Apostila_GQI_116

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
ROTEIRO DAS PRÁTICAS DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL II (GQI-116)
Sumário
APRESENTAÇÃO...........................................................................................................................1
Dinâmica das aulas práticas.....................................................................................................................1
Segurança no laboratório........................................................................................................................1
PREPARAÇÃO DO RELATÓRIO......................................................................................................2
Modelo de Relatório...............................................................................................................................2
Modelo de referencial teórico e citação bibliográfica..............................................................................3
PRÁTICA 1 – TÉCNICA DE FTIR......................................................................................................4
Preparação da Prática 1 - Técnica de FTIR................................................................................................5
Espectros de FTIR....................................................................................................................................6
PRÁTICA 2 – TÉCNICA DE UV-VIS..................................................................................................8
Preparação da Prática 2 - Técnica de UV-Vis..........................................................................................11
Espectros de UV-Vis...............................................................................................................................12
Preparação da Prática 3 - Obtenção do [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4..............................................................15
Espectros de FTIR e de UV-Vis................................................................................................................16
PRÁTICA 4 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO [Ni(NH3)6]Cl2......................................................18
Preparação da Prática 4 - Síntese e caracterização do [Ni(NH3)6]Cl2.....................................................21
Espectros deFTIR e UV-Vis.....................................................................................................................22
PRÁTICA 5 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO [Ni(en)3]Cl2.2H2O...............................................24
Preparação da Prática 5 Síntese e caracterização do [Ni(en)3]Cl2.........................................................25
Espectros de FTIR e UV-Vis....................................................................................................................26
PRÁTICA 6 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO do complexo Cr-EDTA................................................29
Preparação da Prática 6 - Síntese e caracterização do Cr - EDTA............................................................31
Espectros de FTIR e UV-Vis....................................................................................................................32
PRÁTICA 7 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO H3PMO12O40.....................................................34
Preparação da Prática 7 - Síntese e caracterização do H3PMo12O40....................................................35
Espectro de FTIR do heteropolicomposto..............................................................................................36
PRÁTICA 8 -DETERMINAÇÃO DE 10DQ DE VÁRIOS COMPLEXOS.................................................37
Preparação da Prática 8- Determinação de 10 dq de vários complexos.................................................39
BIBLIOGRAFIA............................................................................................................................40
Química Inorgânica................................................................................................................................40
Química Analítica Instrumental (FTIR e UV)...........................................................................................40
Análise de Espectros..............................................................................................................................40
Artigos...................................................................................................................................................40
APRESENTAÇÃO
Dinâmica das aulas práticas
Cada discente deve confeccionar um pré-relatório e entregá-lo ao professor antes do início da aula. O roteiro a ser desenvolvido será entregue ao grupo na aula anterior ao desenvolvimento do experimento e discutido antes da execução do mesmo, sendo abordados os aspectos teóricos e práticos mais relevantes. Após isso o experimento será executado e os resultados obtidos serão interpretados e discutidos pelo grupo. A cada experimento os resultados devem ser apresentados ao professor na forma de um relatório na semana seguinte à aula prática.
Segurança no laboratório
Em TODAS as aulas práticas é obrigatório o uso de AVENTAL, SAPATO FECHADO, CABELO PRESO e CALÇAS COMPRIDAS, sem os quais o aluno NÃO poderá permanecer no laboratório.
 (
1
)
PREPARAÇÃO DO RELATÓRIO
Ao término de cada aula prática o aluno terá em mãos todos os dados referentes à prática realizada. Com esses dados a equipe deverá fazer um relatório que será entregue sempre no início da próxima aula de laboratório (um relatório por equipe). O relatório poderá ser digitado ou manuscrito.
Modelo de Relatório
MODELO DE RELATÓRIO
Os relatórios devem ser redigidos pelos alunos considerando que outras pessoas, além do professor, estão interessadas em obter informações sobre os fatos observados. Desta forma, é importante que todas as etapas do experimento sejam descritas e discutidas de modo claro e conciso.
As anotações feitas no caderno de laboratório devem ser completas, claras e exatas. Você deve se habituar a relatar todo procedimento técnico e nunca confiar na memória. Escrever exatamente o que ocorreu e não o que deveria ocorrer. As anotações devem ser feitas diretamente no caderno. Todos os cálculos devem ser indicados no relatório.
Um bom relatório deve ser curto, de linguagem correta e não prolixo ou ambíguo. As ideias devem ser expressas de maneira clara, concisa e em bom estilo de linguagem. O relatório deve conter os seguintes itens:
