SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE ACETATO DE COBRE MONOHIDRATADOCu (CH3COO)2. H2O Oscar Benavides*. Neyder Checa. Juan Carlos Josa. Departamento de Química, universidad de Nariño San Juan de Pasto, Nariño, Colombia *
[email protected] RESUMEN. Se realizó la síntesis de acetato de cobre monohidratado a partir de 5.56 g de sulfato de cobre pentahidratado mediante reacciones controladas, para obtener 4.45g del complejo. Experimentalmente se obtuvieron 1.87 g del complejo obteniendo un porcentaje de rendimiento del 42%. El complejo se caracterizó mediante absorción atómica, conductividad iónica, UV-vis y análisis gravimétrico de acetatos. De los cuales se demostró que el Cu [ C H 3 COO ] 2∗H 2 O complejo sintetizado es y que el método utilizado para la síntesis no es el más eficiente. Palabras claves: síntesis, acetato de cobre monohidratado, AA, UV-VIS, conductividad iónica, análisis gravimétrico. INTRODUCCION. El acetato de cobre fue históricamente preparado en viñedos, puesto que el ácido acético es un subproducto de la fermentación. Las planchas de cobre fueron cubiertas con capas de piel o heces de uva fermentadas sobrantes de la producción de vino y expuesta al aire. Esto dejaría una sustancia azul en el exterior de la hoja entonces fue raspada y se disolvió en agua resultando así el acetato de cobre1. La mayoría de los metales de transición se empacan en una estructura compacta, donde cada átomo tiene un número de coordinación. Además estos elementos tienen un radio atómico relativamente pequeño. Por la combinación de estas dos propiedades, dichos elementos forman enlaces metálicos fuertes, y en consecuencia, sus densidades, puntos de fusión y ebullición, calores de fusión y vaporización son mayores que en los metales de los grupos 1A, 2A y 2B.2 Los metales de transición tienen una tendencia particular a formar iones complejos. En un complejo de coordinación, un átomo o ion central está 1 centrodeartigo.com/articulosenciclopedicos/article_91828.html coordinado por una o más moléculas o iones (ligantes) que actúan como bases de Lewis. Los átomos de los ligantes unidos directamente al átomo o ion central son átomos donadores. Las interacciones que existen entre el átomo de un metal y los ligantes se pueden ver como una reacción ácido-base de Lewis, Una base de Lewis es una sustancia capaz de donar uno o más pares de electrones, por consiguiente los ligantes funcionan como bases de Lewis, y el átomo de un metal de transición (en su estado neutro o con carga positiva) actúa como ácido de Lewis, de esta manera los enlaces metal-ligando casi siempre son enlaces covalentes coordinados y dependiendo del número de átomos donadores presentes, los ligantes se clasifican en mono dentado, bidentado o quelatos. Los iones metálicos en disolución acuosa existen en realidad como complejos hidratados. Por ejemplo el cobre (II) en disolución acuosa forma fácilmente complejos con las moléculas de agua como el [ Cu(H ₂O)₄ ] ² ⁺ habitualmente se simplifican 2 CHANG, Raymond y COLLEGE, Williams. Química. 