Relatório 6 Síntese do Tetraoxomanganato(VI) de Potássio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
	
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL II
MANAUS - AM
 2017
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
SÍNTESE DO TETRAOXOMANGANATO(VI) DE POTÁSSIO
Prof. Dr. Marlon Silva
Nathalia Karina Penalber Bravos - 21455428
Ana Tayná Chaves Aguiar - 21350971
MANAUS - AM
2017
SUMÁRIO 
Introdução teórica.......................................................................................04
Objetivos.....................................................................................................05
Materiais e métodos....................................................................................06
Materiais................................................................................................06
Reagentes.............................................................................................06
Procedimento experimental........................................................................07
4.1 Síntese de tetraoxomanganato(VI) de potássio (manganato de potássio) 
4.2 Preparação de soluções
Resultados e discussão..............................................................................09
Conclusão...................................................................................................13
Bibliografia..................................................................................................14
INTRODUÇÃO TEÓRICA
A teoria do Campo cristalino foi proposta por Hans Bethe em 1929 e modificada por Van Vleck em 1935, tendo como objetivos iniciais o estudo de algumas propriedades de íons metálicos de cristais iônicos, que contêm elétrons d no nível de valência. Facilitando assim a visualização dos efeitos das ligações metal-ligante sore os orbitais d.
Essa teoria supõe que a atração entre o metal central de um complexo e seus ligantes é apenas eletrostática. O metal de transição, ou seja, o átomo central do complexo, é um íon positivo com carga igual ao seu estado de oxidação. Este íon é rodeado por elementos denominados ligantes, que possuem cargas negativas ou moléculas neutras que contém pares de elétrons livres. 
A teoria dos orbitais moleculares (MO) os elétrons de valência têm uma influência na estabilidade da molécula. (Elétrons dos níveis inferiores também podem contribuir para a ligação, mas para muitas moléculas simples o efeito é demasiado pequeno.) Além disso, a teoria MO considera que os orbitais atômicos, AOs, do nível de valência, deixam de existir quando a molécula se forma, sendo substituídos por um novo conjunto de níveis energéticos que correspondem a novas distribuições da nuvem eletrônica (densidade de probabilidade). Esses novos níveis energéticos constituem uma propriedade da molécula como um todo e são chamados, consequentemente de orbitais moleculares (J. D. AYALA).
O cálculo das propriedades dos orbitais moleculares é feito comumente assumindo que os AOs se combinam para formar MOs. As funções de onda dos orbitais atômicos são combinados matematicamente para produzir as funções de onda dos MOs resultantes. O processo é remanescente da mistura de orbitais atômicos puros para formar orbitais híbridos, exceto que, na formação de orbitais moleculares, orbitais atômicos de mais de um átomo são combinados ou misturados. No entanto, como no caso da hibridização, o número de orbitais novos formados é igual ao número de orbitais atômicos originários da combinação (J. D. AYALA).
OBJETIVOS
1.1. Sintetizar o K2MnO4;
1.2. Obter seu espectro e compará-lo com o espectro eletrônico de KMnO4;
1.3. Obter o valor de Δt para os dois complexos. 
MATERIAL E MÉTODOS
Materiais 
Béquer grande para banho de gelo;
Balança semi-analítica;
Balão volumétrico de 100 ml;
Béquer de 400 e 50 ml;
Bomba de vácuo ou trompa de vácuo;
Espátula (2);
Pipeta volumétrica de 10 ml;
Pipeta volumétrica de 25 ml;
Pipetador ou pera;
Proveta de 100 ml;
Bastão de vidro;
Chapa de aquecimento com agitação;
Funil de Buchner;
Kitassato;
Proveta de 10 ml;
Termômetro;
Vidro de relógio.
Reagentes
Hidróxido de potássio;
Permanganato de potássio;
Água destilada.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Síntese de tetraoxomanganato(VI) de potássio (manganato de potássio)
Mediu-se 3 g de KOH em um béquer de 50 mL.
 Adicionou-se 5 ml de água destilada ao béquer e dissolveu-se o KOH usando um bastão de vidro.
Mediu-se 1 g de KMnO4 em um vidro de relógio e adicionou-se ao béquer contendo a solução de KOH.
Misturou-se bem o conteúdo do béquer (observou-se o volume total). Cobriu-se com um vidro de relógio e aqueceu-se em uma chapa de aquecimento até que a cor da mistura se mudou violeta e verde.
Enquanto a mistura estive aquecendo, preparou-se uma solução estoque de KOH dissolvendo em um béquer de 400 mL 16,8 g dessa substância em 300 mL de água.
Assim que a cor da solução violeta mudou para verde, retirou-se o béquer da chapa de aquecimento utilizando uma pinça e esfriou-se em água corrente. Adicionou-se a solução em estoque de KOH suficiente para repor o volume inicial. Em seguida ponha-o em um banho de gelo.
Assim que a temperatura da mistura atingir 5 °C, filtrou-se sob pressão reduzida usando um funil de vidro sintetizado.
Mediu-se a massa do produto obtido e armazenou-se em um frasco apropriado.
