Efecto Quelato Y Macrocíclo

INTRODUCCIÓN.

Un ligante es una molécula o ion capaz de donar uno o más pares de electrones, en otras palabras, es capaz de actuar como base de Lewis. Los ligantes se clasifican dependiendo al número de pares de electrones que pueden donar; se llaman monodentados a aquellos que donan solo un par de electrones, bidentados a los que donan dos pares de electrones y polidentados a aquellos que donan tres o más pares de electrones.

Los ligantes macrocíclicos, son ligantes polidentados que tienen átomos donadores incorporados a una estructura cíclica; los cuales se consideran así debido a que tienen un mínimo de tres átomos donadores y forman un anillo con al menos 9 átomos.

A partir de esto, los ligantes macrocíclicos se clasifican en: ligantes donde los átomos donadores pueden ser: N, P, S, y/o As, presentan gran afinidad por los metales de transición y con ellos son mucho más estables y enligantes donde el grupo donador es el Éter, estos presentan una fuerte capacidad de complejación con los metales alcalinos y alcalinotérreos. Actualmente, existen varios tipos de ligantes macrocíclicos, los más comunes son: Esferando, Criptando, Calixareno, Hemisferando y Cavitando.

El efecto macrocíclico se refiere a una estabilidad adicional cinética y termodinámica que presentan los ligandos macrocíclicos en comparación con los ligandos mono-dentados o poli-dentados y su mayor estabilidad se atribuye a cambios más favorables de entropía y entalpía para el macrocíclo respecto al ligante lineal.

También existe el efecto quelato, en donde la presencia de un quelato en un compuesto de coordinación aumenta la estabilidad del complejo tomando en cuenta los siguientes factores: a mayor número de ligantes quelato, mayor estabilidad, por tamaño del anillo que va de 5>4>6>3 y la resonancia en el anillo.

La constante de equilibrio de un complejo funciona como cualquier otra, índica que tan espontánea es una reacción. En el caso de los compuestos de coordinación, existen constantes globales que son aquellas que rigen el proceso desde los reactivos iniciales hasta los últimos productos y las constantes parciales que son las que indican como es el equilibrio en cada uno de los pasos de la reacción desglosada.

La constante de equilibrio se relaciona con ∆Gº siendo la fórmula de calcularla: G=H-TS. De la energía libre y por lo tanto la constante de estabilidad o de equilibrio, dependen directamente de la entropía y la entalpía.

Los complejos quelato tienen aplicaciones en el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos para pruebas clínicas en las que se requiere eliminar iones metálicos de los tejidos, también el quelato de hierro sirve para aportar hierro a las plantas. Por otra parte los complejos macrocíclicos son útiles para remover metales pesados del agua (Purificación), así como en motores lineales para construcción artificial de maquinaria a tamaño nanoescala (rotaxanos) e imitación de receptores celulares.

OBJETIVOS.

General:

Observar la estabilidad termodinámica de los complejos como ligantes macrocíclicos y compararla con sus correspondientes complejos con ligantes mono- y poli- dentados.

Particular:

Deducir los principales factores que influyen en la formación de complejos.

HIPÓTESIS.

Dependiendo del ligante se observará experimentalmente la estabilidad de los complejos.

Los complejos con ligantes macrocíclicos serán los complejos más estables.

RESULTADOS.

Disolución de Sulfato de Cobre (II) 0.1M en 250mL de agua:

Peso de CuSO4 5H2O: 6.265g

Presentó una coloración azul cielo transparente.

Se preparó dicha cantidad para todos los equipos, a una concentración de 0.1M debido a que la concentración propuesta en el manual (0.05M) era muy baja, y necesitábamos que fuera más visible para observaciones cualitativas.

Tabla 1. Contenido de los tubos de ensaye.

Contenido de los tubos de ensaye Contenido de los tubos de ensaye

Tubo Contenido indicado en el manual Contenido real agregado Tubo Contenido indicado en el manual Contenido real agregado

1 (Testigo) 4 mL de CuSO4 4 mL de CuSO4 6a Tubo 6 + 1 gota de En Tubo 6 + gota de En

2 1 gota de NH4OH gota de NH4OH 6b Tubo 6 + 2 gotas K2C2O4 Tubo 6 + gotas K2C2O4

3 3 gotas de NH4OH gotas de NH4OH 7 4 gotas K2C2O4 gotas K2C2O4

3a Tubo 3 + 2 gotas de En Tubo 3 + gotas de En 7a Tubo 7 + 2 gotas de glicina + 1 gota de NaOH Tubo 7 + gotas de glicina + gota de NaOH

4 2 gotas de NaOH gotas de NaOH 7b Tubo 7 + 2 gotas dimetilglioxima Tubo 7 + gotas dimetilglioxima

4a Tubo 4 + 2 gotas de En Tubo 4 + gotas de En 8 4 gotas de Dimetilglioxima gotas de Dimetilglioxima

