Preparación de hexa(tiocianato-N) de cromato (III) de potasio tetrahidratado K 3[() ].4H2O
Arce-Ramos, L1*
*Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Programa de química, Facultad de ciencias, Av 39-112, Tunja-Colombia. 1. Objetivos Objetivo General Introducir los métodos y técnicas fundamentales para la síntesis de compuestos complejos mediante la preparación de derivador del cromo por efecto de sustitución de ligantes. Objetivos Específicos
Estudiar los mecanismos de síntesis del ion Cr(IV) y Cr(III) en diferentes compuestos y con diferentes ligantes. Estudiar la reactividad del complejo K 3[() ].4H2O. Estudiar el compuesto sintetizado mediante la implementación de métodos espectroscópicos de tipo UV, FTIR y XRD.
2. Metodología Síntesis del alumbre de cromo KCr(SO4).12H2O
En vaso precipitado (100ml), añadir 3ml H2SO4 concentrado sobre 25ml de
Añadir sobre la
Enfriar en baño de
disolución 2.5g
hielo y añadir
K2Cr2O7
gota a gota 1.5ml
agua destilada
de EtOH
Dejar cristalizar, filtrar
Agitar
por succión, lavar con
constantemente. T°
agua y secar sobre
de la disolución ≤
papel filtro
40° C
Síntesis del hexa(tiocianato-N) cromato (III) de potasio
Calentar suavemente 3g tiocianto de potasio en capsula hasta su fusión
Continuar calentando
Con ayuda de
y se añaden en la sal
espátula 2.5g
fundida en pequeñas
alumbre cromo y
cantidades
potasio
Una vez frío, se
La mezcla (violeta-
desmenuza con espátula
rojizo) casi sólida, se
y se agrega sobre 20ml
deja enfriar en
EtOH en mortero
desecador
Las porciones ≤ 0.25g la mezcla se agita después de agregar cada porción
El residuo K2SO4 se elimina
Evaporar en baño
Secar finalmente
mediante filtración por
maría el filtrado
costras (violeta) en
succión y se lava en
principal y el
vacío
porciones de 2.5ml EtOH
líquido de lavado
Guardar material para caracterización en UV, FTIR y XRD
Estudios estructurales Disponer 500mg de
Diluir en 10ml agua
muestra de alumbre
destilada en vaso
de cromo y del
precipitado cada
complejo
uno
Uno blanco con agua
Con los datos
Si es necesario
destilada 200-110
resultantes, tomar
calentar en
nm y el de la muestra
los respectivos
plancha sin
analizada
espectros
llegar a ebullir
Estudios en UV
Asignar las transiciones electrónicas encontradas por cada grupo
Estudios en
Disponer de 500mg
Entregar para su
FTIR
de muestra del
caracterización en
complejo
configuración ATR
Los espectros 550Con sus respectivas
4500 cm-1,
bandas
graficando %T vs.
vibracionales
Número de onda
La muestra se Análisis tipo
entrega rotulada
XRD
correctamente
3. Cuestionario 3.1.Describa todas y cada una de las reacciones químicas balanceadas e involucradas en la síntesis del alumbre de cromo. K 2Cr 2O4 + H2SO4 + 3EtOH + 17H2O KCr(SO4)2.12H2O + 6KSCN
2KCr(SO4)2.12H2O + 3CH3CHO K 3[() ].4H2O + 2K 2SO4 + 8H2O
3.2.Determine con los cálculos anteriores la cantidad de producto teórico esperado en el proceso. 2.5 . = 5.00510− KCr(SO4)2.12H2O Reactivo limitante
3
1 = 0.0308 6 = 0.185 KSCN 97.181 1 K3[() ].4H2O 1 KCr(SO4)2.12H2O = 5.00510− K3[() ].4H2O
5.00510− KCr(SO4)2.12H2O x
5.00510− K3[() ].4H2O x
589.8 = 2.951 1
3.3.Clasifique el tipo de reacciones que se presentan en la obtención de los complejos de cromo según lo visto en clases teóricas. Reacciones de sustitución en solventes no acuosos: El
uso de estos solventes se hace necesario cuando el ion metálico tiene una gran afinidad por el agua, o cuando el ligante es insoluble en agua. Los iones centrales que tienen gran afinidad por el agua, (por lo tanto forman enlaces M-O fuertes), pueden producir hidrólisis; entre estos se encuentran el Al(III), el Cr(III) y el Fe(III). La adición de ligantes básicos a soluciones acuosas de estos iones produce la precipitación de hidróxidos gelatinosos, y no la formación de los complejos deseados. Los enlaces M-O permanecen intactos, pero los enlaces O-H se rompen. De manera que los iones metálicos hidratados se comportan como ácidos de Brönsted. 3.4.¿Qué tipo de ligando es SCN? Explique. El SCN es la fórmula química para el anión tiocianato. El tiocianato es un compuesto que contiene azufre, carbono y nitrógeno. Es un ligando ambidentado con la capacidad de formar isómeros estructurales. El ión SCN es la base conjugada del ácido tiociánico (HSCN). Los compuestos SCN son por lo general sales o ésteres del ácido tiociánico (HSCN).