CAPA
Disciplina, Título do experimento, Data do experimento, Nome do Professor, Nome completo e número de matrícula de todos os membros da equipe.
INTRODUÇÃO (REFERENCIAL TEÓRICO)
Apresentação sucinta do assunto, procurando demonstrar sua importância e interesse. Alguns conceitos teóricos que serão abordados no decorrer do texto. Para a preparação do Referencial Teórico a equipe deve utilizar livros didáticos, artigos científicos, sites, etc.
OBJETIVOS
Descrição dos objetivos da experiência.
PARTE EXPERIMENTAL
Procedimentos utilizados durante a aula.. Aqui devem ser descritos todos os procedimentos realizados no laboratório na ordem em que foram realizados. Essa descrição deve ser feita na terceira pessoa (colocou-se, adicionou-se, pipetou-se...) ou no passado (foi colocado; foi adicionado, foram pipetados...).
Nesta parte do relatório também pode ser feito, quando possível, um esquema (desenho) da
aparelhagem.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tratamento dos dados obtidos, construindo-se tabelas ou gráficos, quando necessário. Os cálculos feitos devem ser incluídos assim como rendimentos práticos e teóricos e mudanças macroscópicas observadas (mudança de cor, evolação de gás e/ou formação de precipitado). As
reações químicas devem ser descritas na forma de equações químicas balanceadas, onde figurem os estados físicos dos reagentes e dos produtos.
Os resultados quantitativos devem ser analisados (limitações do método empregado, erros operacionais,qualidade dos aparelhos de medida, concordância com os valores teóricos ou esperados, etc.). Os resultados qualitativos devem ser explicados baseando-se nos conhecimentos teóricos (leis, propriedades físicas e químicas, equações químicas, etc.).
CONCLUSÕES
A conclusão deve ser uma apreciação global dos experimentos, avaliando se os objetivos propostos foram alcançados e/ou se os valores obtidos estão de acordo com a literatura (citar literatura na Discussão). Cuidado, conclusão não é resumo dos resultados obtidos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Citar as referências utilizadas na preparação de todo o relatório.
Modelo de referencial teórico e citação bibliográfica
“Referencial Teórico
A ativação química apresenta muitas vantagens quando comparada a ativação física, quando se objetiva a obtenção de um carvão com características especiais (porosidade, grupos superficiais, etc.). Entre elas estão: (i) menores temperaturas de ativação, entre 600 e 800°C, se comparada à temperatura de ativação entre 700 e 1000°C, usada na ativação física (EL- HENDAWY et al., 2008), (ii) menores tempos de ativação (NOWICKI et al., 2008), (iii) único estágio de ativação (carbonização/ativação simultâneas), (iv) alto rendimento e (v) melhores áreas superficiais (VARGAS et al., 2011).
Referências Bibliográficas
El-HENDAWY, A.A.; ALEXANDER, A.J.; ANDREWS, R.J.; FORREST, G. Effects of activation schemes on porous, surface and thermal properties of activated carbons prepared from cotton stalks. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v. 82,n. 2 , p. 272-278, Jul. 2008.
NOWICKI, P.; PIETRZAK, R.; WACHOWSKA, H. Siberian anthracite as a precursor material for microporous activated carbons. Fuel, London, v. 87, n. 11, p. 2037-2040, Aug 2008.
VARGAS, A. M. M. CAZETTA, A. L. GARCIA, C. A.; MORAES, J.C.G.; NOGAMI, E.M.; LENZI, E.; COSTA, W.F.; ALMEIDA, V.C. Preparation and characterization of activated carbon from a new raw lignocellulosic material : Flamboyant ( Delonix regia ) pods. Journal of Environmental Management, v. 92, n. 1, p. 178-184, 2011.”
PRÁTICA 1 – TÉCNICA DE FTIR
Obtenção de espectros na região do infravermelho de alguns compostos (glicose, ureia, amostras problema)
Preparação de pastilha de KBr.
Adicionar uma pequena quantidade de amostra (pulverizada e seca) no almofariz. Adicionar o KBr (também seco e pulverizado) ao almofariz e misturar os sólidos. Colocar a mistura no molde e preparar a pastilha.
Obter o espectro.
Para o relatório
Introdução
Espectro eletromagnético, vibrações moleculares. Técnica de FTIR (como funciona, quais os principais tipos de vibração associadas, frequência das principais vibrações de ligações – Tabela de IV, alguns grupos funcionais mais importantes e suas frequências de vibração. Porque utilizar pastilha de KBr e não outro sal qualquer, quais outros sais poderiam ser utilizados na preparação das pastilhas, tipos mais comuns de espectrofotômetros, etc.). Esquema de um espectrofotômetro com o nome dos principais componentes presentes no equipamento. Aplicação da técnica de FTIR (para que é utilizado).
Parte Experimental
Metodologia de preparação da pastilha. Nome, modelo, marca do equipamento utilizado. Especificações do equipamento (intervalo de número de onda, resolução).
Resultados e Discussão
Espectros obtidos. Tabela com o número de onda das principais bandas e atribuições das bandas (correlação com alguma função química) para cada composto analisado. Estrutura molecular dos compostos analisados. Análise dos espectros, sugestão da identidade da amostra problema (colocar os grupos funcionais existentes na molécula e sugerir um nome).
TABELA DE VALORES DE ABSORÇÃO NO INFRAVERMELHO
Preparação da Prática 1 - Técnica de FTIR
MATERIAIS
Espectrofotômetro de FTIR (CAPQ) KBr grau espectroscópico
Almofariz e pistilo
Pastilhador
Prensa
CD para salvar os dados.
REAGENTES Ureia Glicose
Fenol (composto X) Anilina (composto Y)
Espectros de FTIR
Número de onda (cm-1)
Composto X
Composto X
Número de onda (cm-1)
Composto Y
PRÁTICA 2 – TÉCNICA DE UV-VIS
Obtenção de espectros na região do UV-Vis de várias soluções aquosas contendo diferentes compostos.
TABELA DE VALORES DE COMPRIMENTO DE ONDA E COLORAÇÃO
Comprimento de onda (nm)
Cor
Absorvida
Cor
Observada
400-435 Violeta Verde-amarelado
435-480 Azul Amarelo
480-490 Azul-esverdeado Laranja
490-500 Verde-azulado Vermelho
500-560 Verde Purpura
560-580 Verde-amarelado Violeta
580-595 Amarelo Azul
595-610 Laranja Azul-esverdeado
610-750 Vermelho Verde-azulado
Cromóforos: grupos responsáveis pela absorção da luz UV-Vis. C=O, C=C, arom., etc.
Auxocromo: grupo que, se unido ao cromóforo, altera o (nm) de máxima absorção e a intensidade de absorção.
ESPECTRO DE ABSORÇÃO DE COMPLEXOS DE METAIS DE TRANSIÇÃO
9
ESTADO DE VALÊNCIA DOS ELEMENTOS (3d) E AS CORES DE SEUS CLORETOS ANIDROS
10
Preparação da Prática 2 - Técnica de UV-Vis
MATERIAIS
Espectrofotômetro de UV-Vis
Cubetas de quartzo
Pisseta com água destilada
Papel absorvente
Becker de 250 mL
REAGENTES
Azul de metileno
Fenol
Vermelho reativo
 (
1
1
)
Espectros de UV-Vis
 (
A
z
u
l
 
