Manganês (II) – MnCl2 
2,4 pentanodiona – Acetilacetona 
Água destilada 
 
 
3.4.2 Preparo de soluções utilizadas: 
 
 Dissolução do KMnO4 
Em um becher, dissolveu-se 0,110 g de KMnO4 em 6,0 mL de água 
destilada. 
 
 Dissolução do CH3COONa 
Em bécher, dissolveu-se 1,40g de CH3COONa em 5mL de água destilada. 
 
 
3.4.3 Síntese do Acetilacetonato de Mn (lll) 
Em um erlenmeyer de 125 mL, dissolveu-se 0,331 g de MnCl2 e 1,4g de CH3COONa em 
20 mL de água destilada. A mistura foi aquecida a aproximadamente 90°C e 
continuamente agitada. Ao final da dissolução, adicionou-se 2,00 mL de acetilacetona e, 
mantendo a mistura nas mesmas condições, adicionou-se gota a gota os 6mL de solução 
de KMnO4 preparados, utilizando cerca de 15 minutos para adição total. Após dez 
minutos do término desta adição, acrescentou-se os 5mL de solução de CH3COONa 
preparados, resultando no surgimento de composto preto. A mistura foi mantida então a 
65°C por 15 minutos e então resfriada à temperatura ambiente. Após o resfriamento, a 
mistura foi filtrada a vácuo, resultando em solução clara e composto preto brilhante, seco 
ao ar e armazenado em recipiente fechado. 
 
3.4.4 Reações 
5Mn2+ + MnO-4
 + 15 CH3COCH2COCH3 → 4H2O + 7H+ + 5 Mn(CH3COCHCOCH3)3 
7H+ + 7CH3COO
- → 7CH3COOH 
 
 
 
 
4. Cálculos e Resultados Obtidos 
 
4.1 Acetilacetonato de Cobalto (III) 
 
 4.1.1- Carbonato de Cobalto (II) 
 Massa molar do Co(NO3)2- 6H2O: 291,035 g/Mol 
 Massa utilizada: 6,362 g = 0,02186 Mol 
 Massa molar do CoCO3: 118,942 g/Mol 
 Massa obtida: 3,8415 g = 0,032297 Mol 
 Rendimento de 147,74% 
 
 4.1.2- Acetilacetonato de Cobalto (III) 
 Massa molar do CoCO3: 118,942 g/Mol 
 Massa utilizada: 0,380g = 3,195x 10-3 Mol 
 Massa molar do Acetilacetonato de Cobalto (III): 356,2602 g/Mol 
 Massa obtida: 0,4875 g = 1,368x 10-3 Mol 
 Rendimento de 42,8% 
 
4.2 Acetilacetonato de Ferro (III) 
 Massa molar do Fe (NO3)3- 9H2O: 403,999 g/Mol 
 Massa utilizada: 1,0463g = 2,5898 x 10-3 Mol 
 Massa molar do Acetilacetonato de Ferro (III): 353,174 g/Mol 
 Massa obtida: 0,7063 = 2,00 x10-3 Mol 
 Rendimento de 77,22 % 
 
 
4.3 Acetilacetonato de Cromo (III) 
 Massa molar do Cr(NO3)3 – 6H2O: 346,1026 g/Mol 
 Massa utilizada: 0,909 g = 2,626x10-3 Mol 
 Massa molar do Acetilacetonato de Cromo (III): 349,323 g/Mol 
 Massa obtida: 0,4829 g = 1,38x 10-3 Mol 
 Rendimento de 52,64% 
 
4.4 Acetilacetonato de Manganês (III) 
 Massa molar do KMnO4: 158,0339 g/Mol 
 Massa utilizada: 0,110 g = 6,96 x 10-4 Mol 
 Obs: Mn7+ + 4 Mn2+ → 5 Mn3+ 
 Moles esperados = 5 x 6,96 x 10-4 = 3,48 x 10-3 Mol 
 Massa molar do Acetilacetonato de Manganês (III): 0,5474g 
Moles obtidos: 3,55 x10-3 Mol 
Rendimento: 102,011% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Espectroscopia de Infravermelho 
 
Acetilacetonato de Cobalto (III) 
 
 
 
Acetilacetonato de Ferro (III) 
 
 
 
 
Acetilacetonato de Cromo (III) 
 
 
 
 
Acetilacetonato de Manganês (III) 
 
 
 
 
 
