Relatório de Síntese e Isomerização do Complexo [Co(NH3)5ONO]Cl2

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Campus: Vitória da Conquista
Licenciatura em Química
Danielle Ferraz
Gabriela Pereira
Gislaine Amorim
Pâmela Jarine
Vivian Mateus
QUÍMICA INORGÂICA EXPERIMENTAL II
- Relatório nº 05 - 
Síntese e Isomerização do Complexo [Co(NH3)5ONO]Cl2
Vitória da Conquista – BA
2016.2
Danielle Ferraz
Gabriela Pereira
Gislaine Amorim
Pâmela Jarine
Vivian Mateus
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL II
- Relatório da Prática nº 05–
Síntese e Isomerização do Complexo [Co(NH3)5ONO]Cl2
	
Relatório Experimental apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação no componente curricular Química Inorgânica Experimental I, no Curso de Licenciatura em Química, ministrado pelo Prof. Dr. Tancredo Augusto Fontineles, no Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia da Bahia, Campus Vitória da Conquista.
Vitória da Conquista - BA
1º/ 02/ 2017
Resumo
Para realizar um estudo de isomerização da síntese de isômeros de cobalto e caracterização estrutural, houve manuseamentos no laboratório para obter a formação de cristais do complexo de pentaminonitritocobalto(I), e a existência de isomeria de ligação nos compostos sintetizados. Para observar a coloração dos compostos necessitou analisar a existência de isômeros de ligação.
Fundamentação Teórica
Complexos de cobalto possuem efeitos antivirais e bactericidas. A alteração dos ligantes pode levar ao aumento ou diminuição dessas propriedades (CHANG et al, 2010). Os ligantes de NH3 presentes nos complexos de cobalto foram estudados por Werner em 1893, onde foi possível perceber que isômeros de posição apresentavam colorações diferentes. A coordenação do ligante NO2 em metais de transição da primeira e segunda série da tabela periódica é objeto de pesquisa em química inorgânica. Um tipo de tipo de isomeria de ligação que ocorre em complexos de Co3+ é a isomerização nitrito (ONO)–nitro(NO2). Levando em consideração alguns fatores como a temperatura e radiação ultravioleta, podem ser obtidos por síntese ou por interconverção.
Para aumentar a seletividade de boa parte das reações usadas em análises e para identificações e caracterizações é imprescindível a formações de complexos. No momento em que um complexo é formado, os estados de oxidação anormais são estabilizados, como acontece com o cobalto (I), isso faz aumentar o poder oxidante de determinados íons.
A complexação é uma atração eletrostática entre um íon e um agente quelante de modo que não há transferência de elétrons entre estes. Quanto às cargas, a estrutura final terá como somatória das cargas individuais de cada participante do complexo.
Nos isômeros, a fórmula molecular é a mesma, porém, diferem nos arranjos dos átomos. Os isômeros de coordenação se destacam, nos complexos metálicos, onde possuem diferenças na esfera de coordenação; nos isômeros de ligação que é a ligação que ocorre entre o ligante e o metal envolvendo átomos diferentes; nos isômeros geométricos a posição dos ligantes é mudada; nos isômeros ópticos as estruturas são assimétricas, onde uma é a imagem no espelho da outra. 
O elemento químico cobalto é um metal que está relacionado com o ferro, o níquel, arsênio e enxofre, onde pode ser encontrado associado com estes na natureza.
Quando as moléculas de água são substituídas por outros ligantes presentes em solução ocorrem as reações de formação de complexos, geralmente é seguida pela a oxidação do íon Co2+. Acontece uma reação inicial de substituição das moléculas de água e a seguir, o complexo formado é oxidado pelo oxigênio do ar ou então pela ação da água oxigenada. Na presença do catalisador, a reação do íon [Co(H2O)6]2+ com amônia em excesso, forma o [Co(NH3)6]3+ devido a oxidação com o oxigênio do ar.
Para se obter os compostos isoméricos nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 e nitrito [Co(NH3)5ONO]Cl2 a partir do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 pode-se substituir o ligante Cl- por NO2. Embora os complexos de cobalto (I) sejam caracteristicamente inertes, à temperatura elevada algumas reações de substituição podem ser razoavelmente rápidas (SHRIVER et al, 1998).
É possível diferenciar e identificar os isômeros nitro e nitrito de cobalto de fórmula [Co(NH3)5NO2]Cl2 por suas colorações.
Os isômeros nitro e nitrito de cobalto de fórmula [Co(NH3)5NO2]Cl2 pode ser primeiramente identificados onde o cloreto de pentaminitrocobalto(I), [Co(NH3)5NO2]Cl2, é amarelo (amarelo-tijolo) o cloreto de pentaminitritocobalto(I), [Co(NH3)5ONO]Cl2, é róseo (salmão). Qualquer técnica que faça uso de luz (radiação eletromagnética) com o objetivo de medir concentrações de espécies químicas e identificá-las por seu comportamento característico é considerado como espectrofotometria.
