Laboratorio Compuestos de Coordinación

Química Inorgánica Avanzada
PRÁCTICA DE LABORATORIO: COMPUESTOS DE COORDINACIÓN
Síntesis y reactividad de K3[Fe(C2O4)3].3H2O
El hierro (III) forma un gran número de complejos. La mayoría de ellos son octaédricos. Se une
preferentemente a ligandos que coordinan a través del oxígeno como los fosfatos, polifosfatos,
oxalatos y polioles como la glicerina y los azúcares. Con el ligando cianuro forma el [Fe(CN) 6]3- y
algunas especies pentaciano como [Fe(CN) 5X]3- (X= H2O, NO2-, etc.). Con los ligandos
halogenuro forma complejos octaédricos como por ejemplo el [FeF 5(H2O)]2- y algunos complejos
tetraédricos como el FeCl4-.
El anión trioxalatoferrato (III) es un complejo de hierro (III) de geometría octaédrica de un color
verde intenso. Por ser el oxalato un ligando bidentado, que forma un anillo quelato de cinco átomos,
el complejo es un quelato. La disposición espacial del anión complejo es la siguiente:
En el estado sólido, la red cristalina contiene aniones [Fe(C 2O4)]3-, cationes K+ y moléculas de agua
de cristalización en las proporciones estequiométricas que la fórmula del complejo determina. En la
oscuridad, las soluciones del complejo en medio ácido (H2SO4 4 M) son estables aún hasta 100 ºC.
Sin embargo cuando la misma solución, a temperatura ambiente, es expuesta a la luz solar por 1015 minutos, se produce la fotorreducción cuantitativa de Fe (III) a Fe (II), con la consiguiente
descomposición del complejo.
Esta reacción es termodinámicamente favorable, pero cinéticamente lenta. Para que la reacción se
verifique se puede suministrar energía térmica, aumentando la temperatura de la solución o bien
irradiando el complejo con radiación visible o ultravioleta (λ entre 200 y 750 nm). Las energías de
los fotones están entre 600 y 200 kJ/mol y son suficientes para superar ampliamente la energía de
activación de la reacción redox.
Para sintetizar el complejo se utilizará un método basado en una reacción de sustitución en medio
acuoso. Este método consiste en hacer reaccionar el ligando directamente con una solución acuosa
de una sal del metal.
La sal de partida es FeSO4. En una primera etapa, se lo hace reaccionar con ácido oxálico para
formar oxalato de hierro (II), insoluble. En el medio de la reacción se agrega algo de ácido
sulfúrico, para evitar que el Fe (II) se hidrolice, y se forme el hidróxido en lugar del oxalato de Fe
(II). En una segunda etapa, se produce la reacción principal de formación del complejo, utilizando
el FeC2O4, preparado en el paso anterior, como sal de partida.
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Química Inorgánica Avanzada
Reactivos y equipos
Sulfato ferroso
Ácido sulfúrico
Peróxido de hidrógeno
Ácido oxálico dihidratado
Oxalato de potasio monohidratado
Hidróxido de bario
Ferricianuro de potasio
Etanol
Línea de fotólisis
Espectrofotómetro UV-Vis
Procedimientos
a) Síntesis de K3[Fe(C2O4)3].3H2O
Se disuelven 1,5 g de FeSO4 en 10 mL de agua que contiene 0,25 mL de ácido sulfúrico 3 M. Dicha
solución se agita mientras se mezcla con 1,9 g de ácido oxálico dihidratado disueltos en 20 mL de
agua. La mezcla, que ahora contiene un precipitado amarillo de oxalato ferroso dihidratado, se
calienta cuidadosamente hasta el punto de ebullición. Se deja decantar y se separa el líquido
sobrenadante. El sólido se lava por decantación con aproximadamente 10 mL de agua caliente.
El oxalato ferroso dihidratado se suspende en una solución que contiene 2,5 g de oxalato de potasio
monohidratado en 7,5 mL de agua, y se calienta aproximadamente a 40 º C. Se agrega gota a gota y
con agitación continua, 7,5 mL de peróxido de hidrógeno 6 %.
Se calienta a ebullición la solución obtenida, que contiene un precipitado marrón de óxido férrico
hidratado. Se agregan lentamente y con agitación, 0,63 g de ácido oxálico dihidratado disuelto en 5
mL de agua.
La solución verde resultante se enfría en baño de hielo y se agrega 7,5 mL de etanol 95 % con
agitación.
El producto se filtra, se recristaliza de agua y se deja secar a temperatura ambiente, en la oscuridad.
b) Descomposicion fotoquímica
Preparar una solución de 0,8 g del complejo en 10 mL de agua. Verter 5 mL de esta solución en un
tubo de ensayo y cerrar con un tapón provisto de un anza en el que debe colocarse una gota de
solución saturada de hidróxido de bario.
Irradiar la solución con luz ultravioleta durante 15 minutos.
Retirar el tubo de la lámpara y agregar unas gotas de solución de ferricianuro de potasio al 10 %.
Hacer el mismo ensayo con 2 ml de solución no irradiada y comparar.
Informe
Escribir las ecuaciones químicas correspondientes a la síntesis del compuesto de coordinación y a
su descomposición fotoquímica.
Calcular el redimiento para la obtención del compuesto de coordinación.
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