7 ed. México: Mc Graw-Hill Interamericana Editores S.A. de C.V., 2002, pp. 877-902. la R. no requiere un medio de transporte para su transmisión.htm . sin embargo el cobre (I) no es estable y tiende a perder un electrón fácilmente en soluciones acuosas formando el catión cobre (II).estos complejos en las ecuaciones escribir el ión metálico como Cu² ⁺ químicas al 3 El cobre es un metal que se encuentra ubicado en el bloque d de la tabla periódica. también conocidos como metales de transacción cuyos orbitales d y f se llenan gradualmente. no explica completamente los fenómenos asociados con la absorción o la emisión de energía radiante. Octava edición. Crouch. llamada también como la química del cobre (I).5 Radiación electromagnética (R. Alan G.E. 3 Douglas A. Donald M. En contraste con otros fenómenos ondulatorios. La teoría ondulatoria para la R. La radiación correspondiente a estas regiones del espectro electromagnético provoca transiciones electrónicas a longitudes de ondas características de la estructura molecular de un compuesto. como el sonido.E. el cobre posee un único electrón exterior al nivel completo 3d.E. La espectrofotometría de absorción molecular ultravioleta visible. Tanto las moléculas como los átomos tienen un número limitado de niveles o estados energéticos cuantizados. pp. Para que se produzca absorción de radiación. longitud de onda y amplitud.. Ilustración 1 estructura del acetato de cobre. onda partícula) y se aplican tanto al flujo de electrones como al de otras partículas elementales. Muchas de las propiedades de la R. a excepción del estado de oxidación +1. Espectro de absorción. 2006. la energía del fotón excitante (incidente) debe igualar a la diferencia de energía entre el estado fundamental y uno de los estados excitados de la 5www.org/docrep/field/003/ab482s/AB482S 03.V. Estos dos conceptos se complementan muy bien (dualidad. para estos procesos es necesario considerar la energía radiante como un flujo de partículas discretas de energía llamados fotones o cuantos. F James Holler y Stanley R. su configuración electrónica d9 lo hace mucho más estable y le confiere propiedades de paramagnetismo y color. 2ed. Química Inorgánica. frecuencia. tiene una larga y continua historia en el campo de la química analítica. comúnmente llamada espectrofotometría UV-VIS.fao. esto se debe a que en éste estado de oxidación no existen transiciones electrónicas. Fundamentals of Analytical Chemistry.4 En el caso del acetato de cobre (II) el ligante es el ion acetato (CH3COO-) que tiene la facilidad de coordinarse con el centro metálico con dos pares electrónicos provenientes de los dos átomos de oxígeno. o visible por determinadas moléculas. y SHARPE. Esta técnica está basada en la medición de absorción de radiación U. por lo tanto se transmite fácilmente en el vacío. Pag(457-458) 4 HOUSECROFT. que son compuestos cuprosos incoloros y diamagnéticos ya que su configuración cambia a d 10 llenando su última capa. Madrid: Pearson Education. Catherine E.E) La radiación electromagnética es un tipo de energía que se transmite por el espacio a enormes velocidades. Espectrofotometría UV-VIS. Skoog. se explican convenientemente mediante la teoría ondulatoria clásica con parámetros como velocidad. 2+¿+ 4 H 2 O+ S O 4 ¿ CuS O 4∗5 H 2 O+ 4 N H 4 OH → [ Cu ( N H 3 ) 4 ] ¿ Se añadieron 20 mL de una solución 2.0222 moles) en 50 mL de agua.ht ml 7 Fisicoquímica Gilbert W.5mL de HCl concentrado. por lo tanto permiten caracterizar los constituyentes de una muestra. se adiciono 2. 