4. Discussão 
 
A formação do Cr(Acac)3 necessita que se desloquem as seis moléculas de água que 
formam o Cr(H2O)6
3+ , e que estas sejam substituídas por três moléculas de 
acetilacetonato, um ligante bidentado. . Nesta reação, a amônia proveniente da hidrólise 
da ureia, que reage com a água formando o íon amônio e tornando o meio básico, que 
favorece o ataque do acetilacetonato ao íon de Cr3+, porque permite a formação da espécie 
(H2O)5CrOH
2- que reage com uma molécula de acac formando a espécie (H2O)4Cr(acac)
2-
, que reage novamente com uma molécula de acac, formando (H2O)2Cr(acac)2
1-, que por 
sua vez, ao reagir com uma molécula de acac forma o Cr(acac)3 [4]. Esta parece ser a 
base da reação que ocorre nas quatro sínteses realizadas, apresentando pequenas 
variações. 
A síntese do Co(acac)3começa pela reação de CoCO3 em grande excesso de 
acetilacetona, que forma o acetilacetonato e atua também como solvente. Para oxidar o 
Co(II) a Co(III) utiliza-se então o peróxido de Hidrogênio, que forma água, na qual o 
produto desejado é insolúvel e gás carbônico. 
A síntese do Fe(acac)3 por sua vez, libera hidreto sem a presença de espécie que forme 
com ele ácido fraco (ou gás carbônico e água, como no caso da síntese do Co(acac)3). 
Assim, adiciona-se o Acetato de Sódio, que exerce função de formar ácido acético para 
controlar o pH da mistura de forma a favorecer a formação do produto desejado. 
Por último, na síntese do Mn(acac)3 o Manganês (II) é oxidado pelo KMnO4 em presença 
de acetilacetonato, gerando Mn(acac)3 [5]. O Acetato de sódio adicionado exerce a 
mesma função que na síntese do Fe (acac)3. 
Os rendimentos acima de 100% nas sínteses de Mn(acac)3 e CoCO3 podem ser explicados 
respectivamente pela possível presença de impurezas e pela característica higroscópica 
do sal. 
De acordo com O. B. Ryabchenko [6] as vibrações normais de Cr, Mn, Fe e Co Tris 
(acetilacetonato) são basicamente iguais, sendo apresentadas na tabela na próxima página, 
análoga a tabela de Ryabchenko, nas linhas de correlação I – XIV em cm-1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metal Ferro Cobalto Cromo Manganês 
I 1566 1562 1567 1579 
II 1515 1520 1513 
III 1422 1422 1422 1500 
1435 
IV 1354 1359 1360 1380 
1343 
V 1273 1276 1278 1251 
VI 1188 1192 1192 1190 
VII 1018 1014 1014 1015 
VIII 928 930 932 927 
IX 797 
771 
769 793 
771 
802 
774 
X 665 657 668 
XI 674 679 
XII 559 
550 
633 607 
597 
594 
566 
XIII 435 466 457 464 
432 
XIV 401 412 415 404 
 
As vibrações correspondentes à banda de absorção correlacionadas na linha I são 
caracterizadas por trocas nos comprimentos de ligação C–O, e nos ângulos de ligação de 
CmCCγ, CCγC e CCmH, esta é a principal característica da espectroscopiade infravermelho 
dos complexos metálicos: O deslocamento do estiramento C–O da acetilacetona de 
frequências próximas 1700cm-1 para frequências em torno de 1500cm-1 [7]. 
As bandas de absorção relacionadas na linha II devem-se à vibração de estiramento das 
ligações C – Cm, C – O, e C – Cγ e às vibrações de dobra do grupo CCγHγ. 
As frequências de estiramento de C – Cγ, C – O e C – Cm, e dobra de CCm e HCmH são 
dadas na linha III. 
Na linha IV, apresentam-se as bandas de absorção se devem ao estiramento de C – Cm, C-
Cγ e C – O e dobra de CCγH, CCmH e HCmH. 
As bandas de absorção relacionadas na linha V são correspondem às vibrações de 
estiramento de C–Cm e C–Cγ, e deformação angular de CCmH E OCCγ. 
As bandas de absorção relacionadas na linha VI devem-seàs vibrações de estiramento 
entre C–Cm e dobra de CCγHγ e CCmH. 
As bandas relacionadas na linha VII incluem a absorção das vibrações de estiramento 
entre C–Cm e C–Cγ , vibrações de dobra de CCmH, CCγH e OCCγ e vibrações rotacionais 
entre HCmCCγ e OCCγHγ. 
Na linha VIII, as bandas de absorção devem-se às vibrações de estiramento entre C–Cm e 
às vibrações de dobra entre CCγC, OCCγ e MOC. 
As bandas de absorção relacionadas na linha IX são atribuídas principalmente às 
vibrações normais das ligações CγHγ relativas ao plano do anel quelato. São consideradas 
bandas quase características, pois as amplitudes de vibração dos outros átomos do 
complexo são negligenciáveis. 
As frequências relacionadas nas linhas X e XI se sobrepõem. As bandas de absorção 
relacionadas na linha X são caracterizadas pelas vibrações das ligações fora do plano 
causadas pelas mudanças do ângulo de torção entre OCCγC e OCCmH. As bandas de 
absorção relacionadas em XI devem-se às vibrações de estiramento entre C–Cm e M–O e 
às vibrações de dobra entre OMO e OCCγ. 
As bandas relacionadas na linha XII incluem as vibrações de estiramento entre M–O e de 
dobra entre MOC e OCCγ . 
Na linha XIII são apresentadas as absorções das vibrações de estiramento entre M–O e 
de dobra entre OMO e CCγC. 
Na linha XIV, as bandas correspondem às vibrações de dobra entre MOC, OCCγ e CmCCγ 
 
 
 
 
5. Conclusão: 
De acordo com os resultados obtidos da análise do espectro de infravermelho dos 
produtos das sínteses, tem-se que os complexos de acetilacetonato com Co(III), Fe (III), 
Cr(III) e Co(III) foram devidamente sintetizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Referências Bibliográficas 
 
 
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