Trabajo de Laboratorio N°6: Transiciones electrónicas en complejos (Modelo de Campo Cristalino)

Trabajo de Laboratorio N°6: Transiciones electrónicas en complejos (Modelo de Campo Cristalino)

Introducción

La complejidad de la estructura electrónica de los compuestos de coordinación se refleja en sus espectros electrónicos de absorción. Así, el número de bandas, su forma y su energía, dependen del complejo considerado, por lo que interesa relacionar esos resultados con la configuración electrónica del ión central, con su carga, con las propiedades de enlace de los ligandos, etc. En este marco, la geometría de coordinación de los ligandos será también decisiva en la interpretación de los espectros.

En el presente trabajo, se preparará el ión Ti(H2O) +3 en solución acuosa. Además de la caracterización de la especie y discusión de las propiedades químicas de ese y otros estados de oxidación del titanio, el énfasis se pondrá en la obtención e interpretación de su espectro de absorción, a la luz de los diferentes modelos de enlace.

Por tratarse de un ión de configuración electrónica por demás simple (d1), es posible aplicar con éxito el modelo simplificado del campo cristalino, el que permite también explicar los espectros de complejos del Cu+2 (d9). Comparando estos resultados, puede discutirse el efecto de la carga sobre el valor numérico de . Al mismo tiempo, el análisis cuidadoso del espectro permite poner de manifiesto los efectos de distorsión del tipo "Jahn-Teller".

El modelo de campo cristalino supone que los electrones se localizan en los orbitales d del ión central en las transiciones electrónicas que usualmente se encuentran en la zona del visible. Con la introducción de algunos parámetros correctivos, el modelo puede extenderse a la interpretación de los espectros de iones de configuración más compleja (dn), llamándose a ese procedimiento modelo de campo ligando. En cuanto a la interpretación de las bandas de absorción que usualmente aparecen a mayores energías y con mayor intensidad, llamadas “transiciones de transferencia de carga", las que involucran saltos del electrón desde el ión central a los ligandos, y viceversa.

El modelo de orbitales moleculares permite englobar a todas las transiciones dentro de un esquema unificado. Dentro del mismo pueden identificarse tanto las llamadas "transiciones d-d" como las de "transferencia de carga", así como discutir cómo influyen en las mismas las características del ión central, ligandos, etc.

Experiencia 1 - Iones de configuración d1. Preparación y Obtención del Espectro de Absorción del ion Hexacuotitanio(III).

Preparación de la solución:

Pesar 6 g de KOH en un crisol de hierro; agregar 3 ml de agua y fundir el contenido calentando suavemente y agitando con varilla de hierro bien limpia. Agregar 1,5 g de TiO2(s) en pequeñas porciones. Es importante que el óxido y el álcali se mezclen bien, lo que puede lograrse si durante el agregado del TiO2 la mezcla se mantiene pastosa (si es necesario, agregar más agua, con sumo cuidado). Terminado el agregado, continuar calentando suavemente el crisol y mantener así durante 20 minutos. De tiempo en tiempo destapar y raspar el fondo del crisol con la varilla para evitar que el contenido se adhiera.

TiO2 + 2KOH K2TiO3 + H2O (g)

Retirar el crisol de la llama, raspar el fondo con la varilla, y transferir la sustancia a un erlenmeyer que contenga 30 ml de HCl concentrado (cuidado!). Calentar hasta completar la precipitación de KCl. Enfriar la solución y filtrar al vacío, lavando luego los cristales con 10 ml de HCl concentrado.

K2TiO3 + HCl TiO+2 + KCl + H2O

El filtrado se diluye con 25 ml de agua y se transvasa a una ampolla de decantación. Preparar una solución mezclando 20 ml de NH3 concentrado con 250 ml de agua, controlar el pH para que quede alcalino. Dejar caer el contenido de la ampolla gota a gota, y agitando sobre la solución alcalina. Se obtiene un precipitado gelatinoso (dióxido de titanio hidratado) que se deja decantar y se centrifuga.

TiO+2 +NH3 TiO2nH2O

Disolver este precipitado en 50 ml de solución

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