Espectroscopia UV-vis de compuestos de coordinación

Espectroscopia UV-vis de compuestos de coordinación.

Introducción

La teoría del campo cristalino establece que los electrones de valencia de un metal de transición están en los orbitales d, los cuales están degenerados. Cuando un ligante se acerca al metal ejercerá una interacción con los orbitales d debido al campo eléctrico del ligante. Esta interacción provocará que se rompa la degeneración en los orbitales produciendo el desdoblamiento de los mismos.

La energía de desdoblamiento trae como consecuencia que los electrones en los orbitales se ordenen de diferente forma y esto tiene implicaciones en las propiedades de estos compuestos. La magnitud del desdoblamiento depende directamente de la interacción con los ligantes, aquellos ligantes que desdoblen mucho el campo se llamarán ligantes de campo fuerte y los que desdoblen poco el campo ligantes de campo débil. Se han clasificado empíricamente a los ligantes en lo que se conoce comúnmente como serie espectroqímica y simplemente es un orden creciente de ligantes con respecto a cuál desdobla más los orbitales.

I¯<Br¯<S_2¯<SCN¯<Cl¯<NO_3¯<N_3¯<F¯<OH¯<C_2 O_4^2¯<H_2 O<NCS¯

<CH_3 CN<py<NH_3<en<bipy<phen<NO_2¯<PPh_3<CN¯<CO

El mayor éxito de la teoría de campo cristalino fue la interpretación de los colores de los compuestos de los metales de transición. Como consecuencia de las diferencias relativamente pequeñas de energía que existen entre los orbitales d no equivalentes en complejos de metales de transición, la excitación de un electrón de un nivel bajo a un nivel más alto puede logarse por la absorción de luz visible. Por esta razón el complejo aparece coloreado.

La energía de ésta o de cualquier otra radiación electromagnética es inversamente proporcional a su longitud de onda E = hv. Un compuesto absorbe radiación visible cuando esa radiación posee la energía que se necesita para llevar un electrón de su estado de más baja energía, o estado basal, a cierto estado excitado. Por lo tanto, las energías específicas de la radiación que una sustancia absorbe determinan los colores que la misma exhibe.

Cuando una muestra absorbe luz visible, el color que percibimos es la suma de los colores restantes que son reflejados o transmitidos por un objeto y que llegan a nuestros ojos. En la mayoría de los casos el color que percibimos de una sustancia se debe a que las moléculas de la misma absorbieron fotones de una cierta longitud de onda de entre la totalidad de frecuencias disponibles en la luz visible, dejando pasar a los demás. El color que observamos entonces, es el color complementario al color absorbido por la sustancia. Así, si un compuesto absorbe la luz azul, se verá anaranjado, si absorbe el amarillo se verá violeta, etc.

Resultados

Problema 1. Se prepararon cuatro disoluciones de níquel con diferentes ligantes, etiquetadas como NiA, NiB, NiC y NiD. Se sabe que los ligantes son glicinato, cianuro, fenantrolina y etilendiamina. En la siguiente tabla se muestra el color observado y el color absorbido de estas cuatro disoluciones y la de Ni(H2O)62+.

Complejo Color observado Color absorbido

[Ni(H2O)62*] Verde Rojo

NiA Azul Naranja

NiB Rojo Verde

NiC Amarillo Lila

NiD Lila Amarillo

Tabla 1. Resultados experimentales

Posteriormente para cada una de las disoluciones de níquel se obtuvo su respectivo espectro de UV-vis, los cuales se muestran a continuación.

Problema 2: Identificar la posición de los ligantes: EDTA, bipy, oxalato en la serie espectroqímica según su espectro de UV-vis.

Análisis

Problema 1

La identificación de cada uno de los ligantes se realizó primeramente analizando el color

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