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Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Escuela de Química QU0472 Laboratorio de Química Inorgánica II

Grupo 02 Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Brenes III - 2020

Síntesis y caracterización espectroscópica y magnética de sacarinatos de Ni, Cu, Co y Mn. Lucia Bolanos Aguilar B51070

Introducción.

En este experimento se estudiarán las propiedades

La sacarina es uno de los endulzantes artificiales más utilizados alrededor del mundo, cuya molécula,

espectroscópicas y magnéticas de los complejos que forman el Co, Cu, Ni y Mn con sacarina.

como se muestra en la figura 1, consta de un hidrogeno acido enlazado a un nitrógeno, lo cual

Procedimiento.

permite obtener un anión fácilmente.

Para la síntesis de los cuatro complejos, se siguió el procedimiento de Haider, S. Síntesis de sacarinato de cobalto Se disolvieron 0,48 g (2 mmol) de CoCl2 ∙ 6H2O en la mínima cantidad de agua destilada, y de la misma manera, 0,90 g (4 mmol) de sacarinato de sodio. Se

Figura 1. Estructura molecular de la sacarina

combinaron ambas disoluciones y se dejó precipitando A partir de este anión, se pueden sintetizar sacarinatos,

los

cuales

tienen

[M(C7H4SO3N)2(H2O)4]∙2H2O,

en

la la

formula cual

M

en frio, obteniendo un sólido color rosado de Sacarinato de Cobalto. Este sólido obtenido se filtró al vacío en un Kitasato

corresponde a un metal de transición. Estos

con un embudo Buchner,

complejos forman un amplio sistema de puentes de

posteriormente con aproximadamente 20 ml de éter

hidrogeno y además forman una serie isoestructural.

para secar los cristales, el sólido obtenido se muestra

La sacarina contiene tres grupos funcionales:

con agua

fría,

en la Figura 2.

carbonilo, imino y sulfonilo. Al ser una molécula bastante versátil, esta puede coordinarse con cationes metálicos y la especie desprotonada puede formar complejos, como se estudia en este caso. Estos complejos forman una estructura octaédrica, de espín alto al utilizar metales de estado de oxidación +2, con cuatro o seis ligandos alrededor del metal, por lo que esta presenta el efecto de JahnTeller con el fin de buscar la máxima estabilidad, aumentando la distancia entre los enlaces.

Figura 2. Producto de la precipitación de sacarinato de cobre

y

Se obtuvieron 0,78 g de producto, con un rendimiento del 74 %. Este procedimiento es análogo para la síntesis del

Cuadro III. Absorción máxima de los complejos estudiados

Metal

Color

λ max (nm)

Co

Rosado

540

Medición de la susceptibilidad magnética

Cu

Azul

390

Para realizar esta medición, se tomó una pequeña

Ni

Verde

410

cantidad de producto, 0,148 g solido en el caso del

Mn

Blanco

300

resto de los metales.

sacarinato de cobalto, en un capilar para realizar la medición. Se utilizó una balanza de susceptibilidad

Resultados y Discusión.

magnética marca Johnson Mathey, obteniendo los

Se le hará especial énfasis al complejo de sacarinato

resultados de susceptibilidad magnética (Xm) y momento magnético efectivo (µeff) que se muestran

de cobalto. Como se mencionaba anteriormente, la sacarina es una molécula ampliamente versátil, lo que la hace un

en el Cuadro I. Cuadro I. Resultados de susceptibilidad magnética y

ligando polifuncional en el sentido en que tiene

momento magnético efectivo obtenidos para cada complejo.

diferentes centros de coordinación para formar

Metal

Xm

X m’

µeff

µeff teórico

Cu

0.000891

0.00120

1.68

1.73

Co

0.00753

0.00784

4.29

3.87

Mn

0.0117

0.0120

5.32

5.92

Ni

0.00556

0.00587

3.72

2.83

complejos con los metales en estudio.

