Objetivos:
Comprobar experimentalmente la serie espectroquímica Conocer acerca de lo q se conoce como 10 Dq Saber cómo se determina el 10 Dq
Introducción: Una forma de caracterizar a los compuestos de coordinación, es mediante la medición del desdoblamiento de los niveles energéticos ocasionados por los ligantes, así un ligante en particular, debido a la forma en cómo interacciona el metal, le induce al metal una brecha de energía que entre los orbitales y los orbitales en un ambiente octaédrico. Esta ruptura en la degradación orbital provoca que cada complejo tenga propiedades ópticas y magnéticas diferentes dependiendo de cuál sea el ligante, el número de ligantes enlazados al átomo central, de la geometría del complejo formado y el estado de oxidación del centro metálico. Todos estos factores han originado que exista, una gran cantidad cantidad de complejos mecanismos metálicos con propiedades que se utilicen tanto a nivel industrial (como en análisis químico, síntesis orgánica, cinética, y catálisis entre e ntre otros) como a nivel biológico (por ejemplo en el estudio de enzimas, fármacos, transporte de oxígeno por mencionar algunos ejemplos). La diferencia entre los orbitales t2g y eg se define como 10Dq, la energía de los orbitales t2g con respecto al baricentro de los l os orbitales dEl acomodo de los electrones sigue la regla de Hund, es decir, permanecen desapareados y entran en diferentes orbitales degenerados. Cuando se llega a la configuración d4, hay dos posibilidades que el electrón entre en t2g o en eg: CAMPO DÉBIL O ALTO ESPIN: Si entra en eg, el desdoblamiento en energía es menor que la energía de apareamiento
CAMPO FUERTE O BAJO ESPIN: Si entra en t2g, el desdoblamiento del campo es mayor que la energía de apareamiento.
Como se puede observar, la energía de desdoblamiento (10Dq) trae como consecuencia que los electrones en los orbitales se ordenen de diferente forma y esto tiene implicaciones en las propiedades de estos compuestos. La magnitud del desdoblamiento depende directamente de la interacción con los li gantes, aquellos ligantes que desdoblen mucho el campo se llamarán ligantes de campo f uerte y los que desdoblen poco el campo ligantes de campo débil. Se han clasificado empíricamente a los ligantes en lo que se conoce comúnmente como serie espectroquímica y simplemente es un orden de ligantes con respecto a cual desdobla más los orbitales. Material y sustancias: Material 1 Gradilla 7 Tubos de ensaye 1 Piseta con agua destilada 2 Celdas para espectrofotómetro 7 Pipetas volumétricas de 2ml (por grupo) 1 Espectrofotómetro (por grupo)
Sustancias Sulfato de cobre (II) 0.1M Nitrato de cobalto (II) 0.1M Nitrato de níquel (II) 0.1M Glicinato de sodio 1.0M Oxalato de potasio (sol. saturada) Hidróxido de amonio 1.0M Piridina 1.0M EDTA sódico 0.1M Etilendiamina al 25% Acetil acetona al 25% NaOH 3M Trifenilfosfina al 25% Sol. Dimetilglioxima al 25%
Procedimiento: A diferentes estudiantes se le asignaran diferentes iones metálicos (Ni 2+, Co2+, Cu2+) y prepararán por separado complejos de éstos iones con ligantes diferentes. 1- Coloca, ordena y etiqueta claramente, una serie de tubos de ensayo en una gradilla y vierte 2ml de la solución 0.1M del ión metálico correspondiente. 2- El tubo 1 se guarda como testigo, a los demás tubos añádele 2ml de las siguientes soluciones: Tubo 2: Glicinato de sodio 1.0M Tubo 3: solución saturada de oxalato de potasio Tubo 4: hidróxido de amonio 1.0M Tubo 5: piridina 1.0M Tubo 6: solución de EDTA disódico 1.0M Tubo 7: solución buffer de etilendiamina 1.0M 3- Agita cada tubo para mezclar su contenido. 