RELATÓRIO INORGANICA EXP (Luan)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA
LICENCIATURA EM QUÍMICA
INORGANICA EXPERIMENTAL
PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPLEXOS DE NÍQUEL II [Ni(en)3]Cl2 e Ca[Ni(edta)].4H2O
FRANCISCO LUAN FONSECA DA SILVA
JOSIANE BEZERRA DA SILVA LOBÃO
PROF. FRANCISCO SANTOS DIAS
FORTALEZA 2014
SUMÁRIO
1. Formatação Geral do Documento____________________1 
2. Constituição Básica do Relatório_____________________2 
2.1. Capa_____________________________________ 2 
2.2. Introdução_________________________________3 
2.3. Objetivos__________________________________4 
2.4. Procedimento Experimental___________________4 
2.5. Resultados e Discussão______________________4 
2.6. Considerações Finais________________________4 
2.7. Perspectivas_______________________________ 4 
2.8. Bibliografia________________________________ 4 
3. Estrutura dos Gráficos_____________________________5 
Abreviaturas
NH2CH2CH2NH2 – em
AcidoEtilenodiaminotetracético - EDTA
INTRODUÇÃO
O complexo metálico é constituído basicamente por um átomo metálico ou íon central rodeado por um conjunto de ligantes, que são moléculas ou íons de existência independente. No complexo, o átomo central metálico comporta-se como ácido de Lewis e os ligantes como bases de Lewis. Portanto, o átomo central é receptor de elétrons e os ligantes doadores de elétrons. A formação das ligações metal-ligante causa uma alteração das propriedades observadas para o íon metálico. O complexo metálico é uma espécie química distinta, com propriedades físico-químicas próprias. 
A teoria do campo cristalino é uma das mais aceitas para a explicação da formação de compostos de coordenação e segundo a mesma os ligantes e metais comportam-se como cargas pontuais que sofrem influência apenas eletrostática.
Os elementos do bloco d do quadro periódico, nomeadamente os metais de transição, apresentam orbitais de valência do tipo d. Estes são caracterizados pelas formas que se apresentam na figura 1. 
Figura 1: Forma dos Orbitais d
http://www.mikeblaber.org/oldwine/chm1045/notes/Struct/Orbitals/Struct06.htm
Com a aproximação dos ligantes nos eixos coordenados desses orbitais representados, os mesmos tem a tendência de tornarem-se mais energéticos, o que quebra a degeneração dos orbitais d, formando, para o caso de complexos octaédricos, dois tipos de orbitais d, os eg e os t2g, duplamente e triplamente degenerados, respectivamente. Esse fenômeno é conhecido por desdobramento do campo cristalino.
A diferença de energia resultante do desdobramento do campo cristalino é representada por ∆o para complexos octaédricos e pode ser visto na figura 2 abaixo.
Figura 2: Desdobramento do Campo Cristalino.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Composto_de_coordena%C3%A7%C3%A3o
A magnitude do desdobramento depende de vários fatores, como a natureza do metal e a natureza dos ligantes. Sobre a natureza dos ligantes os mesmos podem ser divididos entre ligantes de campo forte e campo fraco dependendo do desdobramento do campo cristalino que cause.
Esse desdobramento pode ser quantificado utilizando procedimentos analíticos com grande precisão o que nos dá uma boa ideia da magnitude desse desdobramento. 
O níquel é um metal dúctil, resistente a corrosão e geralmente é encontrado associado ao arsênio, antimônio e enxofre. Pode formar uma grande quantidade de compostos e complexos nos quais apresenta os estados de oxidação +2 e +3, podendo ser encontrado nos estados de oxidação (-I) a (+IV), mas sua química é dominada pelo Ni(II). 
O níquel possui, em geral, número de coordenação 6 o que confere aos seus complexo geometria octaédrica e desdobramento semelhante ao da figura acima, contudo, são conhecidos complexos de Níquel(II) quadrados planares, tetraédricos, bipirâmides trigonais e pirâmides de base quadradas. 
Em geral, os complexos de Ni(II) formados com ligantes de campo fraco ou moderados (H2O e NH3) são octaédricos, azuis e paramagnéticos por possuírem elétrons desemparelhados. Todavia, com ligantes de campo forte, os elétrons são forçados a emparelhar-se gerando complexos diamagnéticos e quadrados planares. 
Os complexos de níquel possuem várias aplicações. Podem ser utilizados como inibidor de oxidação na indústria de borracha sintética, em análise e como pigmento em produtos de beleza, e na indústria dos corantes. 
