Estado de Oxidación del Sn: Yoduros de Estaño Problema ¿Cómo

Estado de Oxidación del Sn: Yoduros de Estaño
Problema
¿Cómo relaciona el estado de oxidación del átomo de Sn con la acidez relativa en los
compuestos sintetizados?
• Primera Sesión:
Material: Para compuesto I† y para compuesto II‡
Matraz bola de 50 mL†
3 Manguera†
†
Refrigerante
2 vidrio de reloj o naves para pesar†‡
Espátula†‡
Matraz Erlenmeyer 100mL†
†
Soporte
Pinzas de tres dedos†
Canastilla de calentamiento†
Reóstato†
†‡
2 Parrilla de agitación magnética
4 Barras de agitación magnética†‡
Probeta graduada de 10 mL†‡
4 Pipetas pasteur‡
†‡
2 Kitasato
2 Embudo hirsch†‡
‡
4 vasos de precipitados de 50 mL
Propipeta‡
Grasa para juntas†
Aparato para puntos de fusión†‡
Reactivos: Para compuesto I† y para compuesto II‡
Yodo†‡
Ácido clorhídrico‡
Estaño en polvo†‡
Diclorometano†
n-Hexano†‡
Agua destilada‡
‡
Sulfato de cobre (disolución 0.1M)
Hielo†‡
Zinc granulado‡
Algodón‡
Desarrollo Experimental:
Preparación del compuesto I:
Pese 0.24 g de estaño y 1 g de yodo (reactivo analítico 99.8%). Colóquelos en un matraz
bola de 100 mL que contiene una barra de agitación magnética y adicione 6 mL de
diclorometano, entonces coloque un refrigerante (con grasa en el esmeril). Comience a
calentar la mezcla hasta reflujo y suspenda 15 minutos después de que todo el yodo haya
reaccionado (cuando ya no haya vapores de color violeta al comienzo del condensador,
alrededor de 1 hora). Decante la disolución por gravedad mientras está todavía caliente
sobre un matraz erlenmeyer. El precipitado formado se filtra al vacío, utilice agua para
bajarlo. (3 mL). Por otra parte evapore disolvente del decantado y enfriando en un baño de
hielo para precipitar más producto, coléctelo por filtración al vacío y lave con agua fría
Determine el punto de fusión del compuesto y el espectro de masas.
Tiempo requerido: 1 h 50 min.
Preparación del compuesto II:
Coloque 0.24 g de estaño en un vaso de precipitados que contiene una barra de agitación
magnética y adicione 1.5 mL de HCl concentrado y 6-8 gotas de una disolución de CuSO4
0.1M. Cubra el vaso con un vidrio de reloj y comience a agitar y a calentar lentamente hasta
justo antes de que comience la ebullición. Note la evolución de H2. Mientras se consume el
estaño metálico proceda con el siguiente paso. En un vaso de precipitado de 50 mL coloque
0.5 g de yodo (2 mmol), 1.5 mL de agua destilada y una barra magnética, comience a agitar
la mezcla. Adicione al vaso 0.3 g de zinc granulado (4.6 mmol). La reacción comienza
lentamente. El color café aparece cuando comienza a disolverse el yodo y desaparece
lentamente cuando la reacción se completa. Transfiera esta disolución a otro matraz para
eliminar el sobrenadante con ayuda de una pipeta pasteur, lave el vaso con algunas gotas de
agua para recuperar todo el compuesto formado (no utilice mucha agua). Revise la mezcla
de Sn/HCl, si todavía hay estaño metálico agregue unas gotas más de HCl concentrado y
continúe calentando (al termino de la reacción permanecerán algunas partículas negras
suspendidas). Filtre la disolución gota a gota a través de una pipeta pasteur con algodón,
vertiendo directamente sobre la disolución de ZnI2. Debe formarse un precipitado anaranjado,
evapore agua si no es así. Enfríe para completar la precipitación y filtre al vacío
posteriormente para obtener su producto. Lave con acetona fría (1 veces, el compuesto es
soluble). Determine el punto de fusión y el espectro de masas.
Tiempo requerido: 1 h 30 min.
• Segunda Sesión: Pruebas cualitativas de acidez relativa y solubilidad:
Material
10 tubos de ensaye
Placa de toques
3 Pipetas pasteur
Reactivos
Piridina
Dimetilsulfoxido
trietilamina
tolueno
acetona
Gradilla para tubos
Espátula
Propipeta
diclorometano
solución de KI
agua destilada
etanol
Desarrollo Experimental
Realice pruebas de solubilidad en la placa de toques con agua, etanol, tolueno y
diclorometano.
Prepare 4 tubos de ensaye con cada uno de los compuestos sintetizados y agregue
diferentes bases de Lewis (piridina, etc.). Divida en dos la disolución en acetona (sólo en el
caso de comp. solubles) y agregue agua a una de ellas y a la otra KI. Observe y registre los
cambios en la apariencia de la mezcla, formación de precipitados y velocidad del cambio.
Cuestionario
1. ¿Cuáles son los puntos de fusión de I y II, identifique a que yoduro corresponde cada
uno?
