4 compostos de coordenação Cromo

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
unidade de ensino de dourados
curso de licenciatura em química
CROMO
Trabalho apresentado sob exigência da disciplina de Química Inorgânica Experimental, sob orientação do prof. Dr. Daniel Mendes Nunes.
Discentes:
Marcelo M. da Silva	RGM: 19229
Matheus M. Dias		RGM: 23836
Guilherme F. Baltar	RGM: 12010
Dourados/MS
Novembro/2013
INTRODUÇÃO
O metal crômio é produzido em larga escala e extensivamente empregado em ligas com ferro e com metais não ferrosos, e em revestimentos obtidos por eletrodeposição. (...) O crômio é o 21° elemento mais abundante na crosta terrestre, em peso. (...) O único minério de crômio de importância comercial é a cromita, FeCr2O4, sua estrutura é a do espinélio, onde os átomos de O estão dispostos num retículo cúbico de empacotamento compacto, com o FeII ocupando um oitavo dos interstícios octaédricos. A cromita apresenta um leve brilho e um aspecto semelhante a do piche, mas com tons castanhos. Ela pode ter alguma propriedade magnética. (LEE, 1999)
No caso do Cr os íons nos estados (+II), (+III) e (+IV) são os mais importantes. O Cr (+II) é redutor, o Cr (+III) é o mais estável e importante e o Cr (+IV) é fortemente oxidante. (LEE, 1999)
Cr é inerte ou passivo, a baixas temperaturas, por ser revestido por uma camada superficial de óxido, assemelhando-se ao Ti e ao V dos grupos anteriores. Por isso, o Cr é muito usado como material a ser eletrodepositado sobre ferro e outros metais para evitar corrosão. O Cr se dissolve em HCl e H2SO4, mas é passivo por HNO3 ou água-régia. (LEE, 1999)
Um número restrito de compostos de Cr (+IV) é conhecido. Eles são agentes oxidantes muito fortes e compreendem os cromatos, [CrO4]2-, os dicromatos, [Cr2O7]2-, trióxido de crômio, CrO3, oxo-haletos, CrO3X- e CrO2X2 (X = F, Cl, Br ou I), CrOX4 (X = F ou Cl) e CrF6. (LEE, 1999)
Existem alguns poucos compostos de Cr (+V). Todos eles são instáveis e se decompõem a compostos de Cr (+III) e Cr (+VI). Um exemplo é o K3CrO8, um composto vermelho castanho formado na reação de NaCrO4 e H2O2, em meio alcalino, o qual contém a espécie tetraperoxo [Cr(O2)4]3-. (LEE, 1999)
Os compostos de Cr3+ (ou compostos crômicos) são os mais importantes e estáveis desse elemento. Embora esse íon seja muito estável em soluções ácidas, é facilmente oxidado a espécies contendo o íon Cr (+VI) quando em soluções alcalinas. Cr2O3 é um sólido verde usado como pigmento. (...) Cr2O3 é importante do ponto de vista econômico, sendo obtido em uma das etapas do processo de extração do crômio. É usado como pigmento em tintas, borracha e cimento, e como catalisador numa grande variedade de reações, inclusive na obtenção de polietileno e de butadieno. (LEE, 1999)
Os íon Cr3+ formam inúmeros e variados complexos. Têm usualmente coordenação seis e estruturas octaédricas, e são muito estáveis, tanto no estado sólido como em soluções aquosas. A estabilidade se deve à elevada energia de estabilização de campo cristalino decorrente da configuração d3. Os momentos magnéticos desses complexos são próximos de 3,87 MB, ou seja, o momento magnético de spin-only esperado para íons com três elétrons desemparelhados. (LEE, 1999)
OBJETIVOS
Sintetizar e caracterizar os complexos de cromo com alguns ligantes.
PARTE EXPERIMENTAL
Materiais Utilizados
Espátula
Placa de Petri
Pinça metálica
Pinça de madeira
Pipeta de Pasteur
Béqueres
Chapa aquecedora
Estufa
Bico de Bunsen
Tubos de ensaio
Grade
Banho de gelo
Termômetro
Capela de exaustão
Funil de Büchner
Papel filtro
Bomba à vácuo
Kitassato
Erlenmeyer
Proveta 50,0 mL
Proveta de 10,0 mL
Pipeta de 10,0 mL
Reagentes Utilizados
Cloreto de cromo III hexahidratado (CrCl3.6H2O)
Oxalato de potássio monohidratado (K2C2O4.H2O)
Cloreto de cromo III (CrCl3.6H2O) – 97%
Hidróxido de sódio (NaOH) – 0,1 mol/L
Uréia P.A (CH4N2O) 
Ácido clorídrico concentrado (HCl)
Ácido oxálico (C2H2O4.2H2O) – 99,5-102,5%
Dicromato de potássio (K2Cr2O7) – 99%
Água destilada (H2O)
Glicina (C2H5NO2)
Procedimento experimental
Síntese do complexo A e B
Dissolveu-se um pouco de CrCl3.6H2O em água, formando o complexo A. adicionando-se solução de hidróxido de sódio formando o composto B.
Síntese do complexo C
Dissolveu-se 0,2409 g de oxalato de potássio monohidratado em água e 0,5487 g de ácido oxálico em 8 mL de água e adicionou-se 0,1922 g de dicromato de potássio em pequenas porções sob agitação, após o fim da reação evaporou-se lentamente para formar cristais verdes. Os cristais no fundo do béquer foram raspados e guardados em um vidro com tampa.
Síntese do complexo D
Adicionou-se em um béquer de 250 mL, aproximadamente 150 mL de água e deixou-se em aquecimento em uma chapa.