d
e
 
m
e
t
i
l
e
no
)0,8
0,6
 (
A
b
s
o
r
b
n
c
م
 
i
a
/
u
.
a
.
)0,4
0,2
0,0
200 300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda/nm
 (
F
en
o
l
)1,0
 (
A
b
s
o
r
b
â
n
c
i
a
/
u
.
a
.
)0,5
0,0
200 300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda/nm
 (
Ver
m
el
h
o
 
rea
t
i
v
o
)0,20
0,15
 (
A
b
s
o
r
b
â
n
c
i
a
/
u
.
a
.
)0,10
0,05
0,00
300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda/nm
PRÁTICA 3 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4
O sulfato hidratado de tetraminocobre (II) é um composto de coordenação caracterizado por uma cor viva. O complexo pode ser obtido pela reação entre amônia e sulfato de cobre.
PREPARO DO SULFATO HIDRATADO DE TETRAMINCOBRE (II)
1.Dissolver, em um becker, 4 g de sulfato de cobre penta hidratado, em 25 mL de água destilada, fazendo a adição lenta e com agitação.
2.Adicionar, gota a gota, 10 mL de amônia 15%. Notar a formação de um composto após a primeira adição de amônia.
3. Manter a agitação durante 5 minutos e adicionar 30 mL de álcool etílico.
4. Deixar repousar o precipitado durante cerca de 30 minutos, resfriando-o seguidamente em banho de gelo.
5. Recolher os cristais por filtração a vácuo e lavar com duas porções de cerca de 10 mL de
álcool etílico e deixar o precipitado secar ao ar e pesar o composto formado.
6. Obter os espectros de FTIR e UV-Vis do complexo produzido.
TRATAMENTO DOS RESULTADOS (PARA O RELATÓRIO)
a) Calcule o rendimento da síntese (média).
b) Escreva as equações das reações implicadas em cada um dos passos seguidos na preparação deste composto.
c) Discuta a solubilidade do complexo em álcool etílico.
d) Indique a estrutura, geometria e a estereoquímica do complexo. e) Discuta o efeito Jahn Teller.
f) Analise os espectros de FTIR e UV.
e) Calcule O para o precursor e para o complexo sintetizado.
Preparação da Prática 3 - Obtenção do [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4
MATERIAL POR EQUIPE
Béquer de 100 mL; Proveta de 50 mL;
Pipeta Pasteur com tetina
Bastão de vidro;
Conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; Kitassato; papel de filtro; bomba de vácuo);
Espátula de metal
Vidro derelógio;
Frasco de vidro com tampa (20 ou 50 mL) para guardar o produto obtido; Papel absorvente
NA BANCADA
Sulfato de cobre anidro; Amônia 15%, 100 mL Álcool etílico 1 litro
Água destilada; Gelo;
Frasco para resíduo; Dessecador
Balança
Espectros de FTIR e de UV-Vis
Espectro de FTIR do [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4
100
80
60
40
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
â
n
c
i
a
 