OBJETIVOS
Preparar e caracterizar os complexos [Ni(en)3]Cl2 e Ca[Ni(edta)].4H2O por espectroscopias na região do infravermelho e do visível.
Calcular o desdobramento do campo ligante (Δ0) para os complexos [Ni(H2O)6]Cl2, [Ni(en)3]Cl2 e Ca[Ni(edta)].4H2O.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
SÍNTESE DO [Ni(en)3]Cl2
Pesou-se 1,05g de [Ni(en)3]Cl2em um béquer de 50,0mL e adicionou-se 2,5mL de água destilada agitando até dissolver o material.
Adicionou-se a solução anterior, gota a gota, 5,0mL de uma solução de etilenodiamina (25%) em água agitando a mistura.
Adicionou-se, lentamente, 13,0mL de acetona, agitando até iniciar a precipitação.
Resfriou-se o béquer em banho de gelo durante 20 minutos.
O sólido foi filtrado à vácuo e lavado com acetona gelada.
Recolheram-se os cristais e os quais foram colocados em um dessecador sob vácuo por dois dias.
SÍNTESE DO Ca[Ni(edta)].4H2O
Pesou-se 1,04g de NiCl2.6H2O em um béquer de 50mL e adicionou-se 10,0mL de água agitando o sistema até dissolver o sólido.
Foi pesado 1,87g de K3EDTA em outro béquer de 50mL, adicionou-se 20,0mL de água destilada e agitou-se até total dissolução.
Foram misturadas as duas soluções sob agitação.
Adicionou-se 0,42g de KHCO3 lentamente à mistura, aqueceu-se a 90ºC, durante 10 minutos, levou-se o béquer, em seguida, para um banho de água fria por mais 10 minutos.
Ajustou-se o pH do sistema para 6,8.
Adicionou-se 0,62g de CaCl2.2H2O sob agitação.
Colocou-se a mistura em banho-maria por 20 minutos.
Filtrou-se à vácuo e transferiu-se o filtrado para um béquer de 50mL.
Evaporou-se a solução em banho-maria até o volume de 10,0mL deixando o sistema em repouso por dois dias.
Filtrou-se e Lavou-se o sólido adicionando 5,0mL de etanol por três vezes e o mesmo foi transferido para um dessecador sob vácuo.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
CARACTERIZAÇÃO
Espectroscopia de Absorção no Infravermelho
Figura 3. Espectros vibracionais na região do infravermelho do complexo [Ni(en)3]Cl2 em pastilha de KBr.
	BANDA
	FREQUENCIA (CM-1)
	ATRIBUIÇÃO
	A
	3300 - 3171
	ν N – H
	B
	2900 - 2880
	ν C – H
	C
	1600 - 1590
	δ NH2
	D
	1490 - 1250
	δ CH2
	E
	1200 - 950
	ν CN, ν CC
	F
	850 - 720
	CH2 rock
	G
	660 - 490
	NH2 rock
Com base no espectro de infravermelho acima podemos afirmar que o mesmo apresenta bandas de absorção em regiões compatíveis com aqueles encontrados no ligante como a etilenodiamina. Leal (2011) encontrou resultados semelhantes aos mostrados com valores dentro das faixas estabelecidas na tabela acima com um complexo de Ni(II)-etilenodiamina.
Figura 4. Espectros vibracionais na região do infravermelho do complexo Ca[Ni(edta)].4H2O em pastilha de KBr.
%T
	BANDA
	FREQUENCIA (CM-1)
	ATRIBUIÇÃO
	A
	3500 – 3200
	ν H2O
	B
	2900 – 2880
	ν CH2
	C
	1680 – 1605 
	δ – COO – 
	D
	1445 – 1390
	δ – COO –
	E
	1330 – 1245
	ν – COO –
	F
	1130 – 1095 
	–C – N 
	G
	1100 –905 
	– COO –
	
A análise do gráfico de infravermelho mostra regiões características de ácido carboxílicos pertinentes ao EDTA o que caracteriza a formação do composto de interesse no sólido. 
Espectroscopia Eletrônica nas Regiões do Ultravioleta e Visível
Figura 5. Espectro eletrônico na região do ultravioleta e visível de[Ni(H2O)6]Cl2 em solução 0,05 mol.L-!do complexo.
λ
Máx
.
1
λ
Máx
.
3
λ
Máx
.
