RELATÓRIO DE INORGANICA EXPERIMENTAL - JoyceMaria

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA 
DISCIPLINA: CE 0885 – QUIMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
PRATICA 10:
PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS COMPLEXOS DE NÍQUEL(II)
PROF. Dr. FRANCISCO SANTOS DIAS
JOYCE SILVA DE ARAÚJO – 301237 (TURMA A)
MARIA RODRIGUES GOMES – 109207 (TURMA B)
FORTALEZA 2016
INTRODUÇÃO:	
 O elemento de transição Níquel (Ni), foi isolado pela primeira vez em 1751, por Axel Frederic Cronstedt, na Suécia. Alguns anos depois, em 1775, Torbern Olaf Bergman escreveu experiências sobre o níquel. Ele mencionou alguns problemas na retirada do arsênio do metal bruto e obteve sais puro de níquel, demonstrando, assim, que o níquel era um metal distinto. O Níquel é duas vezes mais abundante que o cobre na crosta terrestre, apresenta cor branca prateada com tons amarelos e possui como característica marcante a capacidade de se transformar em um imã quando em contato com campos magnéticos. Possui relativa resistência à oxidação e à corrosão, e é mais duro que o ferro, formando ligas de diversas utilizações na indústria.
É utilizado para a preparação de várias ligas, tanto ferrosas como não-ferrosas. Nos compostos simples é predominantemente iônico e divalente. Também é encontrado na forma de Ni(+2) na maioria de seus complexos, que geralmente são quadrados planares ou octaédricos. (LEE, J.D, 1999)
É um metal dúctil e resistente a corrosão. Ocorre na natureza em combinação com arsênio, antimônio e enxofre. Apresenta condutividade elétrica e térmica elevadas. Em solução aquosa o estado de oxidação +2 é o mais importante, sendo pouco comuns as reações de oxidação de +2 para +3. (SHRIVER, D. F,2008)
O íon Ni(II) em solução aquosa acha-se coordenado a moléculas de água em uma geometria octaédrica, formando o íon complexo [Ni(H2O)6] 2+ , de cor verde. Em muitos casos, a formação de outros complexos ocorre através de reações de substituição das moléculas de água por outros ligantes (moléculas neutras: NH3, etilenodiamina, etc., ou ânions: Cl-, OH-, etc.).
Existem complexos que são reativos e trocam ligantes rapidamente, já outros fazem isto lentamente, sendo conhecidos como inertes. Com isso, houve muitos estudos sobre os complexos inertes, muitas informações sobre mecanismos de reação, isomeria, etc., foram obtidas, uma vez que estes compostos podem ser facilmente isolados. A labilidade que é a capacidade do complexo de quebrar as suas ligações e formar outras ligações com compostos mais estáveis, são resultados dos efeitos cinéticos, mas outro efeito importante, que é o efeito termodinâmico, chamado efeito quelato, o qual diz respeito à maior estabilidade de complexos formados com ligantes que possuam dois ou mais sítios de coordenação disponíveis, quando comparada a dos formados com ligantes monodentados. 
A etilenodiamina (en = H2NCH2CH2NH2) é um ligante bidentado e forma com o íon Ni(II), o complexo [Ni(en)3]2+ que é mais estável que o complexo [Ni(NH3)6]2+ apesar da basicidade dos átomos de nitrogênio da etilenodiamina e da amônia serem semelhantes. Assim a etilenodiamina desloca a amônia:
[Ni(NH3)6]2+ + 3 en → [Ni(en)3]2+ + 6 NH3
Este fenômeno acontece pelo fato de que a entropia do sistema aumenta mais no caso da etilenodiamina coordenada, do que no da amônia. A obtenção de [Ni(en)3]Cl2·2H2O pode ser feita pela reação entre a etilenodiamina concentrada e a solução de cloreto de hexaaminoníquel(II). A equação da reação de obtenção pode ser descrita como: 
[Ni(NH3)6]Cl2 + 3 en + 2H2O → [Ni(en)3]Cl2.2H2O + 6 NH3
OBJETIVOS:
· Sintetizar e caracterizar os complexos [Ni(en)3]Cl2 e Ca[Ni(EDTA)] através de espectroscopias na região do infravermelho e no visual;
· Determinar o desdobramento do campo ligante(Δo) para os complexos [Ni(H2O)6Cl2 , [Ni(en)3Cl2 e Ca[Ni(EDTA)];
· Determinar o rendimento percentual dos referidos complexos.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1. Preparação do [Ni(en)3Cl2:
en = Etilenodiamina = H2NCH2CH2NH2
Pesou-se 1,01g de NiCl2·6H2O em um béquer de 50mL. Em seguida, foi adicionado 2,5mL de água destilada e com o auxílio de um bastão de vidro procedeu-se a dissolução do sal.