Adicionou-se cerca de 200 mL de água destilada a um béquer de 400 mL e deixou em aquecimento (usada para recristalização).
Pesou-se 1,3083 g de cloreto de cromo (III) (CrCl3.6H2O) em um béquer de 50 mL e adicionou-se 5 mL de água destilada ao béquer.
Depois, pesou-se 1,7971 g de uréia (CH4N2O) e transferiu para o béquer contendo cloreto de cromo diluído, agitando-se com um bastão de vidro até completa dissolução. A solução obteve cor verde.
Adicionou-se 3 gotas de ácido clorídrico concentrado (HCl) na solução anterior, e então transferiu-se para uma cápsula de porcelana e deixou em banho maria até obtenção de uma pasta.
Transferiu-se então a pasta para um béquer de 250 ml com auxílio de uma espátula, dissolvendo-se em pouca quantidade de água quente, deixou-se esfriar a temperatura ambiente, depois levou ao banho de gelo. Em seguida, pesou-se o papel filtro e então filtrou-se a vácuo a solução, pesando-se então os cristais que ficaram no papel, em seguida calculou-se o rendimento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Síntese do complexo A
Formou-se o complexo hexaquocromo (III), onde as moléculas de água distribuem-se octaédricamente em torno do íon central cromo. Cada átomo de oxigênio compartilha um par de elétrons para o cromo.
Síntese do complexo B
Síntese do complexo C
A configuração eletrônica no estado fundamental é d5 s1 com orbitais semipreenchidos estáveis, os íons nos estados (+II), (+III) e (+IV) são os mais importantes. O Cr (+II) é redutor, o Cr (+III) é o mais estável e importante e o Cr (+IV) é fortemente oxidante.
Os compostos de Cr3+ embora sejam muito estáveis em soluções ácidas, é facilmente oxidado a Cr+4 quando em soluções alcalinas.
Os íons Cr3+ formam inúmeros e variados complexos. Tem usualmente coordenação seis e estruturas octaédricas e são estáveis tanto em sólidos como em soluções aquosas. A estabilidade se deve à elevada energia de estabilização de campo cristalino decorrente da configuração d3.
No estado fundamental os elétrons ocupam os orbitais t2g, os dois orbitais eg estão vazios, podendo haver promoção de elétrons para os mesmos. Os espectros eletrônicos de complexos Cr(+III) exibem três bandas intensas de absorção (X, Y e Z) e três bandas fracas proibidas por spin (A, B e C).
Um número restrito de compostos de Cr (+VI) é conhecido. Eles são agentes oxidantes muito fortes e os mais conhecidos são os cromatos [CrO42-] e os dicromatos [Cr2O72-]. A cor de seus compostos se deve a transições de transferência de carga (não a transições d-d, pois o Cr (+VI) apresenta configurações d0. Sendo assim não espera-se obter bandas consideráveis no espectro visível. O cromo (+VI) é considerado tóxico.
O complexo C formado apresentou coloração verde musgo e um aspecto gelatinoso, pela formação do óxido hidratado.
Cr3+ + 3OH- ( Cr(OH)3 ( Cr2O3(H2O)n
A adição de ácido oxálico e dicromato de potássio, leva a formação do complexo C com ligante bidentado [Cr(oxalato)3]3-, formando cristais verdes e geometria octaédrica.
Síntese do complexo D
Nome do complexo: cloreto de hexaureia cromo(III)
	
CrCl3·6H2O + 6 OCN2H4→ [Cr(OCN2H4)6]Cl3·3H2O + 3 H2O
Calculo do rendimento:
1mol de CrCl3.6H2O		___________________ MM (g)
	X			___________________ massa pesada (g)
		X = nº de mols de CrCl3.6H2O
1 mol do complexo [Cr(OCN2H4)6]Cl3·3H2O	________________ MM (g)
nº de mols de CrCl3.6H2O				________________ x
		x= massa do complexo
Massa do complexo	________________ 100%
Massa obtida		________________ R %
		R = rendimento em %
A adição de uréia ao cloreto de cromo III hexahidratado leva a formação do complexo D [Cr(ur)6]Cl3 de geometria octaédrica e coloração verde. Dentre todos os complexos formados o complexo C é mais estável que o complexo D por formar um quelato.
1mol de CrCl3.6H2O		________________ 266,5 g
		X		________________ 1,3083 g
		X = 4,909 x 10-3 mols de CrCl3.6H2O
1 mol do complexo [Cr(OCN2H4)6]Cl3·3H2O	________________ 572,5 g
4,909 x 10-3 mols de CrCl3.6H2O 			 ________________ X
		X = 2,8104 g (massa do complexo)
2,8104 g	________________ 100%
2,0997 g	________________ R %
		R = 74,71 %
A massa obtida do complexo formado (m = 2,0997 g) representou um rendimento próxima de 74,71 %.
CONCLUSÃO
A realização do experimento possibilitou aos envolvidos realizar e acompanhar a síntese dos complexos de cromo III. A análise e discussão dos resultados obtidos, permitiu através de conceitos teóricos explicar e caracterizar as propriedades dos produtos obtidos, tais como geometria, cor e estabilidade dos complexos de cromo com diferentes ligantes.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5ª Ed, Edgard Blücher, SãoPaulo-SP, 1999.
JONES, C.J. A química dos elementos dos blocos d e f. Tradução: Maria D. Vargas, Bookman, Campinas, 2002.
VOGEL, A.I. Química analítica qualitativa. Editora Mestre Jou. São Paulo.
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