/
 
%
)20
0
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Número de onda / cm-1
 (
A
b
s
o
r
b
a
n
c
i
a
)Espectro de UV-Vis do sulfato de cobre
CuSO4 5H2O
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
Comprimento de onda (nm)
Espectro de UV-Vis do complexo
0,14
0,12
0,10
0,08
 (
a
b
s
o
r
b
a
n
c
i
a
)0,06
0,04
0,02
 (
[
C
u
(
N
H
3)4
(
H
2
O
]
S
O
4)
)0,00
300 400 500 600 700 800
comprimento de onda (nm)
PRÁTICA 4 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO [Ni(NH3)6]Cl2
INTRODUÇÃO
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.).
A reação de formação do complexo cloreto de hexaamimoníquel (II), por exemplo, resulta da troca de moléculas de água por moléculas de amônia, no complexo octaédrico [Ni(H2O)6] 2+,
[Ni(H2O)6] 2+(aq) + 6 NH3(aq) [Ni(NH3)6] 2+(aq) + 6H2O(l)
O cloreto de hexaaminoníquel (II), [Ni(NH3)6]Cl2, é um sólido (cristais de cor azul-violeta) com estrutura cristalina cúbica, solúvel em água e em solução aquosa de amônia, mas insolúvel em amônia concentrada, álcool etílico e éter.
A obtenção de [Ni(NH3)6]Cl2 pode ser feita pela reação entre a amônia concentrada e solução de cloreto de níquel (II). A equação da reação de obtenção pode ser escrita como:
NiCl2 .6H2O(s) + 6 NH3(aq) [Ni(NH3)6]Cl2 (s) + 6 H2O(l)
MATERIAIS
Béquer de 50 e de 100 mL; proveta de 25 mL; bastão de vidro; tubos de ensaio e suporte; conta- gotas; conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; quitasato; papel de filtro; bomba de vácuo); balança; espátula; vidro de relógio; gelo; frascos para guardar o produto obtido, frasco de resíduos.
REAGENTES E INDICADORES
NiCl2.6H2O p.a.; NH3 conc. (d=0,91 g/mL; 25-28 % em massa ou 15 mol L-1); NH4Cl p.a.; álcool etílico anidro; éter; solução alcoólica de dimetilglioxima 1 % p/v; solução 0,10 mol L-1 de AgNO3 ; solução 3 mol L-1 de HNO3 ; solução 1,0 mol L-1 de NaOH; papel tornassol vermelho e azul.
OBTENÇÃO
A) Preparação da solução amoniacal de NH4Cl da seguinte forma (preparar somente uma solução para uso comum):
medir 10 mL de NH4OH concentrado e colocar em um béquer;
dissolver NH4Cl pouco a pouco até saturar a solução;
transferir para uma proveta e completar o volume para 20 mL com NH4OH concentrado. deixar esta solução em repouso até o momento do uso, tampada com um vidro de relógio.
B) Pesar 1,0 g de NiCl2.6H2O, colocar em um béquer pequeno e adicionar água destilada gota a gota
com agitação, em quantidade mínima, até dissolver todo o sal.
C) Adicionar gradualmente 5 mL de solução CONCENTRADA de amônia. Neste ponto, a cor da solução deve mudar para azul.
D) Esfriar a solução em água corrente e adicionar 2 mL de solução amoniacal de NH 4Cl preparada no
início da aula. Deixar em repouso por 15 minutos em banho de gelo.
E) Filtrar os cristais obtidos utilizando filtração à vácuo e lavá-los usando uma porção de 5 mL de
NH4OH concentrado, seguida de pequenas porções de álcool anidro e finalmente de éter.
F) Secar os cristais o máximo possível no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando. G) Depois de secos, pesar os cristais obtidos. Anotar o resultado.
H) Calcular o rendimento prático da obtenção.
CARACTERIZAÇÃO DO [NI(NH3)6]CL2
Preparar uma solução (ou suspensão) aquosa do complexo para caracterizar os componentes do produto obtido e fazer, em tubos de ensaio, as reações indicadas a seguir.
CARACTERIZAÇÃO DO NI2+(AQ)
Aquecer cuidadosamente 10 gotas da solução estoque do composto, esfriar e verificar se o meio está básico, com papel tornassol vermelho. Adicionar 3 gotas de solução alcoólica de dimetilglioxima. Observar e anotar o resultado.
Adicionar gotas de solução 3 mol L-1 de HNO3 à solução anterior até observar o
desaparecimento do precipitado rosa. Adicionar solução de NH4OH concentrada e observar.
CARACTERIZAÇÃO DO CL- (AQ)
Colocar 5 gotas da solução estoque do composto em um tubo de ensaio e adicionar 3 gotas de solução de AgNO3 0,10 mol L-1. Observar e anotar o resultado.
Centrifugar, desprezar o sobrenadante e adicionar ao resíduo, 10 gotas de NH 3 concentrada.
Observar e anotar o resultado.
Acidular a solução do item anterior com HNO 3 3 mol L-1, verificando a acidez com papel tornassol azul. Observar e anotar o resultado.
CARACTERIZAÇÃO DE NH3
Colocar 5 gotas da solução estoque do composto em um tubo de ensaio e aquecer cuidadosamente em banho-maria. Aproximar à boca do tubo de ensaio uma tira de papel tornassol vermelho umedecida com água destilada. Observar e anotar o resultado.
Colocar um pouco do sólido em um tubo de ensaio e aquecer diretamente na chama do bico de gás. Aproximar à boca do tubo de ensaio uma tira de papel tornassol vermelho umedecida com água destilada. Observar e anotar o resultado.
CARACTERIZAÇÃO POR UV-VIS E FTIR
Obter os espectros de IV do reagente de partida e do complexo (fazer pastilha de KBr)
Com o material seco, preparar 50 mL de solução do complexo dissolvendo 10 mg do complexo em
50 mL de água destilada.
Preparar 50 mL de solução NiCl2-6H2O dissolvendo 10 mg do sal em água destilada. Obter os espectros de UV-vis do reagente de partida e do complexo.
20
Preparação da Prática 4 - Síntese e caracterização do [Ni(NH3)6]Cl2
MATERIAL POR EQUIPE (6 EQUIPES)
Béquer de 50 mL; Béquer de 100 mL Proveta de 25 mL;
Pipeta Pasteur com tetina
Bastão de vidro;
5 tubos de ensaio com suporte;
Conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; Kitassato; papel de filtro; bomba de vácuo);
Espátula de metal; Vidro de relógio; Papel absorvente
NA BANCADA
NiCl2.6H2O;
Amônia concentrada; NH4Cl p.a.;
Álcool etílico anidro (1 litro);
Éter;
Solução alcoólica de dimetilglioxima 1% m/v;
Solução 0,10 mol L-1 de AgNO3 (em frasco conta gotas); Solução 3 mol L-1 de HNO3 (em frasco conta gotas); Papel de tornassol azul e vermelho;
Água destilada; Banho de gelo;
Banho termostatizado;
Frascos de 20 ou 50 mL, com tampa, para guardar o produto obtido; Frasco para resíduo;
Dessecador;
Caixa com palito de fósforo; Balança
 (
2
1
)
Espectros deFTIR e UV-Vis
Espectro de FTIR do NiCl2
100
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
i
a
 
