UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS DAVID CARVALHO DOS SANTO S FELIPE AZEVEDO BACCAN JOÃO MARCELO AUSTRILINO JOÃO PEDRO MARTINS KARINA ANDRESSA ALVES SEDANS MONITHELLE PEREIRA MACIEL RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA
Descrição de procedimento em laboratório sobre composto de coordenação
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
DAVID CARVALHO DOS SANTOS
FELIPE AZEVEDO BACCAN
JOÃO MARCELO AUSTRILINO
JOÃO PEDRO MARTINS
KARINA ANDRESSA ALVES SEDANS
MONITHELLE PEREIRA MACIEL
RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA
LONDRINA
2014
DAVID CARVALHO DOS SANTOS
FELIPE AZEVEDO BACCAN
JOÃO MARCELO AUSTRILINO
JOÃO PEDRO MARTINS
KARINA ANDRESSA ALVES SEDANS
MONITHELLE PEREIRA MACIEL
RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA
LONDRINA
2014
Relatório apresentado à disciplina de Química Inorgânica, como requisito parcial de nota semestral, do curso superior de Engenharia de Materiais da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR Campus Londrina.
Orientador: Professora Dra. Alessandra Stevanato
1. INTRODUÇÃO
Compostos de coordenação são moléculas que possuem átomos aniônicos
e metais da série de transição coordenados por um conjunto de ligantes, que
possuem ao menos um par de elétrons livres para doar ao orbital d do centro
metálico. Em um composto de coordenação o centro metálico recebe o par de
elétrons livres do ligante, atuando como ácido de Lewis. Quando ocorre a
aproximação do ligante ao centro metálico há um desdobramento do orbital d,
anteriormente degenerado, esse desdobramente nos fornece um 10 Dq, que é
utilizado para o cálculo do comprimento de onda do complexo. Quanto maior a
energia de transição e o desdobramento do campo cristalino menor será o
comprimento de onda do complexo.
Quando seis ligantes se aproximam através do vértice de um octaedro,
os elétrons dos orbitais eg que apontam na direção dos ligantes sofrem maior
repulsão dos orbitais t2g. A energia que separa os orbitais eg e t2g é
denominada ∆o, e sua magnitude está diretamente relacionada com o tipo do
metal, a carga do íon, do tipo de ligante e da geometria do complexo. A
magnitude do ∆o é diretamente influenciada pela natureza do ligante, ou seja,
diferentes complexos com o mesmo íon metálico pode apresentar cores
diferentes. Com os ligantes coordenados ao mesmo centro metálico, obtemos
uma série espectroquímica, ilustrada na figura 1.
Figura 1: Série Espectroquímica
As transferências de carga do metal-ligante e do ligante-metal são
derivadas das transições eletrônicas em diferentes orbitais. A transferência de
carga metal-ligante possui caráter predominante do metal e a transferência de
carga ligante-metal possui caráter predominante do ligante. Esse tipo de
transição possui alta intensidade e quando estão na região do visível,
encobrem as transições d-d, gerando cores muito intensas em alguns
compostos inorgânicos.
A luz branca é composta por todos os comprimentos de onda do
espectro visível, que vai de aproximadamente 400 a 700 nm. Quando há
transição de elétrons de um orbital para outro ocorre a absorção de um
comprimento de onda, que é utilizado para a verificação da coloração do
complexo através da roda de cores apresentada na figura 2.
Figura 2: Roda de cores
Com a mudança de centro metálico ou com a mudança do ligante, características como a energia de transição ∆o ou a natureza do ligante podem conferir ao complexo diferentes cores pela alteração do seu comprimento de onda de absorção.
Os metais utilizados como centros metálicos no experimento foram o Cobalto(ll), o Cobre (ll), o Níquel (ll) e o Ferro (lll).
2. Metodologia Parte 1
2.1. A origem da cor em um sal de cobre
Primeiramente foi-se adicionado 0,5 gramas de sulfato de cobre
pentahidratado (CuSO4 . 5H2O) em um tubo de ensaio, respeitando a seguinte
reação:
CuSO4 (s) . 5H2O CuSO4 (s)
Após o aquecimento a água do composto evapora-se e o composto
começa a adquirir uma aparência acinzentada clara. Para comprovar a
influência do ligante na coloração do composto foi novamente acrescentado
água e o mesmo retornou a coloração azulada.
O sulfato de cobre em presença de água forma um íon complexo
[Cu(H2O)5]2+ que absorve um comprimento de onda na faixa de 580 e 590
nanômetros, que reflete na faixa do azul. Com o aquecimento, as moléculas de
água se evaporam e resta somente o sulfato de cobre anidro, que possui
coloração branca. Ao adicionar novamente água ao complexo, as moléculas de
água ligam-se ao cobre e forma o complexo novamente, que possui coloração
azul.
2.2. Classificação de ligantes segundo a força do seu campo (∆ o nos complexos).
Em cinco béqueres foram adicionados 4mL de solução de nitrato de
cobre, logo em seguida adicionou-se em quatro deles, espécies de ligantes
diferentes com o objetivo de relacionar a cor dos compostos formados com a
força do campo do ligante adicionado.
Nas figuras abaixo, são apresentados a série espectroquímica dos
ligantes e a tabela de cores do espectro eletromagnético visível.
.
Figura 3. Série espectroquímica dos ligantes.
Figura 4. Tabela de cores do espectro eletromagnético visível
Agora pode-se relacionar as cores visualizadas durante o experimento,
com o embasamento teórico constituído durante as aulas de química
inorgânica.
Resultados e discussões
Na tabela abaixo é apresentado as cores formadas com os diferentes ligantes adicionados ao nitrato de cobre(II) em meio aquoso.
Tabela 1. Diferentes ligantes adicionados ao nitrato de cobre