Estaol Martnez Pablo Fernando Snchez Alonso Ren AxelTovar Cervantes Gerardo

Prctica no. 5 Los compuestos de coordinacin y algunas de sus reacciones en disolucin

La etilendiamina es un ligante bidentado que puede formar dos enlaces por molcula con un metal. Al ser una molcula relativamente grande, slo formar hasta 3 complejos diferentes con el nquel. Al ser una molcula relativamente grande, slo puede formar hasta 3 complejos diferentes con el nquel, adems en presencia de un medio acido preferir protonarse que formar un complejo. El cianuro forma complejos muy estables con el niquel 2+, al hacer una mezcla de CN- , NH3, Et, en una solucin de Ni 2+, el complejo que predomine contendr el grupo cianuro. Mientras ms diluido se encuentre un complejo se convierte en un donador mas fuerte, es decir se comporta como un complejo menos estable. El efecto de la dilucin en la estabilidad de los complejos, ser ms marcado en el complejo de amoniaco que en el de cianuro, porque el complejo tetra ciano niquelato es un donador mucho ms dbil que hexa amin niquel (II) y se requiere una dilucin mayor para que la disociacin del complejo ciano sea perceptible en el experimento.

ResultadosExperimento ATabla 1. Complejos de Ni(II) con etilendiamina

N de tuboN de gotas de etilendiaminaObservaciones

10Color verde, traslcido

21Color azul claro, traslcido

31Color azul claro, traslcido

42Color azul rey, traslcido

52Color azul rey, traslcido

63Color morado intenso, traslcido

73Color morado intenso, traslcido

85Color morado intenso, traslcido

95Color morado intenso, traslcido.

Concentracin de mol/L de una disolucin de etilendiamina al 12.5% v/v. (Datos de la etilendiamina concentrada: densidad=0.9 g/mL, pureza=98%, masa molar=60.1 g/mol).

2.- Considerando que una gota entregada por una pipeta Beral tiene un volumen aproximado de 0.03 mL, calcula el nmero de moles de Ni(II) y de etilendiamina (En) de acuerdo al nmero de gotas que se propone en el procedimiento experimental. Relaciona el color de los complejos obtenidos en los diferentes tubos con su estequiometria. Consulta la gua No. 1.

N tuboMoles Ni(II)Moles EnRelacin molar Ni:EnFrmula complejoColor

26x10-55.49x10-51:1Ni(En)2+Azul claro

46x10-51.098x10-41:2 (1.83)Ni(En)22+Azul rey

66x10-51.647x10-41:3 (2.745)Ni(En)32+Morado

Moles de Ni(II) en 10 gotas

Moles de En en 1 gota

Moles de En en 2 gotas

Moles de En en 3 gotas

Equilibrios sucesivos

Equilibrios globales

Experimento BTabla 2. Influencia de la protonacin del ligante

N de tuboN gotas HClObservaciones

21La disolucin pasa de color azul claro a verde.

42La disolucin para de color azul rey a verde.

64La disolucin pasa de morado intenso a color verde.

Equilibrios sucesivos Experimento B

La etilendiamina es una especie que puede funcionar como una base de Brnsted , aceptando dos protones del medio gracias a su estructura (los dos nitrgenos tienen pares libres lo que permite que puedan protonarse).Las constantes de acides son las siguientes: pKa1=9.93

pKa2= 6.85

Reaccin global:

Las constantes de formacin de los complejos de etilendiamina estn dadas por: kf1=107.52

kf2=106.28

kf3=104.26

Supongamos que un complejo de etilendiaminniquel II se somete a un medio acido

Debido a lo anterior, entran en competencia los equilibrios de complejacin y cido-base. El equilibrio que posee una constante de equilibrio mayor es el ms favorecido, por lo que sus productos son las especies predominantes en la disolucin.