A espectrofotometria — medida de absorção ou transmissão de luz — é uma das mais valiosas técnicas analíticas amplamente utilizadas em laboratórios de área básica, bem como em análises clínicas. Por meio da espectrofotometria, componentes desconhecidos de uma solução podem ser identificados por seus espectros característicos ao ultravioleta, visível, ou infravermelho.
	
3.0 Objetivos
Objetivo Geral
- Sintetizar o complexo [Co(NH3)5ONO]Cl2 e promover sua isomerização.
Objetivos Específicos
- Verificar a isomerização de acordo com a mudança de cor do composto obtido no experimento.
Materiais e Reagentes
- Erlenmeyer de 250 mL		- Amônia Concentrada
- Bastão de Vidro			- Cloreto de Cobalto
- Espátula				- Peróxido de Hidrogênio 20%
- Pipeta Graduada			- Ácido Clorídrico 6 mols. L-1
- Proveta				- Nitrito de Sódio
- Vidro de Relógio		- Agua destilada gelada
- Banho de Gelo			- Etanol
- Funil de vidro			- Cloreto de Amônio
- Equipamento para filtração a vácuo
4.1 Procedimentos
Pesou-se 5,0027 g de cloreto de amônio e o transferiu para um erlenmeyer de 250 mL. Dissolveu o solido em 30 mL de solução concentrada de amônia, agitando continuamente (agitação magnética).
Na mistura, acrescentou 10,4281g de cloreto de cobalto hexahidratado, ainda sob agitação constante.
Acrescentou 8 mL de uma solução 20% de peroxido de hidrogênio, sob agitação constante, quando a efervescência produzida cessou, foi realizada a filtração da mistura e o resfriou a 10°C.
No filtrado, ainda gelado, adicionou, gota a gota, uma solução 3 mols/L de HCl até a neutralização da solução, averiguando com o papel indicador de pH.
 Após a neutralização, adicionou 5,8780g de nitrito de sódio a solução e o manteve em banho de gelo por 30 minutos.
Filtrou os cristais obtidos sob vácuo e os lavou com 20 mL de agua destilada gelada, seguindo-se a lavagem com 20 mL de etanol. Deixou então os cristais secarem a temperatura ambiente.
OBS: A isomerização do [Co(NH3)5ONO]Cl2 no [Co(NH3)5NO2]Cl2 pôde ser atingida por duas vias: deixando o [Co(NH3)5ONO]Cl2 exposto a luz solar por alguns dias, ou aquecendo o composto. A ocorrência da isomerização foi verificada com base na mudança de coloração do composto: [Co(NH3)5ONO]Cl2 é salmão (rosa), enquanto o [Co(NH3)5NO2]Cl2 é amarelo (amarelo-tijolo).
Resultados e Discussão
Foi dissolvido 5.0027g de NH4Cl (cloreto de amônio) em 30 mL de NH4OH (hidróxido de amônio, sendo que o roteiro original previa a utilização de amônia concentrada porém o laboratório não dispunha desse reagente, que foi substituído pelo NH4OH) mantendo a solução sob agitação magnética, sendo acrescentado posteriormente CoCl2.6H2O (cloreto de cobalto hexahidratado). Notou-se a formação de um composto cristalino de cor violeta avermelhado. (Figura 01).
Figura 1 - solução de NH4Cl, NH4OH e CoCl2.6H2O
Ao adicionarmos lentamente sob agitação magnética, o peróxido de hidrogênio volume 20 cremoso (o roteiro previa a utilização de H2O2 30% porém este reagente não estava disponível no laboratório), pelas paredes da cápsula observamos uma forte liberação de gás, O2, devido a decomposição do peróxido de hidrogênio. (Figura 02). 
		Figura 2 - Liberação de gás após a adição doperóxido de hidrogênio
Quando cessou a efervescência, a solução foi para o banho de gelo, acompanhada com termômetro até que a solução chegasse à 10°C. Após foi adicionamos o HCl (ácido clorídrico) 6mol/L na mistura. A adição do HCl é importante para neutralizar a solução e reduzir a água oxigenada, a adição de cloreto de amônio ao sistema favoreceu a formação de amônia. Eq.[01] 
2CoCl2.6H2O + 2NH4Cl + 8NH3 + H2O2 2[Co(NH3)5Cl)Cl2 + 14H2O Eq.[01]
OBS.: Não tinha papel fita indicador, apenas papel tornassol vermelho que é utilizado para testar bases o que prejudicou a indicação da neutralização da solução. (Figura 03)
Figura 3 – Papel tornassol vermelho
Posteriormente, adicionou-se 5,8780g nitrito de sódio, e manteve-se a solução mais 30 minutos no banho de gelo. A partir do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 é possível substituir o ligante Cl- por NO2 para se obter os compostos isoméricos nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 e nitrito
Foi separado os cristais vermelhos por filtração a vácuo. (Figura 04).
Figura 4 - Filtração a vácuo
Foi lavado os cristais com pequenas porções de água gelada e álcool etílico, nesta ordem. Lavou-se nesta ordem, pois, o primeiro solvente é mais polar (água gelada) e retira as impurezas dos cristais, o álcool etílico que é menos polar que a água.
Os cristais foram secados o máximo possível, no próprio funil, com o sistema a vácuo funcionando.
