CENTRO DE CIÊNCIAS EXATASCURSO DE QUÍMICA

DISCIPLINA DE QUÍMICA INORGÂNICA II A

Síntese do trioxalatoferrato (III)

de potássio

Discentes: Luciana Natália Cividatti Renato Cesar de Souza

Docente: Prof. Dr. Bernard J L Gardes

Londrina

2006INTRODUÇÃO

Íons de metais de transição irão reagir com ligantes carregados ou neutros (ex. Cl -

ou H2O) para formar íons complexos ou complexos neutros. O ferro no estado de

oxidação 3+ pode formar complexos octaédricos com 6 ligantes unidentados em

torno do íon metálico central.

Os ligantes agem como bases de Lewis, onde cada um doa um par de

elétrons ao íon Fe3+. O íon oxalato C2O42-, é um ligante bidentado, e se liga em duas

posições através da doação dos pares de elétrons de seus dois átomos de oxigênio.

O ânion oxalato, além de apresentar-se na forma bidentada, pode também se

apresentar como ligante unidentado e possui ainda a possibilidade de atuar como

ponte de ligação.

O complexo (K3[Fe(C2O4)3]) tem emprego na remoção de manchas de

ferrugem com auxílio de ácido oxálico. O Fe3+ tem configuração d5, e, portanto

ligantes fortes, como o oxalato, levam a uma estrutura com spins emparelhados,

surgindo cores intensas de transições eletrônicas d-d e ligantes fracos levam a uma

estrutura de “spin alto”, sendo proibidas transições d-d, sendo estas transições muito

fracas.

Figura 1. Complexo do íons Fe3+ ligado a ligantes unidentados, onde L pode ser ligantes carregados ou neutros, como o Cl- ou H2O.

Figura 2. Complexo de íon Fe3+ de estrutura octaédrica ligado ao ligante bidentado Fe3+.

QUESTÕES

Qual deveria ser o aspecto geral do espectro eletrônico obtido na faixa visível para

este complexo.

O espectro obtido a partir da leitura do complexo trioxalatoferrato(III) de

potássio não apresenta pico, uma vez que não há transições eletrônicas neste

composto. Sendo o C2O42- um ligante de campo fraco, para o complexo K3[Fe(C2O4)3]

tem-se a seguinte configuração:

Fe3+ → d5 / C2O42- → ligante de campo fraco

L = 0 e 2S + 1 = 2 → 2S

Pelo diagrama de Tanabe-Sugano, não há nenhuma reta com multiplicidade

2. Desta maneira, não se observa nenhuma transição no campo fraco, fazendo com

que o espectro de K3[Fe(C2O4)3] não exiba nenhuma banda de absorção na região

do UV-vis.

A configuração eletrônica do íon Fe3+ é d5. Assim, complexos com ligantes de

campo fraco, como é o caso do complexo sintetizado neste experimento, terão uma

configuração de spin-alto, com cinco elétrons desemparelhados. Logo, as transições

d-d serão proibidas por spin e as bandas de absorção serão muito fracas. Por isso

quando se observa o espectro deste complexo, não há presença de picos na região

do UV-vis.

Explicar o que acontece quando cristais do complexo são deixados ao sol

Quando cristais do complexo obtido no experimento foram expostos à luz

solar, observou-se que estes passaram e apresentar uma coloração mais escura, de

verde para marrom “amarelado”. Isto se deve ao fato da redução sofrida pelos íons

Fe3+ para Fe2+, como mostrado na reação abaixo:

2 Fe3+ + 2 e- 2 Fe2+ (reação de redução)

C2O42- 2 CO2 + 2 e- (reação de oxidação)

2 Fe3+ + C2O42- 2 Fe2+ + 2 CO2

K3[Fe(C2O4)3] h FeC2O4 + K2C2O4 + K+ C2O4-

K3[Fe(C2O4)3] + K+ C2O4- FeC2O4 + 2 K2C2O4 + 2 CO2

2 K3[Fe(C2O4)3] h 2 FeC2O4 + 3 K2C2O4 + 2 CO2

RENDIMENTO

- Síntese do oxalato ferroso

A reação que descreve a síntese do oxalato ferroso realizada neste

experimento é:

H2SO4 + Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O + H2C2O4 → FeC2O4.2H2O + 4H+ + 3SO42- + 2NH4

+ + 4H2O

Inicialmente utilizou-se 15,04 g (0,0384 mols) de sulfato ferroso amoniacal

(Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O), sendo que para cada mol de sulfato ferroso aminiacal

teremos a formação 1 mol de oxalato ferroso (FeC2O4·H2O).