(
%
)
)80
60
40
20
 (
N
i
C
l
2
)
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Numero de onda (cm-1)
 (
N
i
(
N
H
 
 
)
 
 
C
l
) (
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
i
a
 
 
(
%
)
)Espectro de FTIR do complexo
	120
	
	
110
	
	
	
	
	
	3 6
	4
	
	
100
	
	
	
	
	
	
	
	
	
90
	
	
	
	
	
	
	
	
	
80
	
	
	
	
	
	
	
	
	
70
	
	
	
	
	
	
	
	
	
60
	
	
	
	
	
	
	
	
	
50
	
	
	
	
	
	
	
	
	4000
	3500
	3000
	2500
	2000
	1500
	1000
	
	500
Numero de onda (cm-1)
Espectro de UV-Vis do NiCl2
0,3
 (
A
b
s
o
r
b
a
n
c
i
a
)0,2
0,1
 (
N
i
C
l
2
)0,0
400 600 800
Numero de onda(nm)
Espectro de UV-Vis do complexo
 (
A
b
s
o
r
b
a
n
c
i
a
)1
0
 (
N
i(
N
H
3
)
6
C
l
2
)400 500 600 700 800
Numero de onda (nm)
PRÁTICA 5 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO [Ni(en)3]Cl2.2H2O
INTRODUÇÃO
Muitos complexos são reativos e trocam ligantes rapidamente – são chamados complexos lábeis. Outros só o fazem muito lentamente, sendo conhecidos como inertes. Os complexos de metais de transição são geralmente lábeis, com exceção dos formados com os íons Cr(III) e Co(III). A labilidade dos complexos e a capacidade de formar isômeros cis e trans são resultados dos efeitos cinéticos existentes, mas efeitos termodinâmicos também podem orientar os produtos finais de uma reação.
Um efeito importante é o efeito quelato, que 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 1010 vezes 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 K= 109,7
A razão para este fenômeno se deve ao 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 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
MATERIAIS
[Ni(NH3)6]Cl2, etilenodiamina 98%, etanol, clorofórmio. Béquer de 50mL; pipeta graduada de 5 mL; bastão de vidro; conta-gotas; conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; Kitasato, bomba de vácuo); banho Maria, banho de gelo; balança; espátula de metal; vidro de relógio; frasco.
PROCEDIMENTO
Para a preparação do cloreto de tris(etilenodiamino)níquel(II) diidratado adicionar 0,2 mL de etilenodiamina a 98% à solução de 0,200 g [Ni(NH3)6]Cl2 em 1 mL de água. Evaporar a solução púrpura formada a um volume de 0,5 mL em banho-maria. Adicionar uma gota de etilenodiamina à solução e resfriar em banho de gelo.
Filtrar os cristais púrpura formados e lavar duas vezes com porções de etanol e uma vez com éter. Secar os cristais o máximo possível no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando.
Depois de seco, pesar os cristais obtidos. Anotar o resultado.
CARACTERIZAÇÃO DO [NI(en)3]CL2 .2H2O
Obter os espectros de UV-vis e de FTIR do [Ni(NH3)6]2+ , da etilenodiamina e do complexo preparado [Ni(en)3]2+.
Preparação da Prática 5 Síntese e caracterização do [NI(EN)3]CL2
MATERIAL POR EQUIPE (6 EQUIPES)
Béquer de 50mL; Béquer de 100 mL;
Pipeta graduada de 5 mL; Bastão de vidro;
Conta-gotas; Vidro de relógio.
NA BANCADA
[Ni(NH3)6]Cl2 preparado na aula anterior; Espátula de metal;
Balança
Etilenodiamin 98%;
Pipeta graduada de 1 mL (para medir 0,2 mL de etilenodiamina) Banho Maria;
Banho de gelo (isopor com gelo);
2 Conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; Kitasato, bomba de vácuo) Etanol;
Éter;
Frasco de 100 mL de boca larga para guardar o material sintetizado.
Espectros de FTIR e UV-Vis
Espectro de UV-Vis do NiCl2
 (
N
i
C
l
 
.
6
H
 
O
2
 
 
2
)1,0
 (
A
b
s
o
r
b
â
n
c
i
a
)0,5
0,0
200 300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda (nm)
Espectro de UV-Vis da etilenodiamina
 (
E
t
i
l
e
n
o
d
i
a
m
i
n
a
)2,0
1,5
 (
A
b
s
o
r
b
â
n
c
i
a
)1,0
0,5
0,0
200 300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda (nm)
Espectro de UV-Vis do complexo com amônia
 (
[
N
i
(
N
H
 