El tiocianato es un ligando ambidentado, lo que significa que la carga negativa en el ion tiocianato se comparte aproximadamente por igual entre azufre y nitrógeno. Esta carga compartida permite que el ion forme enlaces, ya sea en el átomo de azufre o de nitrógeno. La capacidad del tiocianato para unirse tanto al átomo de azufre o de nitrógeno le permite formar compuestos isoméricos. Un catión unido al anión SCN a través del átomo de azufre forma un compuesto tiocianato. Un catión unido al anión SCN a través del átomo de nitrógeno forma un compuesto isotiocianato.
3.5.¿Cuál es el átomo coordinador en el caso de complejo de cromo sintetizado? Explique con un gráfico.
3.6.¿Qué propiedades magnéticas esperaría en el complejo sintetizado? Explique detalladamente. Debido a la naturaleza del ligando NCS, el complejo sintetizado presentaría campo débil con espín alto, por lo que se esperaría que tuviera propiedades paramagnéticas, puesto que el ligando es -donor. Teniendo un momento magnético, para el Cr 3+:
= ( + 2) = √ 15 = 3.872 4. Fichas técnicas Sustancia química Propiedades físicas
Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad
Sustancias químicas incompatibles
K 2Cr 2O7 (Dicromato de potasio)
Aspecto: polvo Color: anaranjado intenso Solubilidad: 130 g/l a 20 °C en agua Naturaleza: Compuesto inórganico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos. Nocivo es caso de ingestión. No combustible Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona con materiales combustibles y reductores. La disolución en agua es un ácido débil.
Otros peligros
Sustancia química Propiedades físicas
Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad Sustancias químicas incompatibles
EtOH (Etanol)
Aspecto: Líquido Color: Incoloro Solubilidad: Miscible Naturaleza: Compuesto Orgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos. Nocivo es caso de ingestión. Altamente inflamable Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Reacciona lentamente con hipoclorito cálcico, óxido de plata y amoníaco originando peligro de incendio y explosión. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes tales como ácido nítrico, nitrato de plata, nitrato de mercurio o perclorato magnésico, originando peligro de incendio y explosión.
Otros peligros
Sustancia química Propiedades físicas
Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad
Sustancias químicas incompatibles
H2SO4 ( cido sulfúrico) Aspecto: Líquido higroscópico Color: Incoloro Solubilidad: Miscible Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos. Nocivo es caso de ingestión. No combustible Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona violentamente con materiales
combustibles y reductores. La sustancia es un ácido fuerte, reacciona violentamente con bases y es corrosiva para la mayoría de metales más comunes, originando hidrógeno (gas inflamable y explosivo). Reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con desprendimiento de calor. Al calentar se forman humos (o gases) irritantes o tóxicos (óxido de azufre). Otros peligros
Sustancia química Propiedades físicas
Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad
Sustancias químicas incompatibles Otros peligros
Sustancia química Propiedades físicas
Peligros para la salud Peligro de incendio
KSCN (Tiocianato de potasio) Aspecto: Sólido Color: Blanco Solubilidad: 2.170 g/l en agua20 °C Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos. Nocivo es caso de ingestión. No combustible Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. Ácidos. Agentes oxidantes.
KCr(SO₄)₂ .12H₂O (Alumbre de cromo y potasio) Aspecto: Sólido Color: Violeta oscuro Solubilidad: 250 g/l Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos. Nocivo es caso de ingestión. No combustible
Precauciones de seguridad
Sustancias químicas incompatibles Otros peligros
Sustancia química Propiedades físicas
Peligros para la salud Peligro de incendio Precauciones de seguridad
Sustancias químicas incompatibles
Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. Oxidantes fuertes.
K 2SO4 (Sulfato de potasio) Aspecto: Polvo cristalino Color: Incoloro a blanco Solubilidad: Soluble en agua (430 g/l) Naturaleza: Compuesto inorgánico Puede provocar irritación en caso de inhalación y al contacto con la piel y ojos. Nocivo es caso de ingestión. No explosivo Llevar prendas de protección; gafas, bata, guantes y mascara para sus manipulación. Evitar la dispersión de la sustancia y el contacto. No se espera que se produzcan reacciones o descomposiciones del producto en condiciones normales de almacenamiento. No contiene peróxidos orgánicos. No es corrosivo para los metales. No reacciona con el agua.
Otros peligros
5. Referencias Burriel F., Lucena F., Arribas S., Hernández J., Química analítica cualitativa, Thomson Editores Spain Paraninfo S. A., Madrid, 18a edición, 2008, Pag. 594.