À essa solução foi adicionado foi gotejado 5,0mL de etilenodiamina, (25%) e então a solução foi agitada com um bastão de vidro. Foi observado uma transição de cores: verde>azul>violeta.
Em seguida, foi adicionado à mistura 13mL de acetona, mantendo-se a agitação para a facilitação da ocorrência de precipitação.
Feito isso, a solução foi levada ao banho de gelo, mantida resfriada por 20 minutos até a precipitação.
Em seguida o solido foi filtrado com 5 mL de acetona gelada. Após filtração o solido foi transferido par um béquer limpo e levado ao dessecador sob vácuo, onde permaneceu até a aula seguinte. O peso obtido do sólido foi 0,98g. 
O composto foi transferido para um recipiente com tampa e rótulo.
2. Preparação da Ca[Ni(EDTA)]·4 H2O:
E um béquer de 50mL, pesou-se 1,00g de NiCl2·6H2O, em seguida foi adicionado 10,0mL de água destilada para dissolução.
À parte, em um béquer de 50mL, pesou-se 1,87g de K3RDTA e, à este béquer foi adicionado 20,0mL de água destilada para a dissolução do K3EDTA.
Em seguida, as soluções foram imersas uma na outra, e agitada com o auxílio de um bastão de vidro, cuja solução resultante dessa mistura foi uma solução de coloração azul turquesa.
Após, adicionou-se, vagarosamente, 0,44g de KHCO3 puro e sólido à solução anterior e esta foi submetida à aquecimento (T=90ºC) por 10 minutos.
Em seguida, verificou-se o pH da solução com um eletrodo e então, a solução foi ajustada para pH = 6,81.
À esta mistura, adicionou-se 0,62g de CaCl2·H2O, agitando-se.
A mistura foi posta por 30 minutos em banho-maria e após decorrido esse tempo, foi filtrada à vácuo em um funil de vidro. O filtrado obtido foi transferido para um béquer de 50mL, permanecendo em repouso até a aula seguinte.
Feito isso, a solução foi levada ao banho de gelo, adicionada de 5mL de etanol, por aproximadamente 30 minutos.
Após a cristalização, o sólido foi filtrado com a adição de três porções de igual volume (5,0mL) de etanol para um béquer cujo peso vazio foi igual a 20,45g.
O béquer contendo o sólido foi colocado no dessecador, até a aula seguinte, cuja massa final resultou em 21,05g.
3. Obtenção do espectro eletrônico dos complexos:
Os referidos espectros eletrônicos foram obtidos na região do visível na faixa de 400- 900 nm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A síntese do complexo de NiCl2·6H2O é dada pela seguinte reação:
[Ni(H2O)6] Cl2(aq) + 3NH2CH2CH2NH2(aq) [Ni(NH2CH2CH2NH2)3]Cl2(aq) + 6H2O(l)
A massa pesada do dado complexo foi de 1,04g, que possui a seguinte massa molar 309,79 g.mol-1 e o volume de 5ml de etilenodiamino, tendo acesso a estes dados podemos então calcular o rendimento da reação:
n[Ni(H2O)6] Cl2] = = 0,0043 mol
Densidade do etileno = 0,899 g mol-1
Solução de etileno (25%) em água
m(en) = 5 mL . 0,899 g mL-1 = 0,899 g
0,899 g. 0,25 = 1,12g 
n(en) = = 0,018 mol
Onde temos: 
Reagente limitante - cloreto de hexaaquaníquel (II)
Reagente excesso - etilenodiamino.
m[Ni(en)3]Cl2= 0,0043 mol 309,79 g mol-1 = 1,33 g (massa teórica)
A massa experimental obtida do complexo foi de 0,97 g. Logo, de posse dessas duas massas, o rendimento pode ser finalmente calculado:
Rendimento = . 100 = 72,93%
Um rendimento aceitável levando em consideração a perda de amostra que pode ter ocorrido na filtração e recristalização.