2. Plantee las reacciones para la obtención de I.
3. Plantee las reacciones para la obtención de II.
4. Indique el estado de oxidación tiene el Sn en cada uno de los compuestos y dibuje cual
sería la estructura de las unidades SnIX, de acuerdo con la teoría de la repulsión de los
pares electrónicos de la capa de valencia.
5. Organicé los resultados de las pruebas de solubilidad que realizó.
Compuesto Agua
Etanol Tolueno Diclorometano
I
II
6. Organicé los resultados de las pruebas cualitativas de acidez relativa que realizo en el
siguiente cuadro
Compuesto
Bases de Lewis adicionadas
Piridina
DMSO
Trietilamina
Acetona
H2O
KI
I
II
7. De acuerdo con las observaciones hechas durante las pruebas que realizó ¿Qué
compuesto reacciona más rápida y notoriamente con las bases probadas?
8. ¿Podría relacionar la solubilidad y la acidez de Lewis de los compuestos con su estado de
oxidación? Explique.
9. ¿Cuáles fueron los resultados de la espectrometría de masas? ¿A qué se debe el patrón
de abundancia isotópica observado? Utilice la simulación anexa.
10. Sugiera otra prueba espectroscópica que podría realizar para confirmar o complementar
las conclusiones a las que llegó en cuanto a la acidez relativa de los compuesto.
Especifique brevemente lo que esperaría.
11. Mientras que el SnI4 es una sal de estaño(IV) estable que pueden sintetizarse y
manejarse con facilidad, el PbI4 y el PbBr4 no existen como compuestos estables.
Explique.
Bibliografía
Z. Szafran, R. M. Pike, M. M. Singh, “Microscale Inorganic Chemistry” 1º Ed, John
Wiley and Sons, INC., NY (1991) pp. 181-186
Schaeffer, R. W.; Chan, B.; Molinaro, M.; Yoder, C. H.; Yoder, C. S. y Shenk, S.; J. Chem
Educ., 74 (1997) 575.
EM: William L. Jolly "The synthesis and characterization of Inorganic Compounds"
Cap. III, p 394, Waveland press, Inc., NY (1991).
D. M. P. Mingos “Essential Trends in Inorganic Chemistry” Cap. 2, Oxford Press, NY
1997
Hojas de seguridad HSM (MSDS): Se recomienda buscar el número de producto (sigmaaldrich) o el CAS para facilitar la búsqueda en páginas web como
http://www.sigmaaldrich.com/mexico.html que proporciona hojas de seguridad en español
de sus productos. Una vez encontrado el reactivo debe ir a la página de este pulsando el
número aldrich del mismo y en está página en el costado derecho podrá encontrar la
MSDS que busca. Para realizar búsquedas en otra páginas es recomendable buscar
primero el número CAS y con este la MSDS para facilitar su búsqueda. Algunas páginas
que
puede
consultar
son:
http://www.gfschemicals.com/
(ir
a
Search);
http://www.mallbaker.com/Default.asp (seleccionar México e ir a msds en Quick links);
http://www2.hazard.com/msds/index.php;
http://www.msds.com/;
http://www.chemexper.com/
(buscar
compuesto
y
http://www.msdsonline.com/ (ir a msds search arriba a la derecha).
después
msds);
Trabajo Previo
Busque la Hoja de Seguridad del Material (HSM, en inglés MSDS) de reactivos,
disolventes y productos (o la información equivalente). Escriba y Estudie cada uno de los
apartados para: los peligros, primeros auxilios, acciones por incendios, liberación
accidental, manipulación y almacenamiento, protección personal, información
toxicológica, información ecológicas, y consideraciones relativas a la eliminación de cada
una de las substancias.
Investigue el punto de fusión de los compuestos que va a obtener.
Anexo: Simulación para los probables fragmento en los espectros de masas
Fórmula
Sn
112
114
115
116
117
118
119
120
122
124
masa %
2.95 |**
2.03 |*
1.07 |*
43.89 |**************************
23.36 |**************
73.76 |********************************************
26.34 |****************
100.00 |************************************************************
14.49 |*********
18.23 |***********
I
127 100.00 |************************************************************
SnI
239
241
242
243
244
245
246
247
249
251
I2
254 100.00 |************************************************************
SnI2
366
368
369
370
371
372
373
374
376
378
2.95 |**
2.03 |*
1.07 |*
43.89 |**************************
23.36 |**************
73.76 |********************************************
26.34 |****************
100.00 |************************************************************
14.49 |*********
18.23 |***********
SnI3
493
495
496
497
498
499
500
501
503
505
2.95 |**
2.03 |*
1.07 |*
43.89 |**************************
23.36 |**************
73.76 |********************************************
26.34 |****************
100.00 |************************************************************
14.49 |*********
18.23 |***********
SnI4
620
622
623
624
625
626
627
628
630
632
2.95 |**
2.03 |*
1.07 |*
43.89 |**************************
23.36 |**************
73.76 |********************************************
26.34 |****************
100.00 |************************************************************
14.49 |*********
18.23 |***********
2.95 |**
2.03 |*
1.07 |*
43.89 |**************************
23.36 |**************
73.76 |********************************************
26.34 |****************
100.00 |************************************************************
14.49 |*********
18.23 |***********