PRÁCTICA 5

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Qumica analtica Grupo 5 22/octubre/2013PRCTICA 5: Los compuestos de coordinacin y algunas de sus reacciones en disolucinFonte Lpez Dulce AmeyalliResumen: Se determin la estabilidad relativa que tienen los complejos que forma el Ni (II) con el amoniaco, la etilendiamina y el cianuro, as como la influencia de la dilucin con la estabilidad de dichos complejos. Del mismo modo se determin la influencia de la protonacin de un ligante sobre la formacin de los complejos formados entre el niquel(II) y la etilendiamina, ya que de este modo se estableci un equilibrio competitivo entre la etilendiamina con el HCl. Se determin tambin la estabilidad de los complejos de Ni (II) con diferentes ligantes mediante el trabajo experimental as como del uso de una escala cualitativa donde se ubicaron las especies donadoras y las receptoras. Por ltimo se observ como influa la dilucin en la estabilidad de un complejo ya que en algunos casos el agua actuar como donante o como receptor.Palabras clave: quelato, complejos, ligantes.

1IntroduccinQuelato: compuesto de coordinacin que resulta de la unin de un tomo central, generalmente metlico, con una molcula orgnica, formando una estructura.Complejo: estructura molecular en la cual un tomo o una unin metlica se encuentra rodeado por aniones o molculas que estn dotadas de pares solitarios.Donador de partcula: complejo capaz de ceder una partcula determinada.Aceptor de partcula: complejo capaz de recibir o aceptar dicha partcula determinada.Par conjugado donador/aceptor:Donador1 Receptor1 + P (partcula intercambiada)Kc: constante de complejacin.

HgCl2 HgCl+ + Cl-

El inverso de Kc da lugar al Kf:Kf: constante de formacin.

Escala de pKc: Es una de las formas ms simples de conocer la fuerza de los donadores es haciendo una escala donde se obtiene el pKc (-log Kc). En la parte superior de la escala se colocan los donadores en orden creciente de pKc y en la parte inferior a los receptores de cada donador.

Donador 1Receptor 1Donador 2Receptor 2Fuerza de donadoresFuerza de receptorespKcpKc1pKc2

2

Un donador que sea fuerte tiene un pKc ms pequeo, ya que su Kc es ms grande y por lo tanto su receptor tiende a ser ms dbil.

por lo tanto nPL = PkdEscala de pL:

Donadores fuertes

pLMLn

pKd/n

Receptores fuertesM+n

Constante de formacin global (): Cuando se adiciona un ligando monodentado L, a una disolucin conteniendo un in metlico M, considerando que solo se forman complejos mononucleares, la expresin que describe al sistema es:

Donde n representa el nmero mximo de ligandos que pueden unirse al in central (si L es monodentado, n es el nmero de coordinacin) y K1, K2 Kn.

3En lugar de las reacciones sucesivas, pueden escribirse reacciones globales y entonces se tiene:

Donde representa la constante de formacin global o total.Los valores de las constantes sucesivas y globales estn relacionadas por:

Disociacin total:

Principio de Le ChatelierSi se cambian los factores externos bajo los cuales se estableci el equilibrio, ste se desplazar en tal forma que tendr que neutralizar el efecto del cambio.8H+ + 5Fe2+ + MnO4- 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

Un cambio en la concentracin de uno de los compuestos alterar el equilibrio y cambiar la concentracin de los otros, para que el valor de la constante de equilibrio sea el mismo a 25C.1. Si una reaccin esta al equilibrio y se aaden productos o se quitan reactivos, la reaccin se desplaza a la izquierda.2. Si una reaccin esta en equilibrio y se aaden reactivos o se quitan productos, la reaccin se desplaza a la derecha.Materiales 17 tubos de ensayo de 10 x 75 mm Gradilla 48 pipetas Beral etiquetadas Piseta

MtodosExperimento A: Formacin de los complejos Ni (II) con etilendiamina

Experimento B: Equilibrios competitivos: Influencia de la protonacin del ligante sobre la formacin de los complejos Ni-En.

5Experimento C: Estudio de la estabilidad de los complejos de niquel con diferentes ligantes.

Experimento D: Efecto de la dilucin.

Resultados y discusinExperimento A: Formacin de los complejos Ni (II) con etilendiaminaTabla1. Observaciones de la reaccin entre el Ni (II) con la etilendiamina. No. De tuboNo. Gotas de etilendiaminaObservaciones

10Verdoso muy tenue

21Azul claro brillante

31Azul claro brillante

42Azul verdoso brillante

52Azul verdoso brillante

63Morado brillante

73Morado brillante

85Lila brillante

95Lila brillante

66

Figura 2. Tubos 5-9 reaccin entre NI (II) y En.Figura 1. Tubos 1-5 reaccin entre NI (II) y En.1 2 3 4 5 5 6 7 8 9

Tabla 2. Cantidad de materia, estequiometria y reacciones entre Ni (II) y etilendiaminaTuboMoles Ni (II)Moles EnRelacin molar Ni:EnReaccin