)
 
]
C
l
3
 
 
3
 
 
2
) (
A
b
s
o
r
b
â
n
c
i
a
)0,5
0,0
300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda (nm)
 (
A
b
s
o
r
b
â
n
c
i
a
)Espectro de UV-Vis do complexo com etilenodiamina
 (
[
N
i
(
e
n
)
 
]
Cl
 
.
2
H
 
O
3
 
 
2
 
 
2
)0
300 400 500 600 700 800
Comprimento de onda (nm)
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
â
n
c
i
a
 
/
 
%
)Espectro de FTIR da etilenodiamina
% T
3000 2500 1500 1000 500
Número de onda (cm-1)
Espectro de FTIR do [Ni(en)3]Cl2
120
100
80
60
40
20
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Número de onda / cm -1
PRÁTICA 6 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO COMPLEXO Cr-EDTA
INTRODUÇÃO
O EDTA, ácido etilenodiaminotetracético, e seu sal dissódico são muito utilizados como agentes quelantes. As propriedades do EDTA se assemelham as de um ácido tetraprótico fraco
(H4Y), conforme os equilíbrios abaixo:
	H4Y
	H+ + H3Y-
	Ka1 = [H+][H3Y-]/[H4Y] = 1,0 x 10-2
	H3Y-
	H+ + H2Y2-
	Ka2 = [H+][H2Y2-]/[H3Y-] = 2,1 x 10-3
	H2Y2-
	H+ + HY3-
	Ka3 = [H+][HY3-]/[H2Y2-] = 6,9 x 10-7
	HY3-
	H+ + Y4-
	Ka4 = [H+][Y4-]/[HY3-] = 5,5 x 10-11
Combinando-se por multiplicação, todas as equações acima, obtém-se:
H4Y 4H+ + Y4- KEDTA = [H+]4[Y4-]/[H4Y] ou: KEDTA = Ka1 x Ka2 x Ka3 x Ka4 = 7,97 x 10-22
onde, KEDTA é a constante de equilíbrio do EDTA.
Portanto, em meio aquoso, o EDTA ioniza-se produzindo quatro espécies aniônicas: H3Y-; H2Y2-; HY3-; Y4-
Em função do valor do pH as seguintes espécies de EDTA são predominantes:
pH < 1 H4Y pH ≈ 1-3 H3Y- pH ≈ 3-6 H2Y2- pH ≈ 7-10 HY3- pH > 10 Y4-
Para valores de pH abaixo de 10, predominam as espécies protonadas de EDTA, ou sejam: HY3-, H2Y2-, H3Y- e H4Y. Daí se conclui que o íon H+ da solução compete com o íon metálico para se ligar aos ânions HY3-, H2Y2-, H3Y-, conforme o pH da solução. Evidentemente, a tendência para formar o quelato metálico num determinado pH não é perceptível diretamente a partir do valor da constante de formação ou de estabilidade do quelato em questão, pois a mesma não é função da concentração de H+.
MATERIAIS
Béquer de 50 e de 100 mL; proveta de 10 mL; 4 tubos de ensaio (com suporte), bastão de vidro; conta-gotas; conjunto para filtração à vácuo (funil de Büchner; kitasato; bomba de vácuo); balança; espátula; vidro de relógio; frascos. Sistema para aquecimento (banho termostatizado). Termômetro.
PROCEDIMENTO
Obtenção de cristais de Cr-EDTA
1) Para a preparação do Cr-EDTA, dissolver 1,94g de Cr(NO3)3.9H2O em 25 mL de H2O. Em seguida adicionar 1,90g de sal dissódico de EDTA (ver se ocorreu a solubilização). Aquecer a 70 oC até coloração violácea, manter por 30 min sob aquecimento (não deixar ferver). Esfriar e obter espectro UV-Vis.
2) Secar a solução para obter os cristais.
3) Fazer IV dos cristais do complexo, do sal de cromo utilizado e do sal dissódico de EDTA.
Obtenção das soluções de Cr-EDTA
Para a preparação das soluções de Cr-EDTA, dissolver 1,94g de Cr(NO3)3.9H2O em 65 mL de H2O. Em seguida adicionar 1,90g de sal dissódico de EDTA (ver se ocorreu a solubilização). Aquecer a 80 oC até coloração violácea, manter por 30 min sob aquecimento (não deixar ferver). A solução está pronta.
Dividir a solução em pequenas amostras e tratar com HNO3 ou NaOH para obter os diferentes valores de pH.
Obter os espectro de UV-Vis das amostras nos diferentes pHs (Tabela 1)
Tabela 1: pHs para obtenção dos espectros de
UV-Vis do complexo Cr-EDTAS.
Equipe pH
1 4,0 e 5,0
2 6,0 e 6,5
3 7,0 e 7,5
48,0 e 8,5
5 9,0 e 10
6 11 e 12
 (
3
0
)
Preparação da Prática 6 - Síntese e caracterização do Cr - EDTA
MATERIAL POR EQUIPE (6 EQUIPES)
Béquer de 50mL; Béquer de 100 mL; Proveta de 50 mL Bastão de vidro;
NA BANCADA
Cr(NO3)3.9H2O;
Sal dissódico de EDTA; Espátula de metal; Balança
Banho Maria;
2 ou 3 pHmetros (para cada pHmetro colocar um agitador magnético, um peixinho, um frasco conta gotas com NaOH 3 mol L -1, um frasco conta gotas com HNO3 3 mol L-1, uma pisseta com água, um rolo de papel absorvente e um béquer de 100 mL )
100 mL de NaOH 3 mol L-1;
100 mL de HNO3 3 mol L-1.
Espectros de FTIR e UV-Vis
Espectro de FTIR do nitrato de cromo
100
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
â
n
c
i
a
,
 