Medición del espectro infrarrojo y UV-vis Se obtuvo el espectro infrarrojo de los compuestos en pastillas de KBr, los picos más representativos

Figura 3. Esquema del complejo de sacarinato

se muestran en el Cuadro II. Cuadro II. Modos vibracionales relevantes del espectro IR.

Modo vibracional

Cu (cm-1)

Co (cm-1)

Mn (cm-1)

Ni (cm-1)

O-H C=O

3568 1618

3350 1618

1620

3367 1619

SO2

1305

1286

1285

1296

Para la medición del espectro UV-vis, se utilizó un espectrómetro Genesys 10S UV-Vis, de la marca Thermo Scientific. Se realizó un barrido de longitudes de onda de 300 nm a 900 nm, con DMF como disolvente. Los puntos de absorción máxima de cada complejo se muestran en el Cuadro III.

Como se muestra en la Figura 3, el centro metálico se enlaza por medio del N con dos moléculas de sacarina y cuatro de agua, lo que forma un complejo de estructura octaédrica. Al combinar las disoluciones de sacarinato de sodio y cloruro de cobalto hexahidratado, se obtuvieron cristales color rosado, como se muestra en la figura 2. Los compuestos de metales de transición suelen tener estas coloraciones intensas, lo cual se debe a que presentan transiciones prohibidas d- d, lo cual se puede atribuir a su geometría octaédrica.

1

Cada una de estas transiciones absorbe cierta

ancha en 3350 cm-1, la cual se puede deber a las

cantidad de energía. Como se puede observar en el

vibraciones –OH de las moléculas de agua en el

Cuadro III, en el caso del Cobalto, se obtuvo una

complejo,

absorción máxima de 540 nm. Este valor concuerda

intramoleculares de los átomos de hidrogeno. En

con el color esperado, debido a que, si absorbe a

1618 cm-1, se observa una banda que corresponde a

540 nm, basándose en colores complementarios, el

los grupos carbonilo del sacarinato, la cual se puede

color percibido debería estar entre rojo y purpura,

observar en los cuatro complejos a frecuencias muy

lo cual se puede confirmar en el espectro de

parecidas.

absorción de la Figura 4.

vibraciones del grupo SO2, las cuales se encuentran

La absorción del complejo de cobalto fue la menos

además

Por

de

último,

las

se

interacciones

identificaron

las

en 1286 cm-1. Con respecto a las mediciones de susceptibilidad

configuración d7, la cual es la más baja de los cuatro

magnética, los valores obtenidos fueron positivos y

complejos.

consistentes con los reportados en la literatura,

1.6

como se puede observar en el Cuadro I. El

Absorbancia

energética, lo cual concuerda con tener una

sacarinato de cobalto, así como los demás

1.1

compuestos sintetizados, tiene una configuración

0.6

electrónica de espín alto, un d7. Al tener propiedades

0.1

paramagnéticas, se espera que el valor de la

-0.4

350

550

750

950

Longitud de onda (nm)

Figura 4. Espectro de absorción del sacarinato de cobalto.

susceptibilidad sea positivo. Se puede observar que se obtuvo un momento magnético efectivo de 4,29 para el Cobalto, siendo 3,87 el reportado en la literatura.

En el caso del espectro infrarrojo, como ya se mencionó en el cuadro II, se lograron identificar los

Bibliografía

picos más importantes correspondientes a los

(1) Haider, S.; Malik, K. Metal Complexes of

grupos funcionales de las moléculas.

Saccharin. In Inorganic Syntheses; 1985; Vol. 23. (2) Cotton, F. A.; Lewis, G.; Murillo, C.; Valle Grettel. Comparative Study of Structures, Including Jahn-Teller Effects, in the Saccharinate, of Chromium and Zinc, as Well as Other Metal Ions. 1984, 23. (3) Baran, E. J.; Yilmaz, V. T. Metal Complexes of Saccharin. Coordination Chemistry Reviews 2006,

Figura 5. Espectro IR de sacarinato de cobre

En la Figura 5 se observa el espectro infrarrojo del sacarinato de cobre. En este, se puede ver una banda

250

(15–16),

1980–1999.

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3