5. Absorción atómica.org/docrep/field/003/ab482s/AB482S03. se calentó con agitación constante hasta que la solución cambio a un color azul intenso. NH4OH [5M]. En una solución iónica. OH ¿2 +2 C H 3 COOH →Cu [ C H 3 COO ]2∗H 2 O+ H 2 Oecuac Cu ¿ Caracterización del compuesto.996 g del compuesto y diluyendo hasta 100 mL. Para la cristalización se concentró la disolución casi a sequedad calentándola en la plancha de calentamiento después se dejó enfriar a temperatura ambiente y se llevó a baño de hielo para cristalizar el compuesto obtenido.56 g de sulfato de cobre pentahidratado (0. Luego se calentó a 200 grados centígrados hasta semisequedad.1 M de Cu [ C H 3 COO ] 2∗H 2 O pesando 1. UV-VIS Se preparó una solución de 0. ᴧ≡ Definimos “ᴧ” como conductividad molar K c donde k es la conductividad y c es la concentración S m2 molar y sus unidades son mol .3075 g de acetato de cobre monohidratado en 25 mL y se lo llevo a análisis UV-VIS en el espectro fotómetro de mesa modelo faro. Síntesis del acetato de cobre monohidratado. Se filtró el producto se secó y se pesó. Se preparó una solución 0. Se lavó el sólido azul con tres porciones de 2 mL de agua caliente. 809 Durante la adición precipita el Cu (OH)2 en forma de un sólido azul claro. En consecuencia el paso de corriente va acompañado de transporte de materia7. Castellán universidad de Maryland pág. la corriente es transportada por el movimiento de iones positivos y negativos masivos. 1. Para este objeto se obtiene experimentalmente una representación gráfica de la variación de la absorbancia en función de la longitud de onda.25mL de HNO3 concentrado. la mezcla se calentó a 40-50 ºC con agitación constante. METODOLOGÍA.25mL de HClO4 concentrado y 1. Para la absorción atómica se pesó 0. 2−¿ ecuaciòn1. se dejó enfriar y se adiciono 5mL de HCl (1:1) y se calentó nuevamente por 2 minutos. OH ¿2 + 4 N H 3 + N a 2 S O4 ecuaciòn2 2+ ¿+2 NaOH → Cu¿ ¿ [ Cu ( N H 3 )4 ] Se dejó enfriar la mezcla a temperatura ambiente y se separó el precipitado mediante filtración al vacío.25M de hidróxido de sodio sobre la disolución azul intensa se agito la mezcla durante 15-20 minutos a 55-65 °C. Se forma una disolución azul pálida. Luego se filtró la solución en papel franja azul directamente en un balón aforado de 25mL y se completó el volumen hasta el aforo.127g de acetato de cobre.especie absorbente. . con una pipeta. Conductividad eléctrica. en caliente y con agitación. hasta que se evidencio el color azul intenso del complejo con amoniaco. En un Erlenmeyer de 250 mL se disolvieron. kohlrausch estableció que la conductividad de una solución está compuesta de las contribuciones individuales de cada ion que se conoce como ley de la migración independiente de los iones. Estas diferencias de energía (ΔE) son únicas. Para ello.6 Conductividad eléctrica. Se dejó en digestión durante 30 minutos a temperatura ambiente. Se transfirió el Cu (OH)2 sólido a un vaso de 50 mL y se disolvió en 50 mL de una solución de ácido acético al 10 %. con agitación magnética. Sobre esta disolución se añade. Para ayudar a que se disuelva todo el sólido. 6fao. Punto de fusión.127 g 25 mL = 2.127 g del complejo y se procedió hacer la digestión y posterior dilución de la muestra para el análisis de absorción atómica así: 1mol 0.07ppm 1 x 10−3 g 1 mg x 0. en la primera reacción se nota el intercambio del amoniaco por el agua que coordina al metal obteniendo así un complejo de tetra amino de cobre (II) que le da un color azul intenso a la solución.08035mgx = 8. el cual corresponde a Hidróxido de Cobre.58 g = 6. Se tomó una pequeña cantidad de muestra se pulverizo y se introdujo dentro de un tubo capilar este a su vez se introdujo en baño de aceite y midiendo la temperatura con ayuda de un termómetro se calculó el punto de fusión.07. El precipitado obtenido en esta etapa fue filtrado nuevamente al vacío y la muestra obtenida se calentó y se pesó la cantidad obtenida para posterior cálculo de rendimiento de la reacción.050L = 0. H2O en 0.2 y 3.84%. observando la formación de un precipitado de color azul. Se estandarizo la solución de nitrato de plata 0. 