u
.
a
.
)80
60
40
20
 (
C
r
(
N
O
 
)
3
 
 
3
)0
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Número de onda, cm-1
Espectro de FTIR do EDTA
 (
E
D
T
A
)120
100
80
60
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
â
n
c
i
a
,
 
u
.
a
.
)40
20
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Número de onda, cm-1
Espectro de FTIR do complexo
100
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
â
n
c
i
a
,
 
u
.
a
.
)80
60
40
20
 (
C
r
_
E
D
T
A
)0
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Número de onda, cm-1
Espectro de UV-Vis do Cr-EDTA em vários pHs
0,6
0,5
 (
a
b
s
o
r
b
a
n
c
i
a
)0,4
0,3
0,2
0,1
 (
p
h1
.
1
6
 
p
h2
.
0
4
 
p
h3
.
3
1
 
p
h4
.
1
5
 
p
h4
.
9
4
 
p
h5
.
9
4
 
p
h6
.
9
3
 
p
h7
.
3
5
 
p
h7
.
5
5
 
p
h8
.
0
5
 
p
h9
.
0
8
 
p
h1
0
.
01
 
p
h1
1
.
21
)0,0
400 450 500 550 600 650 700
Número de onda, nm
PRÁTICA 7 – SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO H3PMO12O40
INTRODUÇÃO
Por definição, os polioxometalatos são clusters iônicos de óxidos metálicos de forma geral [MmOy]p- ou [XxMmOy]q-. O M é um metal de transição no seu mais alto estado de oxidação (geralmente V, Mo ou W) e o X é um heteroátomo (geralmente Si, B, P, As). Quando os heteropoliânios estão na sua forma protônica, são chamados de heteropoliácidos.
Existem várias estruturas para os heteropolicompostos que apresentam diferentes fórmulas. Elas são classificadas de acordo com a razão entre heteroátomos e poliátomos. As estruturas mais utilizadas são as de Keggin, desvendadas por J. F. Keggin em 1933. As estruturas de Keggin consistem de um tetraedro central (XO 4) rodeado de doze octaedros (MO6) formando um heteropoliânion.
MATERIAIS
Becker de 50 mL, becker de 100 mL, proveta de 50 mL, bagueta, papel indicador de pH, sistema de refluxo (balão de fundo redondo de 100 mL, condensador de bolas, esferas de vidro, manta aquecedora), funil de separação.
PROCEDIMENTO
Preparar o heteropoliácido H3PMo12O40 (ácido 12-fosfomolíbdico - HPMo) a partir de fosfato monobásico de sódio Na2HPO4 (2,5 mmol, 0,37 g) e molibdato de sódio Na2MoO4.2H2O (30,0 mmol, 7,25 g). Dissolver os sais em separado, de modo que a quantidade total de água seja de
30,0 mL para a formação de 2,5 mmol de HPMo. Em seguida juntar as soluções em balão de fundo redondo de 100 mL e acidificar a pH 2 com H 2SO4 98% gota a gota (de 1 a 1,5 mL de ácido). A solução acidificada deve ser mantida sob refluxo durante 1 h. Após esfriar, extrair o HPMo produzido em funil de separação com uma mistura de 50 mL de éter e 10 mL de H 2SO4
98% (preparada em banho de gelo). Posteriormente o éter deve ser evaporado. O HPMo
obtido deve ser cristalizado, seco em estufa a 105 ± 5°C e estocado.
Obter os espectro de FTIR dos precursores e do HPMo preparado.
Preparação da Prática 7 - Síntese e caracterização do H3PMo12O40
MATERIAL POR EQUIPE (6 EQUIPES)
2 Béquer de 50mL; Béquer de 100 mL;
1 Pipeta Pasteur;
1 Balão de fundo redondo de 100 mL;
1 manta de aquecimento para o balão de 100 mL;
1 Condensador de bolas;
Mangueiras de látex para montagem do refluxo; Flanela;
1 Funil de separação de 100 mL;
1 Pipeta graduada de 10mL;
1 Proveta de 50 mL; Bastão de vidro;
NA BANCADA
Fosfato dibásico de sódio – NaH2PO4; Molibdato de sódio – Na2MoO4.2H2O; Balança;
2 Espátulas de metal;
Ácido sulfúrico concentrado (98%) – H2SO4
Papel indicador de pH;
Pérolas de vidro ou cacos de cerâmica (para o refluxo); Papel alumínio;
Éter etílico; Luvas de látex;
Óculos de segurança; Gelo;
Frasco de resíduo.
Espectro de FTIR do heteropolicomposto
100
90
80
70
60
50
40
 (
T
r
a
n
s
m
i
t
â
n
c
i
a
)30
20
10
 (
H
 
