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Relatorio de quimica analítica sobre equilibrio de complexação
Tipologia: Notas de aula
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Relatório de aula prática do dia 10/05/ apresentada a disciplina de Química Analítica Qualitativa para obtenção de nota e aprendizagem Coordenador: PROFESSOR LINDOMAR CORDEIRO ANTUNES DE ARAÚJO IMPERATRIZ, MA 2017
Uma reação de complexação é entendida como a “transformação” de um íon simples em um íon complexo. O íon complexo é obtido pelo compartilhamento de um par ou mais pares de elétrons de uma espécie ou mais espécies (ânions ou moléculas) com uma espécie deficiente em elétrons (um cátion), capaz de aceitar esse par (ou pares) de elétrons, através de ligações covalentes coordenadas. O equilíbrio de complexação foi estudado de forma experimental através dos sistemas Fe3+/ SCN e Cu2+/NH 3 , em que foram preparadas soluções envolvendo esses sistemas de forma em que fica visível a percepção e o entendimento das reações de complexação e a interpretação dos deslocamentos do equilíbrio químico desse tipo de reação.
Figura 2 – Reação com base de Lewis, íons Cu2+. (Equilíbrio de Complexação- UFSJ). Os complexos formados são classificados em função de sua carga. Se for um composto neutro, são denominados “Compostos de Coordenação”. Caso contrário, os íons complexos são classificados como “Catiônicos ou Aniônicos” (ANDRADE,2009). Na química analítica, a maior parte dos complexos de interesse são mononucleares, ou seja, possuem apenas um átomo central. Existem porém espécies polinucleares como o Ag2I3 - (triiodoargenato(I)) e o Fe2PO4 3- (μ- fosfatoferro(III)) (ANDRADE,2009). Os ligantes são classificados em função do número de pares de elétrons disponíveis para a reação. Assim os ligantes “monodentados” dispõem de apenas um par de elétrons, como a NH 3 , Cl-^ , H 2 O e outros. Já os ligantes “polidentados” possuem dois ou mais pares de elétrons, como a etilenodiamina
Figura 3 – Equilíbrio de Complexação (UFSC – Química Analítica) As reações de complexação ocorrem em etapas: (SMANIOTTO,2013). Os ligantes unidentados são adicionados invariavelmente em uma série de etapas; As constantes de equilíbrio para as reações de formação de complexos são descritas como constantes de formação. Cada uma das reações é associada a uma constante de formação progressiva, K1 a K4; Por exemplo, K1=[ML]/[M][L],K2=[ML2]/[ML][L]; O equilíbrio pode ser escrito como a soma das etapas individuais; As constantes de formação globais são designadas pelo símbolo βn, assim:n, assim: (SMANIOTTO,2013). Para uma dada espécie como ML, se pode calcular um valor α, que é a fração da concentração total do metal que existe naquela forma; αM é a fração do total de metal presente no equilíbrio na forma livre; αML, a fração presente como ML, e assim por diante:
-Materiais -Vidrarias Tubos de ensaio Beckers (50 mL) Pipeta Graduada Pipeta de Pasteur Pisseta com Água Destilada Pipetador de Volume Manual -Reagentes Água Destilada Solução de cloreto férrico 0,1 mol/L Solução de cloreto férrico saturada Solução de tiocianato de amônio 0,1 mol/L Solução de tiocianato de amônio saturada Solução saturada de cloreto de sódio Solução saturada de cloreto de amônio Solução de sulfato de cobre 0,1 mol/L Solução saturada de sulfato de cobre Solução de hidróxido de amônio 1,0 mol/L Solução de ácido sulfúrico -Equipamentos EPI (Jaleco) -Procedimentos 1.Conheceu-se os volumes, quantidade de gotas, concentrações de cada reagente através do guia prático do experimento, bem como os próprios reagentes usados na prática, ou seja, os valores utilizados na prática foram obtidos através da leitura do guia prático.
Para a primeira parte do experimento, voltado para as reações de sistemas Fe3+/SCN-^ colocou-se 1 mL de água destilada através de uma pipeta. 2.Adicionou-se uma gota de cloreto férrico 0,10 mol/L, proveniente de uma amostra contida em um becker, ao tubo de ensaio do item 1.