26x10-55.502x10-51:1Ni2+ + en [Ni(en)]2+Azul claro brillante

46x10-51.1004 x10-41:2Ni2+ + 2en [Ni(en)2]2+Azul verdoso brillante

66x10-51.651 x10-41:3Ni2+ + 3en [Ni(en)3]2+Morado brillante

7 La estabilidad de los complejos formados va de derecha a izquierda, es decir, entre mayor sustituyentes o ligantes tenga, el complejo formado ser ms estable, por lo tanto ms difcil de romper. Es decir, un complejo con pKc pequea ser ms estable que un compuesto que tenga un valor de pKc alto, sin embargo un complejo muy estable tiene un valor de Kc alto y un compuesto no muy estable tiene un valor de Kc pequeo. Dependiendo el nmero de ligantes el cambio de color que presentar cada caso ser diferente, es decir presentarn diferente longitud de onda. Habr un exceso de etilendiamina, el equilibrio se desplaza hacia productos; por lo tanto en los tubos 8 y 9 existe la presencia de dos productos [Ni(en)2]2+ y [Ni(en)3]2+. Al aumentar o cambiar la concentracin de etilendiamina tambin cambiar el valor de su pKc. El dominio de especies segn el pKc es que cuando presenten un pKc menor a 7.52 la especie que predomina corresponde al [Ni(en)3]2+, mientras que en el intervalo mayor a 7.52 y menor que 13.84 predomina el [Ni(en)2]2+, del mismo modo en un intervalo menor de 18.33 y mayor a 13.84 la especie que predomina es [Ni(en)]2+, mientras el Ni2+es la especie que predomina a un pKc igual o mayor a 18.33 en nuestra escala.

[Ni(en)3]2+[Ni(en)2]2+[Ni(en)2]2+[Ni(en)]2+[Ni(en)]2+Ni2+7.5213.8418.33pKcEstabilidad

Predominio de especies segn pKc:

[Ni(en)3]2+[Ni(en)2]2+[Ni(en)]2+Ni2+7.5213.8418.33

Experimento B: Equilibrios competitivos: Influencia de la protonacin del ligante sobre la formacin de los complejos Ni-En.

Tabla 3. Observaciones de la competencia entre HCl y Ni-EnNo. de tuboNo. gotas HClObservaciones

218Verde azulado tenue, cambio en la coloracin.

42Azul tenue, cambio en la coloracin.

64Verde azulado tenue, cambio en la coloracin

Tabla 4. Reacciones que se llevan a cabo entre HCl y Ni-EnTuboReaccin que se lleva a caboExpresin de la Keq

22HCl + [Ni(en)]2+ Ni2+ + EnH2+ + 2Cl-

44HCl + [Ni(en)2]2+ Ni2+ + 2EnH2+ + 4Cl-

66HCl + [Ni(en)3]2+ Ni2+ + 3EnH2+ + 6Cl-

Figura 3. Tubos 2,4 y 6 reaccin entre Ni-En y HCl2 4 6

HEn2+HEn+HEn+En6.839.93

HEn2+HEn+En6.839.93

9 Se observa cmo es que hubo un cambio de color, regresando a la tonalidad del color del tubo testigo, esto nos muestra que el complejo formado se deshizo. El HCl compite fuertemente con los electrones de la etilendiamina haciendo que el complejo formado originalmente se disocie y se forme un nuevo complejo con el Ni (II). Al agregar el HCl disminuye el pH por lo tanto el predominio de H2+En en solucin hace que se pierda el complejo. Sin embargo en el tubo 4 no present un cambio notable respecto a los tubos 2 y 6, esto pudo deberse a que se agreg un poco ms de etilendiamina desde el experimento A, por lo que a cantidad de HCl no fue suficiente para que pudiera reaccionar, por lo tanto no hubo un equilibrio competitivo entre el HCl y el complejo formado de Ni-En.

Experimento C: Estudio de la estabilidad de los complejos de niquel con diferentes ligantes.

Tabla 5. Cambios presentados entre el Ni con los complejos formados.TuboGotas NH3Gotas EnGotas KCNObservaciones

1Verde azulado tenue

27Verde azulado tenue Azul obscuro brillante

37515Azul obscuro brillante lila brillante amarillo plido

4155Azul obscuro brillante Lila brillante sin cambio

51515Al inicio hubo un pp verdoso, luego se disolvi amarillo brillante sin cambio

En base a la escala notamos que el complejo de etilendiamina es ms estable que el de NH3, por lo tanto la etilendiamina es un ligante ms fuerte. Del mismo modo notamos que el CN es un ligante ms fuerte que la etileniamina y el NH3, por lo tanto ese ligante es el ms estable. 10De acuerdo a los valores de Kc del donador y del receptor se podr favorecer la reaccin de determinados complejos, as como el uso de una escala de pKc.

Figura 4. Tubos 1-5 reaccin entre Ni y sus diferentes complejos. 1 2 3 4 5

NiNH3[Ni(NH3)3]2+En[Ni(en)3]2+[Ni(CN)4]2+CN-8.0118.3330Reacciones cuantitativas, en una escala de pKc terico:

Reacciones cuantitativas en una escala experimental:

NiNH3[Ni(NH3)3]2+En[Ni(en)3]2+[Ni(CN)4]2+CN-

Experimento D: Efecto de la dilucin.

Tabla 6. Cambios presentados en efecto de la dilucin.TuboGotas de NH3 6MGotas de KCN 1MmL agua destiladaObservaciones

11Verde azulado tenue

211Azul claro turbio

31Azul claro brillante

4151Amarillo claro brillante

515Amarillo brillante

Reacciones:

11[Ni(NH3)6]2+ + 6H2O Ni(OH)2 + 6NH4+ + 4-OH[Ni(NH3)5]2+