Preparação de soluções 
Preparou-se 100 mL de uma solução de 0,1 g de KMnO4 em água (essa quantidade é suficiente para todos os grupos).
Retirou-se uma alíquota de 10 mL da solução anterior e diluiu-se em um balão de 100 mL (essa quantidade é suficiente para todos os grupos).
Preparou-se 100 mL de uma solução de 0,1 g de K2MnO4 usou-se a solução estoque de KOH (essa quantidade é suficiente para todos os grupos).
Retirou-se uma alíquota de 25 mL da solução anterior e diluiu-se em um balão de 100 mL usando a solução estoque de KOH (essa quantidade é suficiente para todos os grupos).
Obteve-se os espectros eletrônicos na faixa de 200 a 950 nm das quatro soluções preparadas. Utilizou-se cubeta de quartzo para as soluções de KMnO4 e de plástico para as soluções K2MnO4 (a cubeta de plástico é usada para prevenir danos à cubeta de quartzo, pois nesse caso as soluções são muito alcalinas. Ela não permite a observação na região do ultravioleta, mas é interessante, para fins de comparação, que todos os espectros sejam obtidos na faixa mencionada).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após dissolver KOH em 5ml de água destilada, medimos 1g de KMnO4 em um vidro de relógio e adicionamos a solução de KOH que estava em um béquer, aquecemos a solução até que ocorresse a mudança de coloração de violeta para verde, tal mudança de coloração ocorre por causa da carga que adquire após sofrer a redução.   
Enquanto a mistura esfriava foi adicionado uma solução estoque de KOH suficiente para repor o volume inicial que possuíamos antes de aquecer a solução, esfriada até atingir 5°C e por fim filtrada obtendo cerca de 1,841g de massa, assim foi possível observar a seguinte reação durante os passos descritos:
4 KMnO4 + 4 KOH 4 K2MnO4 + O2 + 2 H2O
As soluções foram preparadas para a análise por espectrometria, onde obtivemos espectros eletrônicos na faixa de 200 a 950 nm das quatro soluções preparadas. Os resultados podem ser observados a seguir:
Imagem 1- espectros do KMnO4
 Imagem 2 – espectro do K2MnO4
Como podemos observar na imagem 1, o λmax obtido foi de 545,43 nm, já na imagem 2 podemos observar que o λmax obtido foi de 434,65 nm, ambos os resultados bem próximos ao valor presente na literatura, tendo em vista que o primeiro comprimento citado remete ao comprimento em violeta e o segundo comprimento remete ao comprimento em verde.
QUESTIONÁRIO
A Teoriado Campo Cristalino pode ser aplicada a complexos octaédricos e também a complexos tetraédricos, no caso dos tetraédricos, o desdobramento dos orbitais atômicos do íon metálico será feito de uma forma diferente, na verdade, de forma inversa ao que ocorre para complexos octaédricos. No caso da geometria tetraédrica, os ligantes se aproximarão do íon metálico pelas diagonais, ou seja, os orbitais do íon metálico que sofrerão mais serão os orbitais que não estão dispostos ao longo do eixo de coordenadas, ou seja, os orbitais, d xy , d xz , d yz , com isso, estes orbitais serão desestabilizados em 4 Dq e os orbitais d x 2  - y 2 e o d z 2 serão estabilizados em 6 Dq, pois eles não estão participando diretamente da ligação.
Quanto maior for o número de ligantes, mais forte é o valor do campo, pois o valor do desdobramento do campo cristalino, 10 Dq, depende fundamentalmente do número de ligantes e de seu arranjo em torno do átomo metálico central. Assim, um complexo octaédrico, por exemplo, terá sempre um campo mais forte do que em relação à um tetraédrico, quando esses forem formados pelas mesmas espécies de ligantes e pelo mesmo íon metálico. Dessa forma, os compostos tetraédricos são sempre de campo fraco.
Baseado nos valores da questão anterior, e nos valores de λmax teremos para o KMnO4 a banda 1 a qual tem ɛo= 1196, que está relacionada as transições d-d. Essas transições estão relacionadas a formação da coloração característica, já para a banda de transferência de carga, não conseguimos identificar no espectro, pois não está demonstrado de forma nítida, contudo seria a de maior banda. Como podemos observar na imagem a seguir: 
E para o K2MnO4 teremos a identificação das bandas relacionadas as transições d-d, a qual tem como relato a formação da coloração característica, já para a banda de transferência de carga, não conseguimos identificar no espectro, pois os picos não se mostram tão definidos. Como podemos observar na imagem a seguir:
Não foi possível realizar essa questão por falta de informações necessárias para o cálculo.
 
CONCLUSÃO
 O experimento de maneira geral foi realizado com sucesso, obtendo resultados satisfatórios próximo a literatura da síntese de tetraoxomanganato (VI) de potássio. Obtivemos uma quantidade de massa satisfatória de 1,841g do complexo sintetizado e além disso os espectros obtidos estão próximos ao esperado, baseando-se na literatura. 
 
BIBLIOGRAFIA
1. LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5th Ed., São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1999. 
2. ATKINS, Peter; Loreta, Jones. Princípio De Química: Questionando A Vida Moderna E O Meio Ambiente. Porto Alegre: Bookmam, 2001.
AYALA, J. D. & DE BELLIS, V. M., Química inorgânica experimental, 2 ed. UFMG Minas Gerais – MG, 2003, p56.
ROCHA, E. C. Química analítica I, roteiro de práticas. UFSC, Florianópolis – SC, 2008.