Informe 2 Inorganica - Isomeros de Enlace

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SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPUESTOS DE

COORDINACIÓN: ISÓMEROS DE ENLACE

Burbano Galvis, Juan David (1423133). Juan.david.burbano@correounivalle.edu.co;

Pérez Álvarez, Kevin David (1425650). Perez.kevin@correounivalle.edu.co;

18 de octubre de 2016. Departamento de Química – Universidad del Valle.

1. Objetivos

 Sintetizar los isómeros [Co(NH3)5NO2]Cl2 y

[Co(NH3)5ONO]Cl2 utilizando como

precursor [Co(NH3)5Cl]Cl2

 Caracterizar los compuestos obtenidos mediante espectroscopía IR e identificar las bandas que diferencia a ambos compuestos, como corroborar la inestabilidad del isómero nitrito [Co(NH3)5ONOCl]Cl2.

2. Abstract

The synthesis of precursor [Co(NH3)5Cl]Cl2 was

made from 2 g [Co(H2O)6]Cl2, 4 g of NH4Cl and

hydrogen peroxide. Subsequently was synthesized [Co(NH3)5NO2]Cl2 from NaNO2,

concentrated NH4OH and [Co(NH3)5Cl]Cl2.

Adding HCl to ensure a neutral Ph. For the synthesis of isomer [Co(NH3)5ONO]Cl2 the

same reagents was used to develop a procedure similar but significantly changing the cooling time because of its instability.

It proceeded to characterize the isomers by IR spectroscopy identifying the characteristic bands that differ both isomers.

3. Datos, cálculos y resultados.

Tabla 1. Preparación del [Co(NH3)5Cl]Cl2

DESCRIPCIÓN _{Peso (g}

₎

[Co(H2O)6]Cl2 2.0987

NH4Cl 4.0386

Papel filtro 0.6960

Papel filtro + cristales 2.9011

Cristales 2.2051

Reacción 1. Preparación del complejo cloruro de

cloropentaminocobalto(III).

Porcentaje de rendimiento:

Síntesis de cloruro de cloropentaammincobalto (III):

2.0987 g [Co(𝐻2𝑂)6]𝐶𝑙2 × 1 mol [Co(𝐻2𝑂)6]𝐶𝑙2 237.93 g [Co(𝐻2𝑂)6]𝐶𝑙2 ×1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3)5Cl]𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝐻2𝑂)6]𝐶𝑙2 × 250.44 g 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3)₅Cl]𝐶𝑙2= 2.2090 g

0.2090 g corresponden al valor teórico es decir al 100%. Su porcentaje de rendimiento es:

% 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 2.2051 g

2.2090 g 𝑥100 = 99.8 %

La síntesis del isómero nitro [Co(NH3)5NO2]Cl2 se

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Reacción 2. Preparación del complejo nitro.

Tabla 2. Preparación del [Co(NH3)5NO2]Cl2

DESCRIPCIÓN _{Peso (g}

₎

[𝐂𝐨(𝑵𝑯𝟑)𝟓𝐂𝐥]𝑪𝒍𝟐 0.1659

NaNO2 0.2001

Papel filtro 0.6956

Papel filtro + cristales 0.8609

Cristales 0.1653

El reactivo limitante es [Co(𝑁𝐻3)5Cl]𝐶𝑙2. 0.1659 𝑔 [Co(𝑁𝐻3)5Cl]𝐶𝑙2 × 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3)5Cl]𝐶𝑙2 250.44 g [Co(𝑁𝐻3)5Cl]𝐶𝑙2 ×260.99 𝑔 [Co(𝑁𝐻3)5𝑁𝑂2]𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 [Co(𝑁𝐻3)5𝑁𝑂2]𝐶𝑙2 = 0.1728𝑣 𝑔 [Co(𝑁𝐻3)5𝑁𝑂2]𝐶𝑙2 % 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0.1653 g 0.1728 g 𝑥100 = 95.7 %

Reacción 3. Preparación del complejo nitrito

.

4. Discusión de resultados.

La isomería de enlace consta de que algunos ligandos puedan unirse de diferentes formas al ion metálico central, en este caso se observa que el ion nitrito, es un ligando ambidentado, el cual tiene pares de electrones libres para la coordinación procedente de átomos de N y O. Cuando se realiza la coordinación con el átomo de oxígeno, se

denomina complejo nitro1_{. De estos dos isómeros}

se conoce que la forma inestable de color rojo se transforma a la forma de color amarillo-marrón ya sea en solución o en estado sólido La forma inestable es asignada al nitrito, y la forma estable al nitro2_.

Termodinámicamente el compuesto nitro es más favorecido que el nitro a temperatura ambiente, aunque el calentamiento del compuesto nitro en estado sólido parece dar lugar a una ligera formación de la forma nitrito. Los complejos nitrito pueden ser formados, pero isomerizan tanto en solución como en estado sólido a la forma más estable nitro, una de las razones de esto, es que el cobalto prefiere los donantes de nitrógeno que los donantes de oxigeno3_{. Cinéticamente se le asigna a}

la reacción de equilibrio de la formación del compuesto nitrito a nitro como de primer orden de velocidad para ambas direcciones de avance y retroceso. Una evidencia de esto sería la del mecanismo intramolecular, lo cual implica estado de transición en las coordenadas4_.