0,0384 mols de Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O – 0,0384 mols de FeC2O4·H2O

0,0384 mols x (161,80 g/mol) = 6,2131 g de FeC2O4·H2O (massa teórica)

Massa de FeC2O4·H2O obtida experimentalmente = 6,1127 g

6,1127 g x (100% / 6,2131 g) = 98%

Síntese do trioxalato ferrato (III) de potássio

Dissolveu-se 6,0048 g (0,0371 mols) do oxalato ferroso obtido em 30 mL de

uma solução quente contendo 10 g (0,0543 mols) de potássio oxalato

monohidratado (K2C2O4·H2O). Em seguida adicionou-se 25 mL de H2O2 gerando um

precipitado de Fe(OH)3 que foi eliminado com adição de H2C2O4 10% em peso.

Depois de fria a solução adicionou-se etanol para a finalizar a síntese do complexo.

A seguir a reação global que descreve a síntese do trioxalatoferrato(III) de potássio

realizada neste experimento:

3FeC2O4. 2H2O + 3K2C2O4.H2O + 3/2H2O2 → Fe(OH)3 + 2K3[Fe(C2O4)3] + 3H2O

Fe(OH)3 + 3H2C2O4 + 3K + (excesso) → K 3[Fe(C2O4)3] + H2O

3FeC2O4. 2H2O + 3K2C2O4.H2O + 3H2C2O4 + 3/2H2O2 → 3K3[Fe(C2O4)3] + 4H2O

Como temos o oxalato ferroso como reagente limitante desta solução e

considerando-se a reação global temos que, para cada mol de oxalato ferroso

consumido temos a formação de um mol de trioxalato ferrato (III) de potássio, como

segue:

0,0371 mols de K2C2O4·H2O – 0,0371 mols de K3[Fe(C2O4)3]

0,0371 mols (437,21 g/mol) = 16,2206 g de K3[Fe(C2O4)3] (massa teórica)

Massa de K3[Fe(C2O4)3] obtida experimentalmente = 14,301 g

14,301 g x (100% / 16,2206 g) = 88%

INTERPRETAÇÃO DO ESPECTRO DE INFRAVERMELHO

A partir do espectro de infravermelho do complexo sintetizado fez-se uma

análise das bandas apresentadas pelo mesmo para que se pudesse caracteriza-lo

como segue:

Banda Freqüência teórica Freqüência prática Banda característica

1 498 cm-1 500 cm-1

Deformação do anel e deformação

dentro do plano (O-C=O) – Def. do

anel + (O-C=O)

2 528 cm-1 529 cm-1

Vibração de alongamento (MO) e

vibração de alongamento (CC) - (MO)

+ (CC)

3 580 cm-1 586 cm-1 Água cristalizada

4 797,785 cm-1 804 cm-1

Deformação dentro do plano (O-C=O)

e vibração de alongamento (MO) -

(O-C=O) + (MO)

5 885 cm-1 893 cm-1

Vibração de alongamento simétrica

(CO) e deformação dentro do plano

(O-C=O) - s(CO) + (O-C=O)

6 1270, 1255 cm-1 1250, 1271 cm-1

Vibração de alongamento simétrica

(CO) e deformação dentro do plano

(O-C=O) - s(CO) + (O-C=O)

7 1390 cm-1 1384 cm-1

Vibração de alongamento simétrica

(CO) e vibração de alongamento (CC)

- s(CO) + (CC)

8 1677, 1649 cm-1 1679 cm-1Vibração de alongamento assimétrica

(C=O) - a(C=O).

9 1712 cm-1 1718 cm-1Vibração de alongamento assimétrica

(C=O) - a(C=O).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FIGURA 1. Espectro de Infravermelho do trioxalatocromato (III) de potássio.

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BASOLO, F.; JOHNSON, R. Coordenation chemistry, the chemistry of metal

complexs. Califórnia: W. A. Benjamim, 1964. 127p.

NAKAMOTO, K. Infrared and ramam spectro of inorganic and coordenation

compounds. 4.ed. USA: Wiley-Interscience Plubication, 1986.

Disponível em: <http://courses.cm.utexas.edu/banderson/ch204/Lecture5.pdf>.

Consultado em: 01 junho 2006.

Disponível em: <http://eee.uci.edu/programs/gchem/MANprepfe.pdf>. Consultado

em: 01 junho 2006.