4b - - 8a Tubo 8 + 2 gotas K2C2O4 Tubo 8 + gotas K2C2O4

5 2 gotas de En gotas de En 8b Tubo 8 + 2 gotas de Acetilacetona Tubo 8 + gotas de Acetilacetona

5a Tubo 5 + 1 gota de EDTA sódico Tubo 5 + gota de EDTA sódico 9 4 gotas de Acetilacetona + 1 gota de NaOH gotas de Acetilacetona + gota de NaOH

6 4 gotas de Glicina + 2 gotas de NaOH gotas de Glicina + gotas de NaOH 9a Tubo 9 + 2 gotas K2C2O4 Tubo 9 + gotas K2C2O4

Los tubos del 1 al 9 (Antes de la división "a-b") contenían 4 ml de CuSO4 [0.1 M]

El contenido en los tubos se decidió cambiar debido a debido a diversos factores, entre ellos:

La disolución de CuSO4 se preparó a una concentración mayor.

La concentración de los ligantes era menor a la que pedía el manual.

Tabla 2. Cambios de coloración en los tubos de ensaye al agregar ligantes.

Tubo de ensaye Inicial A B

Observaciones

1 Coloración azul cielo transparente. - -

2 Coloración azul cielo transparente con un poco de fino precipitado. - -

3 Color azul celeste turbio con precipitado fino color blanco. Color morado fuerte con cristales finos color blanco. -

4 Color azul menta turbio.Después de un rato se formóprecipitado. Color morado turbio con precipitado color blanco. -

5 Color azul turquesa transparente. Azul turquesa transparente con precipitado. -

6 Color azul turquesa fuerte transparente Azul rey transparente con fino precipitado. Color azul rey fuerte turbio.

7 Color azul meta lechoso. Azul rey lechoso. Color verde- blanco con precipitado azul turquesa.

8 Color verde pasto transparente. Color verde opaco con preciptado azul turquesa. Color verde pasto transparente.

9 Disolución verde pasto transparente con precipitado azul turquesa, el cual se formó al agregar hidróxido de sodio. Color azul menta lechoso con precipitado azul turquesa. -

10 - - -

11 - - -

12 - - -

Los tubos 10, 11 y 12 no se les agregó nada debido a la falta de los ligantes, en el laboratorio. Por lo que la “Parte cuatro.- Estabilidad en función del número de anillos formados” no se realizó de manera satisfactoria.

CUESTIONARIO.

Describir los cambios físicos observados.

Parte 1: Comprobación del efecto quelato.

En el tubo 2, al agregar una gota de hidróxido de amonio se formó un fino precipitado color blanco y el sobrenadante siguió de color azul cielo transparente. En el tubo 3, al agregar tres gotas de hidróxido de amonio se formó de igual manera un fino precipitado color blanco y el sobrenadante tuvo una coloración azul celeste turbia. Para el tubo 4, se añadieron dos gotas de hidróxido de sodio y presentó una coloración menta turbio, después de un rato se observó un precipitado color blanco. Para el tubo 5, se agregaron cuatro gotas de etilendiamina y la reacción se tornó color azul turquesa transparente sin formar precipitado. Finalmente los tubos 3 y 4 se dividieron en dos: “a” y “b”, a ambos tubos se les agregó 10 gotas de etilendiamina para que se logrará un cambio de coloración, el tubo 3a tuvo una coloración morado fuerte transparente con cristales finos color blanco y el tubo 4a tuvo una coloración morado turbio con precipitado fino color blanco.

Parte 2: Orden de estabilidad dependiendo de los átomos donadores.

Al tubo 6 se le agregó ocho gotas de glicina 0.1M más dos gotas de hidróxido de sodio y tomó una coloración azul turquesa fuerte transparente sin precipitado. En el tubo 7 se agregó cuatro gotas de oxalato de potasio y tuvo una coloración azul menta lechoso sin formar precipitado. Después ambos tubos se dividieron en dos: “a” y “b”, al tubo 6a se le añadieron diez gotas de etilendiamina y se tornó azul rey transparente con fino precipitado, en el tubo 6b se agregaron dos gotas de oxalato de potasio y se obtuvo una coloración azul rey fuerte turbio aparentemente sin precipitado y al tubo 7a se le añadieron cuatro gotas de glicina más una gota de hidróxido de sodio y tuvo una coloración azul rey lechoso.

Parte 3: Orden de estabilidad en función del tamaño del anillo formado.

En el tubo 8 se agregaron cuatro gotas de dimetilglioxima y se obtuvo una coloración verde pasto transparente. En el tubo 9 se añadieron cuatro gotas de acetilacetona y tomó una coloración verde pasto transparente, al agregar una gota de hidróxido de sodio inmediatamente se formó precipitado color azul turquesa. Luego los tubos se dividieron

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