2
Determinação de ϵMáx. (L.mol-1.cm-1)
ϵMáx.1 = 7
ϵMáx.2=4,8
ϵMáx.3 = 4,4
Cálculo do valor de Δ0
Δ0 1 = 28.985,5 cm-¹
Δ0 2 = 18.416,2 cm-¹
Δ0 3 = 11.261,3 cm-¹
Figura 6. Espectro eletrônico na região do ultravioleta e visível do complexo [Ni(en)3]Cl2em solução.
1174
λ
Máx
.
4
λ
Máx
.
5
λ
Máx
.
6
Determinação de ϵMáx.(L.mol-1.cm-1)
ϵMáx.4 = 6
ϵMáx.5 = 2,6
ϵMáx.6 = 2,4
Cálculo do valor de Δ0
Δ0 4 = 25.380,7 cm-¹
Δ0 5 = 13.888,9 cm-¹
Δ0 6 = 8.517,9cm-¹
Figura 7. Espectro eletrônico na região do ultravioleta e visível do complexo Ca[Ni(edta)].4H2O em solução.
λ
Máx
.
9
λ
Máx
.
7
λ
Máx
.
8
Determinação de ϵMáx.(L.mol-1.cm-1)
ϵMáx.7 =19,8
ϵMáx.8 = 12,8
ϵMáx.9 = 25
Cálculo do valor de Δ0
Δ0 7= 26.109,7cm-¹
Δ0 8 = 17.094,0 cm-¹
Δ0 9 = 10.152,3cm-¹
A análise dos espectros de uma série de complexos do mesmo metal com diferentes ligantes mostra que a posição da banda de absorção (e, portanto, o valor de Δ0), varia em função dos diferentes ligantes introduzidos, como mostra a figura 8. Ligantes que provocam um reduzido grau de desdobramento do campo cristalino são chamados ligantes de campo fraco. Os que provocam um elevado grau de desdobramento são chamados de ligantes de campo forte. Nos exemplos dados a etilenodiamina apresentou-se como aquela que causa maior desdobramento do campo cristalino, em seguida o EDTA e depois a água, o que comprova a série espectroquímica.
Figura 8. Ilustração da série espectroquímica.
http://slideplayer.com.br/slide/335381/
Cálculo do Rendimento Percentual
%R de [Ni(en)3]Cl2
[
Ni
(
H
2
O)
6
]Cl
2
 + 3 NH
2
CH
2
CH
2
NH
2
(
aq
) → [
Ni
(NH
2
CH
2
CH
2
NH
2
)
3
]Cl
2
 + 6 H
2
O 
Massa [Ni(H2O)6]Cl2= 1,05g
Massa [Ni(NH2CH2CH2NH2)3]Cl2= 0,92g
%R = 0,92/1,32 * 100 = 69,0 %.
%R de Ca[Ni(edta)].4H2O
[
Ni
(
H
2
O)
6
]Cl
2
 + K
3
HEDTA
(
aq
) → [
Ni
(
EDTA
]
.5H
2
O
[
Ni
(
EDTA
]
.5H
2
O
 + Ca
Cl
2
.2H
2
O 
→
 Ca[
Ni
(EDTA)].4H
2
O
Massa K3HEDTA= 1,87g
Massa Ca[Ni(EDTA)].4H2O= 2,06g
%R = 2,06/2,11 * 100 = 97,0 %.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através desses experimentos pode se observar as etapas de produção e caracterização de um complexo e pode-se inferir informações de gráficos qualitativos para essas suposições.
Os complexos produzidos apresentaram boa porcentagem de rendimento, o que mostra a facilidade de se produzir tais complexos e os dados espectroscópicos coletados comprovaram a existência desse complexo, além de validarmos a série espectroquímica experimentalmente. 
BIBLIOGRAFIA
LEE, J.D. Química Inorgânica não tão Concisa. Editora Edgar Blücher Ltda. 1996.
VOGEL, A.I. Química Analítica Qualitativa. São Paulo: Editora Mestre Jou. 5a edição. 1981
Leal, B. C., Luza, L., Baibich, I, M., Consoti, C.S. Quim. Nova, 34, 10, 2011.
Properties and Infrared Spectra of Ethylenediaminetetracetic Acid Complexes. II Chelates of divalent Ions. Donald T. Sawyer and Paul J. Paulsen. 1958.
The infrared spectra of ethylenediamine complexes-II. Tris- Bis-, and mono(ethilenediamine) complexes of metal(II) halides.David A. Thourton. 1989.