100 2. El producto obtenido de acetato de cobre fue de 1. el calentamiento se realizó lentamente para evitar errores en el método. Entonces compramos los gramos de Cu encontrados en la absorción con los gramos de la muestra que se encuentran en 0. Resultados de absorción.63% de Cu en . Ppm= 16.1 M con un patrón primario NaCl en presencia de cromato de potasio se llevó a cabo la titulación de una solución 0.0255M (Cu (CH3COO)2.127g Cu (CH3COO) 2. Para la obtención de acetato de cobre monohidratado se llevaron a cabo una serie de reacciones controladas representadas por las ecuaciones 1.36 x 10−3 mol 0.87 g del complejo obteniendo así un porcentaje de rendimiento del 42% Los cristales obtenidos se observan en la siguiente imagen. CARACTERIZACIÓN DEL COMPUESTO.5 mL 0. 3) se filtró al vacío y posteriormente se procedió a la adición de una mínima cantidad de ácido acético para que el hidróxido de cobre se disolviera completamente y se formara el compuesto de principal interés. Para la absorción atómica se pesó 0.1 M de acetato de cobre monohidratado.025 L = 0. a la solución resultante se le adiciono hidróxido de sodio con calentamiento con lo que se sustituyó el ligando mono H2O) dentado Amino (-NH3).H2Ox 199. Cuantificación de acetatos. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS.035x10-4g x el compuesto. Síntesis del acetato de cobre monohidratado. Absorción atómica.5mL a 50 mL Mg= 16.035x10-3 g Cu (gramos Cu Encontramos los gramos de Cu (CH3COO)2. H2O Como sabemos el % de cobre en el compuesto es de 31. Dilución: 0.54 x 10−3 g = 31.54x10-3 g Cu (CH3COO)2. encontrados en la absorción) El sólido obtenido en el anterior procedimiento representado en la (Ec.5mL 0. 8.5mL para encontrar su composición porcentual. que se encontraba unido al metal. para una dilución infinita. Se va a determinar el punto de fusión del Cu (CH3COO) 2. Partiendo de esto encontramos la conductividad molar de nuestra solución: −1 K=19.1 mol L S cm 2 Λm = = =4. Tf= 112°C + (1.9% Del valor encontrado podemos decir que es bastante preciso ya que no tenemos en cuenta la conductividad del agua que adiciona una Siendo: 1. considerando lo dicho por kohlrausch que la conductividad de una solución está compuesta de las contribuciones individuales de cada ion tenemos la conductividad molar del acetato de cobre igual a 189 *10-4 Sm2/mol. y se lo compara con el punto de fusión encontrado en la literatura que es de 115°C.27 =19 .27∗1 0 S cm 3 1 0 mS Ilustración 2 análisis UV-VIS El complejo sintetizado se analizó por espectrometría de absorción (UV-vis) (ilustración 2).26 para Cu2+ para una dilución infinita y 40. H2O. La literatura reporta que la longitud máxima de absorción es de 711 nm.63% y comparándolo con el valor teórico que es de 31.27mS/cm.27∗10−3 S c m−1 ∗1000 c m3 −1 K 0. Punto de fusión.07 mol Tf= To + (1. La temperatura observada fue: la temperatura inicial a la que se comenzó a fundir.se observa que la longitud máxima de absorción es de 758 nm. obteniendo un promedio de 112°C.84% se puede notar que está muy cercano por lo cual efectivamente el compuesto sintetizado corresponde al Cu (CH3COO) 2. H2O sintetizado.2 7∗10 4 2 mol 10 c m En consecuencia la conductividad molar encontrada en la solución preparada se acerca bastante al valor teórico con un porcentaje de error de 1. To: temperatura observada (promedio de