P
M
o
 
 
O
3
 
 
1
2
 
 
4
0
)0
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
N mero de onda/cm-1
PRÁTICA 8 -DETERMINAÇÃO DE 10DQ DE VÁRIOS COMPLEXOS.
OBJETIVOS
Determinar o valor de 10Dq de vários complexos por espectroscopia no UV-vis, alterando os ligantes e o Nox do metal.
Determinação do 0
Espectro de absorção da transição do estado fundamental para o estado excitado. Ex: [Ti(H2O)6]3+ = d1
t2g (1) eg (0) t2g (0) eg (1) 0=20.000cm-1 = 240 kJmol-1
PROCEDIMENTO:
1) Alteração do Ligante;
Em uma solução de sulfato de cobre 0,1 molL-1, adicione gotas de HCl 6molL-1 até ocorrer a mudança de cor.
Repita o procedimento acima utilizando a solução de sulfato de cobre com NaOH 1 molL -1
e NH4OH 1 molL-1.
Determine a absorção máxima para as quatro amostras: cobre com sulfato, cloreto, hidróxido e amônia.
2) Alteração do Nox:
Determinar a absorção máxima de soluções recém preparadas de complexos de ferro (II) e ferro (III), cromo (III) e cromo (VI), cobalto (II) e cobalto (III).
Preparação da Prática 8- Determinação de 10 dq de vários complexos
39
BIBLIOGRAFIA
Química Inorgânica
1) Shriver, D. F.; Atkins, P. W. Química Inorgânica, 3ª ed.; Porto Alegre: Bookman, 2003.
2) Cotton, F.A. e Wilkinson, G., Advanced inorganic chemistry - 6th ed., New York: J. Wiley,
1999.
3) Atwood, J.D. Inorganic and organometallic reaction mechanisms. 2nd ed. New York: Wiley- VCH, 1997.
4) Huheey, J.E., Inorganic chemistry: Principles of structure and reactivity. 4. ed. New York:
Harper College, 1993.
5) Lee, J.D., Química inorgânica não tão concisa. São Paulo: E. Blücher, 1999.
6) Girolami, G.S.; Rauchfuss, T.B.; Angelici, R.J., Synthesis and technique in inorganic chemistry: a laboratory manual. 3rd ed. Sausalito, CA: University Science Books, 1999.
7) Wilkinson, G., Advanced inorganic chemistry: a comprehensive text. 3rd ed. New York: Interscience, 1972.
8) Lee, J. D. Fundamentos da química inorgânica. São Paulo: E. Blücher; EDUSP, 1971.
9) Fernelius, W. Conard. Inorganic syntheses. New York: McGraw-Hill, 1946.
10) Basolo, F; Johnson, R.C. Coordination Chemistry, 2 ed., England Science Reviews, 1986.
Química Analítica Instrumental (FTIR e UV)
1) Ewing, G. W. Métodos instrumentais de análise química. São Paulo: E. Blücher, 1972.
2) Skoog, D. A.; Holler, F. J.; Nieman, T.A. Princípios de análise instrumental. 5. ed. Porto
Alegre: Bookman, 2002.
3) Holler, F. J.; Skoog, D.A.; Crouch, S.R. Princípios de análise instrumental. 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2009.
Análise de Espectros
1) Silverstein, R.M.; Webster, F.X.; Kiemle, D.J. Identificação espectrométrica de compostos orgânicos. 7. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2006.
2) Nakamoto, K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordenation Compounds. 5 ed., Willey ed., 1997. (disponível no Laboratório de Inorgânica – Malu)
Artigos
1) Costa, A.C.S.; Assis, J.C.R.; Torres, A.L.C.; Ferreira, S.L.C.; Korn, M.G.A.; Teixeira, L.S.G. Uso de Irradiação de Microondas na Determinação Espectrofotométrica de Cromo com EDTA, Química Nova, Vol 22, n 2, 194, 1999.
 (
4
0
)
2) Leal, B.C.; Luza, L.; Baibich, I.M.; Consorti, C.S. Abordagem teórico-experimental da teoria do campo cristalino na disciplina de síntese inorgânica. Química Nova, Vol.34, n 10, 1830,
2011.
3) Ristova, M.; Soptrajanov, B. Spectra-structure correlations in the hexahydrates of nickel, cobalt and Cooper benzenesulphonates. Journal of Molecular Structures, 408/409, 337, 1997.
4) Soptrajanov, B; Petrusevski, V.M. Vibrational spectra oh hexaaqua complexes. V The water bending bands in the infrared spectra of Tuton salts. Journal of Molecular Structures. 408/409,
283, 1997.
5) Gushikem, Y. Espectros eletrônicos de alguns complexos de geometria octaédrica de Ni 2+: uma introdução prática à teoria do campo cristalino no curso de graduação. Química Nova, 28 (1), 153, 2005.
6) Ristova, M.; Soptrajanov, B. Spectra-structure correlations in the hexahydrates of nickel, cobalt and cooper benzenesulphonates. Journal of Molecular Structure, 408/409, 337, 1997.
7) Kogikoski Jr., S.; Souza, J.S.; Homem-de-Melo, P.; Martinho, H.; Alves, W.A.; Ando, R.A. Análise vibracional de compostos de coordenação de níquel (II): uma abordagem ao ensino de grupos pontuais. Química Nova, 35 (6), 1264, 2012.