Após um dia secando no laboratório os cristais foram pesados e calculado o rendimento. Figura 05.
 
Figura 4 – Pesagem do composto obtido [Co(NH3)5ONO]Cl2
O cálculo do rendimento foi feito da seguinte forma:
Massa pesada de CoCl2.6H2O = 10,428
Massa do complexo [Co(NH3)5ONO]Cl2 obtido = 0,854 g
Massa molar do CoCl2.6H2O = 237,83 gmol-1
Massa molar do complexo [Co(NH3)5ONO)Cl2 = 260 gmol-1
A massa em gramas do CoCl2.6H2O foi convertida para massa em mols:
237,83 1 mol
2,50 x
x = 0,01 mol de CoCl2.6H2O
A massa em gramas do [Co(NH3)5ONO]Cl2 foi convertida para massa em mols:
260 1 mol
0,854 x
x = 0,00328 mol de [Co(NH3)5ONO)Cl2
Posteriormente, os cristais foram aquecidos em tubo de ensaio onde o mesmo adquiriu coloração róseo. Onde o cloreto de pentaminitrocobalto(I), [Co(NH3)5NO2]Cl2, é amarelo (amarelo-tijolo) o cloreto de pentaminitritocobalto(I), [Co(NH3)5ONO]Cl2, é róseo (salmão).. Figura 05.
Figura 5 – Aquecimento do composto obtido
6.0 Considerações Finais
 Portanto, foi possível obter a sintetização e formação de cristais do complexo de pentaminonitritocobalto(I) no laboratório. Mesmo com a falta de alguns reagentes e o indicador de pH, pôde-se observar a sua coloração, róseo (salmão) com o aquecimento dos cristais obtidos, já que os isômeros nitro e nitrito de cobalto são identificados e diferenciados por suas colorações. Estes estudos e experimentos devem ser realizados com cuidado e paciência, pois qualquer imprudência irá afetar nos resultados finais, dessa forma refizemos o experimento após o erro do primeiro no momento da lavagem.
7.0 Anexos
Questionário
Escrever todas as equações das reações executadas.
2CoCl2.6H2O + 2NH4Cl + 8NH3 + H2O2 → 2[Co(NH3)5Cl]Cl2 + 14H2O
[Co(NH3)5Cl]2+ + OH- → [Co(NH3)5OH]2+ + Cl- 
[Co(NH3)5OH]2+ + H+→ [Co(NH3)5H2O]3+ 
2 NO2 - + 2 H+ → N2O3 + H2O 
[Co(NH3)5OH]2+ + N2O3 → [Co(NH3)5ONO]2+ + HNO2
Qual o rendimento pratico do processo?
0,01 mol de CoCl2.6H2O
0,00328 mol de [Co(NH3)5ONO]Cl2
R= 0,00328/0,01 X 100 = 32,8%
A separação dos cristais do complexo de cobalto é feita por meio de filtração a vácuo. Qual ou quais as vantagens desta filtração sobre a filtração comum?
A diferença é que se aplica um vácuo (baixa pressão) dentro do recipiente que coletará a solução filtrada, o que faz com que haja uma sucção que acelera o processo. Esse tipo de filtração utiliza o papel de filtro na forma original de círculo dentro do funil de Buchner (um funil bem maior e pesado, feito de porcelana e que contém vários furinhos como se fosse uma peneira). Esse funil é acoplado ao kitassato com uma borracha que impede a entrada de ar dentro dele. Uma mangueira acoplada a uma trompa de água puxa o ar de dentro do kitassato, diminuindo, assim, a pressão dentro dele. Desse modo, quando se passa a mistura por esse sistema, a diferença de pressão leva à sucção da parte líquida e deixa o sólido no papel de filtro praticamente seco.
O que é isomeria? Quais os principais tipos de isomeria que existem? Que tipo de isomeria ocorre no complexo sintetizado nessa prática?
A isomeria é um fenômeno que ocorre quando duas ou mais substâncias diferentes possuem a mesma fórmula molecular, mas diferentes propriedades e fórmulas estruturais. Pode ser classificada basicamente em dois tipos: isomeria plana ou constitucional e isomeria espacial ou esteroisomeria, que podem ser subdivididos. Isomeria de posição: a diferença está na posição de uma insaturação, de um grupo funcional, de um heteroátomo ou de um substituinte.
O composto estudado aqui possui alguma aplicação prática? Caso sim, informe.
Sim. Tem como exemplo o próprio experimento, que com o aquecimento eles mudam de cor, fazendo assim a isomeria.
Referências
SHRIVER, D. F.; ATKINS, P. W.. Química Inorgânica. 3º ed. Editora Bookman, Porto Alegre, 2006.
AYALA, J. D. & DE BELLIS, V. M., Química inorgânica experimental, 2 ed. UFMG Minas Gerais – MG, 2003.
LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5ª ed. São Paulo: EDGARD BLUCHER LTDA, 2000.
RUSSEL, J. B. Química geral I. 2ª ed. trad. e rev. [técnica Marcia Guekezian et. al.] São Paulo: Makron Dooks, v. 2, 1994.