3, 4 y 5. Síntesis y Caracterización de Isómeros de Enlace.

Laboratorio de Química de Coordinación
SÍNTESIS DE ISÓMEROS DE ENLACE
OBJETIVO
Este experimento ilustra la formación de los compuestos de coordinación
cloruro de nitritopentaaminocobalto(III) y cloruro de nitropentaaminocobalto(III).
Surge la pregunta de si el átomo de cloro está coordinado al cobalto, o no, y la
estabilidad del complejo nitrito vs. el complejo nitro con cobalto.
INTRODUCCIÓN
La preparación de estos compuestos es la descrita por Jolly (1).
Para sales simples de cobalto, el ion cobalto 2+ es más estable que el ion
cobalto 3+. Sólo se conocen unas pocas sales de Co(III), tales como el CoF3. Sin
embargo, la complejación estabiliza el estado de oxidación mayor, y se conoce un
número considerable de complejos de cobalto(III) coordinados octaédricamente.
La determinación de si el átomo de cloro está coordinado o está como anión
se puede determinar por gravimetría del cloruro precipitado con iones plata. La
determinación volumétrica del cloruro con plata es difícil porque los indicadores
usuales no funcionan. Se han hecho determinaciones volumétricas usando nitrato
de mercurio(II). Debido a que el cloruro de mercurio(II) sólo está ligeramente
ionizado, hay muy pocos iones de mercurio(II) en solución en tanto haya iones
cloruro presentes. El exceso de iones mercurio(II) en el punto final se puede
detectar usando nitroprusiato de sodio como un indicador. El nitroprusiato de
mercurio(II) que se forma con el exceso de iones mercurio(II) es insoluble y se
separa como una turbidez blanca.
Las ecuaciones para la preparación de [Co(NH3)5Cl]Cl2 son:
Co2+ + NH4+ + ½ H2O2 Æ [Co(NH3)5H2O]3+
[Co(NH3)5H2O]3+ + 3 Cl- Æ [Co(NH3)5Cl]Cl2 + H2O
Las
ecuaciones
para
la
preparación
de
[Co(NH3)5ONO]Cl2
[Co(NH3)5NO2]Cl2 se pueden escribir como sigue:
[Co(NH3)5Cl]2+ + H2O Æ [Co(NH3)5H2O]3+ + Cl[Co(NH3)5H2O]3+ + NO2- Æ [Co(NH3)5ONO]2+ + H2O
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y
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[Co(NH3)5ONO]2+ Æ [Co(NH3)5NO2]2+
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Preparación de cloruro de cloropentaamincobalto(III)
Haga una solución de 5.0 g de cloruro de amonio en 30 mL de amoniaco
acuoso concentrado en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Ponga este matraz en
una parrilla con agitador magnético y, mientras agita, añada lentamente 10 g de
cloruro de cobalto(II) hexahidratado en polvo finamente dividido. Con agitación
continua, añada gota a gota (use un gotero) 8 mL de peróxido de hidrógeno al 30
por ciento. Se formará un lodo café. Cuando haya evidencia de que la reacción ha
terminado, ya sea por cambio de color o evolución de gas, añada lentamente 30
mL de HCl concentrado. En este momento, mientras continúa agitando, prenda la
parrilla y ajuste la temperatura a ca. de 85ºC usando un termómetro de superficie
arriba de la parrilla. Caliente a esta temperatura durante 20 minutos. Entonces se
enfría la mezcla a la temperatura ambiental y el precipitado de [Co(NH3)5Cl]Cl2 se
filtra usando un embudo de vidrio sinterizado de porosidad media. Lave los
cristales púrpura con varias porciones de agua helada; el total de agua no debe
exceder de 20 mL. Los cristales se lavan ahora con 20 mL de HCl 6 M frío y se
seca en una estufa a 100ºC por dos horas. El rendimiento es más o menos de 9 g
de producto.
Preparación de cloruro de nitritopentaamincobalto(III)
Comience calentando una solución de 8 mL de amoniaco acuoso
concentrado en 80 mL de agua en la parrilla con agitación magnética usada en el
experimento anterior. La temperatura superficial de la parrilla no es crítica.
Mientras calienta y agita esta solución, añada 5.0 g de [Co(NH3)5Cl]Cl2, o 6 g si se
usa el producto húmedo. (Si no se obtuvieron 5.0 g del cloruro de
cloropentaamincobalto(III) en el experimento anterior, ajuste los reactivos a la
cantidad que haya obtenido.) Continúe calentando y agitando hasta que se
disuelven los productos coloridos. Si se forma un precipitado café oscuro a negro,
fíltrelo. Enfríe el filtrado el cual debe ser una solución clara a 10ºC. Añada HCl 2 M
lentamente mientras conserva la solución fría hasta que sea neutra al litmus.
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Añada 5.0 g de nitrito de sodio seguido por 5 mL de HCl 6 M. Después de dejar la
solución en un baño de hielo durante una hora, filtre los cristales rosa salmón de
[Co(NH3)5ONO]Cl2 usando papel Whatman # 1 o su equivalente en un embudo
Büchner. Lave con 25 mL de agua helada, lave con 25 mL de alcohol, y luego
déjelo secar en la mesa del laboratorio durante una hora. El rendimiento es
alrededor de 4 g. El producto no es estable y sé isomerizará lentamente hacia el
compuesto nitro.
Preparación del cloruro de nitropentaamincobalto(III)
El cloruro de nitritopentaamincobalto(III) obtenido en el experimento anterior
se isomeriza al compuesto nitro por calentamiento. El compuesto nitrito preparado
arriba se puede utilizar antes de haberse secado. Hierva 20 mL de agua, añada
una pocas gotas de amoniaco acuoso, y añada 2.0 g de [Co(NH3)5ONO]Cl2.
Mientras se enfría esta solución, añada 20 mL de HCl concentrado. Después de
enfriar la solución [Co(NH3)5NO2]Cl2 cristalizará de la solución. Filtre el producto
en un embudo Büchner, lave el producto con 13 mL de alcohol, y déjelo secar en
aire durante dos horas.
CUESTIONARIO
1. Escriba las estructuras de Lewis de los ligandos nitro y nitrito.
REFERENCIAS
1. W. L. Jolly, “The synthesis and characterization of inorganic compounds,”
Prentice-Hall: Englewood Cliffs: New Jersey, 1970; pp. 461-463.
2. G. Schlessinger, Inorganic. Synthesis, 1967, 9, 160.
3. W. M. Phillips, S. Choi, J. A. Larrabee, J. Chem. Educ., 67(3), 267-268 (1990).
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