Já a reação utilizada para a formação do seguinte complexo Ca[Ni(edta)].4H2O (s):
[Ni(H2O)6]2+(aq) + K3HEDTA (aq) + KHCO3(aq) + CaCl2(aq) Ca[Ni(edta)].4 H2O (s) + 4K+(aq) + 2 Cl-(aq) + HCO3-(aq) + 2H2O (l)
Calculo do rendimento:
n (NiCl2.6H2O) = = 0,0042 mol (reagente limitante)
n (K3HEDTA) = = 0,0046 mol (reagente em excesso)
n (KHCO3) = = 0,005 mol
Logo em seguida é obtida a massa teórica:
n (NiCl2.6H2O) = n (Ca[Ni(edta)].4 H2O) = 0,0042 mol
m (Ca[Ni(edta)].4 H2O) = 0,0042 mol . 463 g mol-1 = 1,945 g 
A massa obtida no experimento foi de 0,60g, então calcula-se o referido rendimento:
Rendimento= x 100 = 30,84%
Erros do operador podem ter ocorrido, principalmente na filtração com a perda de amostra.
 Caracterização dos Complexos por Uv-vis e Infravermelho
Os espectros obtidos através das técnicas de ultravioleta e infravermelho auxiliaram na identificação do complexo formado, comprimento máximo e na energia de desdobramento do campo cristalino (EDCC).
A- Espectro de absorção do UV do [Ni(en)3]Cl2 e [Ni(H2O)6]Cl2.
Tendo analisado o espectro acima foi possível determinar os comprimentos de onda [Ni(en)3]Cl2, λmáx= 888 nm e no [Ni(H2O)6]Cl2, λmáx= 1171 nm, podendo assim calcular o valor de delta:
Δ [Ni(en)3]Cl2 = = 2,23.10-19 J
Δ [Ni(H2O)6]Cl2= = 1,69.10-19 J
A diferença notada entre os valores de EDCC dos distintos complexos é devido aos diferentes ligantes, pois sua geometria é a mesma octaédrica. Percebemos que o desdobramento é maior no complexo que tem como ligante a etilenodiamino, este sendo um ligante de campo forte apresenta o complexo formado uma coloração mais forte.
 
 (Espectro Infravermelho do [Ni(en)3]Cl2.)
Realizando-se a análise do espectro acima podemos visualizar alguns grupos funcionais a tabela abaixo mostra todas as bandas vista no infravermelho.
	Banda
	Número de onda (cm-1)
	Aspecto
	Correlação
	I
	521
	Singleto Médio
	Deformação no anel
	II
	660
	Singleto Médio
	NH2 Rock
	III
	1026
	Singleto Forte
	Estiramento C-N
	IV
	1275
	Singleto Fraco
	NH2 Wag
	V
	1331
	Singleto Fraco
	CH2 Twist
	VI
	1458
	Singleto Fraco
	Desdobramento angular CH2
	VII
	1609
	Multipleto Fraco
	Desdobramento angular NH2
	VIII
	2885-2945-3165
	Multipleto Fraco
	Estiramento C-H
	IX
	3250
	Multipleto Forte Largo
	Estiramento N-H-C
	X
	3292-3333-3489
	Multipleto Forte Largo
	Estiramento N-H
Abaixo, estão representados os espectros de absorção no UV-Vis dos complexos Ca[Ni(edta)].4 H2O e [Ni(H2O)6]Cl2. 
Analisando os espectros ultravioleta-vis dos dois complexos encontramos os respectivos comprimentos de onda, [Ni(H2O)6]Cl2, λmáx= 1171 nm. Ca[Ni(edta)].4 H2O, λmáx= 985 nm.