Foi constatado que a cor escureceu. Houve o deslocamento do equilíbrio para o lado direito. (Ver anexo 3) Equação: Tubo 4) Adição de uma gota de solução saturada de tiocianato de amônio A cor obtida foi um vermelho bem mais intenso. Houve um deslocamento de equilíbrio para o lado direito o que fez com que a cor ficasse mais intensa (Ver anexo 4). Equação: Tubo 5) Adição de cloreto de sódio gota a gota Vai acontecendo a mesma reação do tubo 2, porém a medida que vai se adicionando, a solução vai descorando mais, quanto mais forma a reação de complexação , mais o deslocamento do equilíbrio vai buscando tornar a cor da solução incolor/transparente. (Ver anexo 5) Sistema Cu2+/NH 3 Ao adicionar 1 gota de hidróxido de amônio 1,0 mol/L a um tubo com 10 gotas de sulfato de cobre 0,1 mol/L forma-se um precipitado azul gelatinoso (ver anexo 6) Reação: NH 4 OH+ CuSO 2 (NH4) 2 SO 4 + Cu(OH) 2 O precipitado obtido é o hidróxido de cobre. Após adicionar hidróxido de amônio até a dissolução do precipitado, a solução forma o íon cuprato CuO 2 2-, que dá uma coloração azul mais intensa do que o o sulfato de cobre (ver anexo 7) Logo após adicionou-se acido sulfúrico, e ao adicionar esse acido, a solução vai ficando incolor/transparente até que a transformação nítida ocorre, a solução fica totalmente incolor (ver anexo 8).
Equação: 2Cu + SO 4 2-^ + H 2 SO 4 Cu 2 SO 4 + 2H 2 O + 2 SO 2 O complexo da reação formado (Cu 2 SO 4 (OH)2+) da lugar a cor transparente no interior do tubo CONCLUSÃO Através dos sistemas Fe3+/ SCN e Cu2+/NH 3 ,pode-se observar a formação de complexos e o equilíbrio de complexação de forma experimental, a interpretação das perturbações de equilíbrio e o estudo dos mesmos de forma experimental foram obtidos com êxito dentro dos parâmetros idealizados. ANEXOS Sistema Fe3+/SCN- Anexo 1 Tubo com cloreto férrico Tubo com cloreto férrico e tiocianato de amônio Becker com cloreto ferrico
Escurecimento do tubo 3 quando adicionado cloreto férrico, devido ao deslocamento do equilíbrio quimico Anexo 4 Intensificação da cor vermelha no tubo 4 devido ao deslocamento do equilíbrio químico Anexo 5 Busca do equilíbrio químico no gotejamento de cloreto de sódio no tubo 5, a descoração continua a medida que é acrescentado o cloreto de sódio, há o deslocamento de equilibro químico e formação de complexo Anexo 6
Hidróxido de amônio acrescido de sulfato de cobre, forma-se um azul gelatinoso e precipitado (hidróxido de cobre) Anexo 7 Dissolução do precipitado e intensificação da cor quando adicionado mais hidróxido de amônio ao tubo de ensaio Anexo 8 Nítida transformação ao acrescentar ácido sulfúrico, o equilíbrio de complexação faz com que a solução saia da coloração azul e fique incolor APÊNDICE A
Há uma descoloração da cor da solução, devido o deslocamento do equilíbrio da reação a esquerda Keq = [Fe(SCN) 4 ][ NH 4 Cl]^4 [Na] / [FeCl 4 ][ NH 4 SCN]^4 [Na] c) A coloração no tubo ficou mais escuro, devido ao deslocamento do equilíbrio para a direita Keq = [NH 4 Cl 6 ]²[Fe 2 SCN]² / [FeCl 3 ]^4 [NH 4 SCN]^2 d) A coloração ficou com um vermelho mais intenso devido ao deslocamento do equilíbrio para o lado direito Keq = [Fe(SCN) 6 ][NH 4 Cl]^6 / [FeCl 6 ][NH 4 SCN]^6 e) NH 4 OH+ CuSO 2 (NH4) 2 SO 4 + Cu(OH) 2 Essa reação é uma reação de precipitação, quando o equilíbrio foi perturbado formou o hidróxido de cobre, e depois a formação do ion cuprato quando houve mais adição de hidróxido de amônio. Keq = [(NH4) 2 SO 4 ][ Cu(OH) 2 ] / [CuSO 2 ][ NH 4 OH] f) 2Cu + SO 4 2-^ + H 2 SO 4 Cu 2 SO 4 + 2H 2 O + 2 SO 2 A reação do item anterior, é uma reação reversível, formando complexos quando o seu equilíbrio é deslocado para o outro sentido com a adição de acido sulfúrico, o complexo formado é (Cu 2 SO 4 (OH)2+), que faz com que a coloração do tubo saia de azul para incolor. Keq = [Cu 2 SO 4 ][SO 2 ]² / [Cu]²[SO 4 2-][ H 2 SO 4 ]