4- Coloca los siete tubos en el orden que se presenta el arcoíris. 5- Mide el espectro electrónico (absorbancia) de cada solución entre 400nm y 850nm recordando ajustar a cero con el blanco a cada longitud de onda. Haga las medidas a intervalos de 10nm anota tus resultados y así mismo grafica tus lecturas en papel milimétrico, colocando en el eje y la absorbancia (0.0 – 0.6). toma lecturas extras em la cercanía de los máximos locales (λmáx) Diagrama de flujo: Etiquetar una serie de tubos de ensayo con 2ml de la sol. 0.1M del ión metálico asignado
Tubo 1: testigo Tubo 2: 2ml de Glicinato de sodio 1.0M Tubo 3: 2ml de sol. Saturada de oxalato de potasio
Agitar
Ordenarlos conforme los colores del arcoíris
Tubo 4: 2ml de hidróxido de amonio 1.0M Tubo 5: 2ml de piridina 1.0M
Mide el espectro electrónico de cada sol., en intervalos de 10 nm
Tubo 6: 2ml de sol. De EDTA disódico Tubo 7: 2ml de sol. Buffer de etilendiamina 1.0M
Anotar tus resultados y graficar
Análisis de resultados:
Grafica 1.1 -. Absorción en función de la longitud de onda
Cobre 6 EDTA
5
Dimetilglioxima
4 a i c n a b r o s b A
Acetilacetonato Etilendiamina
3
Glicinato 2
Hidróxido de amonio
1
Hidróxido de sodio Oxalato
0 400
500
600
700
800
Piridina Cobre
-1
Longitud de onda
Gráfica 1.2 -. Absorción en función de la longitud de onda
Níquel 2 Acetilacetonato
1.5 a i c n a b r o s b A
Níquel Piridina
1
Oxalato Hidróxido de sodio
0.5
Hidróxido de amonio Glicina
0 400
500
600
700
800
Etilendiamin EDTA
-0.5
Longitud de onda
Gráfica 1.3 -. Absorción en función de la longitud de onda
Cobalto Cobalto
2 1.8
Acetilacetonato
1.6
Dimetilglioxima
1.4 a i c n a b r o s b A
EDTA
1.2
en
1
0.8
glicina
0.6
NH4OH
0.4
NH4OH 2
0.2 0
400
500
600
700
Longitud de onda
Tabla 2.1 -. Magnitud del campo cristalino del cobre λ (nm)
Dimetilglioxima Etilendiamina Piridina Hidróxido de amonio Glicina Acetilacetonato Hidróxido de sodio EDTA Sódico Oxalato de Potasio Cobre
557 620 626 666 666 659 738 710 -
Energía (Kcal/mol) 51.3949731 46.1725806 45.7300319 42.9834835 42.9834835 43.4400607 38.7899729 40.3197183 -
Serie espectroquímica ordenada por su valor de energía EDTA < ox < acac, Gli < NH4OH < Py < en
800
oxalato
Tabla 2.2 -. Magnitud del campo cristalino del níquel Energía (Kcal/mol) 44.5903427 43.6387195 43.9064417 43.7721713 42.9834835 45.2958861 48.1936027 52.6231618 39.8704735
λ (nm)
Hidróxido de amonio Hidróxido de sodio Acetilacetonato Glicina Oxalato de potasio Piridina EDTA sódico Etilendiamin Niquel
642 656 652 654 666 632 594 544 718
Serie espectroquímica ordenada por su valor de energía Ox < acac < Gli < NaOH < NH4OH < Py < EDTA < en
Tabla 2.3 -. Magnitud del campo cristalino del cobalto -7
λ (m x10 )
Hidróxido de sodio Hidróxido de amonio Dimetilglioxima Etilendiamina Acetilacetonato Glicina Piridina
586 636 508 500
Energía (Kcal/mol) 48.8515358 45.0110063 56.3523622 57.254
EDTA sódico Oxalato de potasio Cobalto
488 532 510
58.6618852 53.8101504 56.1313725
Serie espectroquímica ordenada por su valor de energía NH4OH
Al comparar los resultados de nuestra serie espectroquímica experimental con la de serie espectroquímica encontrada en la literatura, encontramos ciertas coincidencias, los que menos coincidían fueron la glicina y los hidróxidos. Serie espectroquímica (literatura) Débil [ I- < Br- < S-2 < SCN < Cl- < N3- < F- < urea, OH- < ox, O2-
Anexos:
E = energía h=
constante de Planck (6.626 x10 -34 J.S)
λ = longitud de onda c
= velocidad de la luz (3.0 x10 8 m/s)
1 caloría = 4.184 Joule
Bibliografia: -
Fred Basolo “Química de los compuestos de coordinación” Garritz y Chamizo “Química de coordinación”