temperatura inicial y final).20°C) 254°C) . El punto de fusión se define como la temperatura a la cual coexisten en equilibrio la fase liquida y la fase sólida. fue de 110°C y la final fue de 114°C. El valor reportado de conductividad molar en la literatura de fisicoquímica de Gilbert W. cierta conductividad a la solución por lo que es lógico esperar un valor mayor al reportado. aplicando la siguiente formula: 19.54x10-4 (112°C. Aunque el valor experimental está muy por encima. Tamb: temperatura ambiente.Encontrado el porcentaje de cobre en el compuesto por absorción que es de 31.90 para el CH3COO.1 M de acetato de cobre monohidratado 19.27 mS c m ∗1 S −3 −1 =19. Castellan es de 107. N: número de grados desde el nivel del líquido del baño hasta la altura que subió el mercurio. La medición de conductividad en el blanco dio como resultado 64µS/cm y la conductividad en una solución 0.54x10-4 la diferencia de expansión del vidrio y del mercurio. 54x10-4(To-Tamb) N) [M ] d m3 2 S cm 2 ∗1 m 2 mol −3 S m ¿ 19. El valor de N es 254°C. UV-VIS Conductividad eléctrica. de la cual se tomó 5mL de NaCl y se adiciono unas gotas de CrO4-2.0115) son las misma cantidad de moles por lo cual se concluye que efectivamente estaba presente el ion acetato en el compuesto Cu (CH3COO) 2. la pureza del compuesto obtenido es muy buena teniendo en cuenta las diferentes caracterizaciones llevadas a cabo.4°C Tf= 115. Comparando las moles de acetato que se encuentran en 5mL con las moles que se encontró con la titulación con AgNO3 (0.0342M (NaCl). que comparándolo con el valor encontrado en la literatura que es de 115°C.84 x 10−5 mol = 0.5mL y 17. CONCLUSIONES.0342Mx 0.H2O. H 2 O = 9.2x 58. .84x10-5 mol NaCl En la titulación se gastó de AgNO3 5.42 x 10−3 mol = 0.H2O = 2AgCH3COO + Cu (NO3)2 + H2O 0.005L= 1x10-4 mol Cu (CH3COO) 2.35mL gastados de AgNO3.H2O en 5mL.2g de NaCl y se llevó hasta un volumen de 100 mL en un balón aforado.45 g = 3.025 de acetato de cobre Para lo cual se tomó 5mL de la solución de acetato de cobre y se adiciono 1mL de CrO42. 1 mol 5.2mL con un `promedio de 17.y se procedió a la titulación con AgNO3 realizando dos pruebas gastando 17. una solución de acetato de cobre para lo cual se pesó 0. Cuantificación de acetatos. 1mol 0.95mL de AgNO3 6.02M x 0. Para su cuantificación se hizo por titulación con AgNO3.4 °C La temperatura de fusión que se obtuvo para el acetato de cobre es de 115.00595 l 0.97x10-5 mol Cu 2 mol AgN O 3 (CH3COO) 2.1 0. para lo cual fue primero necesario estandarizar la solución de AgNO3 así: Se pesó 0.1g de acetato de cobre y se llevó a un volumen en balón aforado de 25mL. El método utilizado para la síntesis de acetato de cobre tuvo un rendimiento del 42% por lo cual no es recomendable dicho método.02M 0. está muy cercana con lo que se puede decir que el compuesto obtenido es efectivamente el acetato de cobre monohidratado.01735l x 0.99x10-4 mol AgNO3 x 1 mol Cu(C H 3 COO)2.1mL obteniendo un promedio de 5.Tf= 112°C + 3.0115M de AgNO3 (estandarizada) Luego se tituló con AgNO3. Aunque el rendimiento del proceso para la síntesis no fue muy favorable. 0.H2O Que se encuentran en 5 mL. Entonces se encuentran las moles de nitrato de palta gastado y se hace una relación estequiometria. 2AgNO3 + Cu (CH3COO) 2.1gx 199.0115M=1. La conductividad iónica es un método efectivo para la caracterización de complejos iónicos. comparando con la concentración de Cu (CH3COO) 2.H2O: 0.4°C. de la cual se tomó 5 mL para la titulación.0 x 10−4 mol 0.85 = =0.8mL y 6.002L= 6.