Los porcentajes de rendimiento obtenidos son altos, lo que indica que las síntesis se realizaron de manera correcta. Para el [Co(NH3)5Cl]Cl2 tenemos

un rendimiento del 99,8%.El rendimiento del isómero nitro por su parte fue de 95.7% un poco más baja que para el precursor. Para el isómero nitrito no se obtuvo el porcentaje de rendimiento ya que inmediatamente después de obtenerlo se procedió a caracterizarlo por espectroscopía IR debido a su alta inestabilidad.

Al analizar las bandas reportadas en la literatura de los compuestos nitrito y nitro se puede observar que

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las vibraciones de los dos compuestos son similares con excepción de la banda correspondiente a la tensión N=O en 1065 cm-1_{presente en el espectro}

del nitrito y ausente en el nitro; y la banda correspondiente a la tensión simétrica del grupo NO2 a 1311cm-1 presente en el espectro del nitro y

ausente en el nitrito. Para caracterizarlos se evidencia la banda correspondiente a la tensión (Co-O) 1609 cm-1_{en el compuesto nitrito y la}

banda correspondiente a la tensión (Co-NO2) 1456

cm-1_{en el compuesto nitro.}

Figura 1. Estructura del complejo

[Co(NH

3

)

5

(NO

2

)]

2+

Figura 2. Estructura del complejo

[Co(NH

3

)

5

(ONO)]

2+

Tabla 3. Bandas teóricas [Co(NH3)5ONO]Cl2

Tabla 4. Bandas teóricas [Co(NH3)5NO2]Cl2

Para el espectro del complejo nitrito se observaron las bandas muy semejantes a las presentadas en la Tabla 3, ya que las obtenemos en 819,15cm-1

correspondiente a la vibración de deformación ONO, una banda en 1422,99 cm-1_{correspondiente a}

la vibración de tensión anti simétrica de NO2, otra

en 1629,77 cm-1 _{correspondiente a la vibración de}

tensión Co-O, en 1124,61 cm-1 _{correspondiente a la}

vibración

N=O,

para las bandas correspondientes a las tensiones N-H se encuentran en un rango entre 3000-3500 cm-1_. BANDAS (CM-1₎ TENSIÓN

848 (ONO)

1065

N=O

1428

(NO

2

)

1609

(Co-O)

3281

(N-H)

BANDAS (CM-1₎ _TENSIÓN 849 (ONO) 1061 (N-O) 1311 (NO2) 1423 (NO2) 1456 (Co-NO2) 3275 (N-H)

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Para el espectro nitrito las desviaciones que se presentan en el espectro se deben a que este compuesto es muy inestable y descompone a temperatura ambiente, realmente no todo el 100% del compuesto obtenido es nitrito.

5. Preguntas

1. ¿Por qué se usan sales de Co (II) como materiales de partida en las preparaciones de los complejos de Co (III)? ¿por qué se efectúa siempre la oxidación en presencia de los ligandos?

Esto se debe a que los complejos serán más estables cuanto mayor sea la carga del catión, menor sea su tamaño y tenga más orbitales vacíos. El Co (III) es muy oxidante y sus sales son inestables lo cual hace que forme complejos estables, en su mayoría.

2. ¿Por qué es necesario esperar más tiempo para la preparación del compuesto nitrito que para el nitro?

Como se dijo anteriormente, el compuesto nitrito es menos favorable termodinámicamente que el nitro, por lo tanto las condiciones de reacción son más lentas y sus condiciones son diferentes que las del nitro, además de esto al ser el compuesto nitro más estable, el nitrito siempre tendera a la formación de este.

6. Conclusiones

Podemos concluir que es mucho más estable el compuesto nitro que el nitrito, ya sea de forma termodinámica o cinética, por

lo cual el nitrito tendera a convertirse en nitro. También pudimos observar la importancia de las condiciones de reacción, como son los parámetros de temperatura y de tiempo, los cuales son fundamentales para la obtención de diferentes compuestos. Se pudo corroborar la existencia de los isómeros de enlace con la ayuda de los espectros IR, donde se observa la diferencia de las vibraciones entre el ligando y el centro metálico.

7. Referencias

1. Hohman, W. A combined infrared and

kinetic study of linkage isomers. J. Chem.

Soc. 1974, pp 553-554

2. Penland, R; Lane, J; Quagliano, J.

Infrared Absorption spectra of inorganic coordination complexes. VII structural isomerism of nitro- and nitritopentamminecoalt(III) Chlorides.J.

Chem.Soc.1956, pp 887-889

3. Grenthe, I; Nordin, E. Nitrito-Nitro linkage

isomerization in the solid state. A comparative study of the structures of Nitro- and Nitropentaamminecobalt (III) dichloride. Inor. Chem. 1979, pp 1869- 1874

4. Eslami, A. Thermoanalytical study of

linkage isomerism in coordination compounds part I. Reinvestigation of thermodynamic and thermokinetic of solid state interconversion of nitrito (ONO) and nitro (NO2) isomers of

pentaaminecobalt (III) chloride by means of DSC. Thermochimical acta. 2004, pp 189-193

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Anexos: Anexo 1. Espectro IR cloruro cloropentamincobalto

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