No importa el numero de etilendiaminas que se encuentren unidas al nquel, estas preferirn formar un cido que un complejo. Esto se puede demostrar de la siguiente forma:

Donde X es el nmero de Et unidas al Ni2+

La constante de formacin global del acido es grande, si se eleva a (X < 1) el numero de arriba ser muy grande mientras que el de abajo no sobrepasa una constante de 1020

Tambin se puede determinar la constante al equilibrio de la formacin del cido conjugado de la etilendiamina a partir del ion complejo que sta forma con nquel. Si esta constante de positivo, entonces eso indica que la reaccin es espontnea, es decir, la ruptura del complejo y la protonacin de la etilendiamina s proceden. Experimento CTabla 3. Complejos de Ni (II) con varios ligantes

N de tuboN gotas NH3N gotas EnN Gotas KCNObservaciones

1El compuesto presentabaun color verde intenso

27El compuesto cambio de uncolor verde a uno azul rey

37515Present muchos cambio de color primeroverde luego azul, morado y amarillo sucesivamente

45El compuesto cambio de uncolor verde a uno morado

515El compuesto cambio de uncolor verde a uno amarillo

reacciones que se efectan en los tubos no 2,4 y 5.

Con respecto al experimento 3 se puede decir que el grupo cianuro forma complejos ms estables con el nquel que los que puede formar los grupos amn y la etilendiamina, esto se comprob agregando primero amoniaco (presentaba un color idntico al tubo 2), despus etilendiamina (la coloracin cambio como la presente en el tubo 4) y por ltimo el grupo cianuro (coloracin parecida al tubo 5).

log 6= 8 log 3= 18.6 log 4= 31

Reacciones involucradas

1) Al tubo 4 agregarle 15 gotas de amoniaco 6MEn la prctica no se observo cambio alguno de color y esto se explica por la siguiente manera:

InicioCdCr

Reac.

EquilibrioCdCr

La constante de equilibrio nos dice que esta reaccin no est favorecida, no importa las concentraciones a las que se encuentren cada uno de los reactivos, por lo tanto la reaccin no sucede

2) En el tubo nmero 5 adiciona 15 gotas de etilendiamina al 12.5%Esta reaccin dada no presento un cambio de color lo que nos indica que la reaccin no esta favorecida mientras que tericamente podemos explicar este fenmeno

InicioCdCr

Reac.

EquilibrioCdCd

Estabilidad de los complejos de Niquel

Orden de estabilidad impuesto en la literaturaPara el donador se tiene log 6= 8.01Para el donador se tiene log 3= 18.6Para el donador se tiene log 4= 31Al ordenarlos en la escala de pNi, se tiene:

8.01 18.6 31

Conclusiones La estabilidad de un complejo depende de su constante de complejacin, sta difiere con cada partcula. Con una misma partcula el complejo ms estable es el que tiene una pKc mayor y el donador ms fuerte tiene una pKc menor.

En una solucin donde se tenga un donador fuerte y un receptor fuerte, este ltimo formar un complejo con la partcula, mientras que el otro solo se encontrar en la solucin, con respecto a el experimento B el cianuro cumple con lo anteriormente descrito por lo que unido al nquel es el complejo mas estable de los 3 que se utilizaron.

A mayor dilucin, menor estabilidad del complejo.

Existen equilibrios acoplados a la complejacin, como la formacin de precipitados y los cido-base, que permiten detectar por diferentes vas la disociacin de un complejo.

Todo el conocimiento que se tiene sobre las reacciones cido-base tiene su analoga en los equilibrios de complejacin.

Las escalas de pParticula tienen el mismo funcionamiento predictivo de reacciones, que las escalas de pKa en equilibrio cido-base.

Es posible formar complejos mltiples a partir de un mismo ligando y el mismo metal, variando la concentracin de metal y ligando. Esto fue observable con cambios de coloracin en el experimento A (principalmente).

El nmero de coordinacin de un metal no es constante. En el caso de amoniaco y nquel, se tuvo nmero de coordinacin 6; en el caso de nquel y cianuro, se tuvo nmero de coordinacin cuatro.

A mayor fuerza donadora del complejo, menor es la fuerza receptora del receptor conjugado.

Los metales de transicin forman complejos ms estables que los metales representativos.

El cianuro forma complejos ms estables que amoniaco, con nquel.

Bibliografa1. Caizares Macas Mara del Pilar, Duarte Lisci Georgina. Fundamentos de qumica analtica teora y ejercicios. Segunda edicin. Mxico: Facultad de Qumica UNAM. 2009 pp.367-368, 371