Δo Ca[Ni(edta)].4 H2O = = 2, 01.10-19 J
Δo [Ni(H2O)6]Cl2 = = 1, 69.10-19 J
O edta é um campo ligante forte e ainda forma um quelato com o níquel altamente estável, percebemos nos dois casos de formação dos complexos que a ordem de grandeza da diferença de energia, delta, e as cores dos complexos depende tanto dos metais quanto do ligante que estão ao seu redor, pois estes removem o caráter degenerados dos orbitais d na formação dos complexos.
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Transmission
cm
-1
 Ca[Ni(edta)].4H2O
3505
3447
3349
3281
2971
1594
1404
2928
Espectro Infravermelho do Ca[Ni(edta)]·4H2O) 
Em seguida a tabela de correlação das bandas observadas:
	Banda
	Número de onda (cm-1)
	Aspecto
	Correlação
	I
	1404
	Médio
	Deformação angular do CH2
	II
	1594
	Singleto Forte
	Estiramento C=O
	III
	2928-2971
	Dupleto Fraco
	Estiramento Csp3 - H
	IV
	3281 - 3349
	Dupleto Forte-Largo
	Estiramento N-H
	V
	3447-3505
	Forte-Largo
	Estiramento O-H
Determinação da absorção molar (ε): A=εlc , logo, tem-se que:
εmáx ( [Ni(H2O)6]Cl2) = = 2,94 cm-1 mol-1 L
εmáx ( [Ni(en)3]Cl2) = = 5,76 cm-1 mol-1 L
εmáx (Ca[Ni(edta)].4 H2O) = = 25,6 cm-1 mol-1 L
CONCLUSÃO
Nesta prática de Química Inorgânica Experimental, determinou-se o rendimento percentual do [Ni(H2O)6] Cl2] é 72,93% . Sendo este, um rendimento considerado aceitável se levarmos em consideração perdas de amostra em decorrência de filtração e recristalização. Já para o Ca[Ni(edta)]·4H2O o rendimento percentual obtido foi 30,84%
Na ocasião também foi determinado o parâmetro de desdobramento do campo ligante (∆o). Sendo este para o Ca[Ni(edta)]·4 H2O = 2, 01.10-19 J; e para [Ni(H2O)6]Cl2 = 1, 69.10-19 J.
Foi necessário realizar pesquisa na literatura para que se pudesse fazer atribuições (para o infravermelho) dos grupos presentes ou para saber se as transições encontradas estão de acordo com aquilo que era esperado (absorção na região do visível).
Obteve-se também, os valores do desdobramento do campo cristalino para cada um dos complexos e, a partir dessa informação, determinar qual dos complexos possuía o ligante de campo mais forte.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. Tradução da 5ª ed. inglesa. São Paulo: Editora Edgard Blucher LTDA, 1999.
SHRIVER, D.F. e ATKINS, P.W. Química Inorgânica. 4ªed. Porto Alegre: Editora Bookman, 2008.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. Química Inorgânica Experimental – Manual de Laboratório. Fortaleza,2016.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. Guia de Normalização de Trabalhos Acadêmicos da Universidade Federal do Ceará. Biblioteca Universitária Fortaleza, 2013.
<http://docslide.com.br/documents/relatorio-sintese-de-complexos-de-niquel.html>. Acesso em 19 Jun. 2016 às 22:13.
<http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_tabela/028_niquel.html>. Acesso em 19 Jun. 2016 às 22:18.
< http://qui.ufmg.br/~ayala/matdidatico/apostila_inorg_exp.pdf >. Acesso em 19 Jun. 2016 às 23:16.
3004005006007008009001000110012001300
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
985
585
383
Abs.
 (nm)
Ca[Ni(edta)].4H
2
O
500 1000
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Absorbância
Comprimento de onda (nm)
 [Ni(H
2
O)
6
]Cl
2
 [Ni(en)
3
]Cl
2
345
543
888
394
722
1171
4000350030002500200015001000500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
cm
-1
 Ca[Ni(edta)].4H
2
O
3505
3447
3349
3281
2971
1594
1404
2928
%T
5001000
0,0
0,2
0,4
0,6
[Ni(H
2
O)
6
]Cl
2
Abs
Comprimento de onda (nm)
1171
394
722