Experimento 07_Sintese do cloreto de pentaaminoclorocobalto(III)

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DQMC 
Disciplina: QIE0002 – Química Inorgânica Experimental 
 
 
7. SÍNTESE DO CLORETO DE PENTAAMINOCLOROCOBALTO(III) 
 
7.1 INTRODUÇÃO 
 
O cobalto ocorre na natureza associado ao níquel, arsênio e enxofre. Os minerais mais importantes são CoAs2 
(esmaltita) e CoAsS (cobaltita). É um metal duro, branco-azulado e dissolve-se em ácidos minerais diluídos. Os estados 
de oxidação mais importantes são 2+ e 3+. 
O íon [Co(OH2)6]2+ é estável em solução, mas a adição de outros ligantes facilita sua oxidação à Co3+. Por outro 
lado, o íon [Co(OH2)]3+ é um poderoso agente oxidante capaz de oxidar água a oxigênio molecular e sendo reduzido a 
Co2+. Contudo, ligantes contendo átomos de nitrogênio (como NH3 e etilenodiamina) estabilizam o estado de oxidação 
3+ em solução aquosa. 
Como visto na prática passada, as reações de formação de complexos ocorrem pela substituição de moléculas de 
água por outros ligantes, sejam eles neutros ou carregados eletricamente presentes em solução. Para o caso do cobalto, 
imediatamente após esta troca de ligantes ocorre a oxidação do íon Co2+. Há uma reação inicial de substituição das 
moléculas de água e a seguir, o complexo formado é oxidado pelo oxigênio do ar ou então pela ação da água oxigenada 
ou outro agente oxidante adequado. 
A reação do íon [Co(OH2)6]2+ com amônia em excesso, na presença de catalisador (carvão ativado) leva a 
formação do complexo [Co(NH3)6]3+ pela oxidação com o oxigênio do ar. Na ausência do catalisador e usando-se H2O2, 
obtém-se o complexo [Co(NH3)5(OH2)]3+, que por tratamento com HCl concentrado dá o complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2. 
Portanto, a reação de formação de [Co(NH3)6]3+ resulta da troca de moléculas de água por moléculas de NH3 no complexo 
octaédrico [Co(OH2)6]2+, com posterior oxidação a Co3+ na presença de catalisador, conforme a reação: 
 
 
 
O complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2 é um composto cristalino, de cor violeta-avermelhado, com estrutura octaédrica, 
pouco solúvel em água fria, etanol e éter. Este composto decompõe-se acima de 150 oC liberando NH3(g). A obtenção 
pode ser feita por diversos processos, partindo-se, por exemplo, de CoCl2.6H2O, ou então dos complexos de Co3+ como 
[Co(NH3)5CO3]NO3. A equação da reação a partir de CoCl2.6H2O pode ser escrita: 
 
 
 
7.2 OBJETIVOS 
 
Sintetizar o complexo cloreto de pentaaminoclorocobalto(III) observando fenômenos redox e de substituição de 
ligantes. 
 
 
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Disciplina: QIE0002 – Química Inorgânica Experimental 
 
 
 
7.3 PRÉ-LABORATÓRIO 
 
a) Escreva a distribuição eletrônica, segundo Linus Pauling, para o cobalto metálico bem como seus estados 2+ e 3+, 
respectivamente. 
b) Quais os números de coordenação e geometrias mais comuns encontrados em complexos de cobalto? 
c) O peróxido de hidrogênio é um agente redutor ou oxidante? Qual seu potencial redox padrão (em volts)? Escreva as 
semi-reações de oxidação e redução entre os íons Co2+ e o H2O2, bem como a reação global do processo. 
d) Qual a concentração molar de uma garrafa de amônia aquosa de título 28% e densidade 0,91 g mL-1? 
 
7.4 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Materiais e reagentes 
01 béquer de 25 mL Banho de gelo 
Espátulas Funil de Büchner 
Pipetas de 5 ou 10 mL Papel filtro 
Kitassato Rolha p/ kitassato 
Chapa de aquec. c/ agitação Barra magnética 
NH4OH concentrado CoCl2.6H2O 
NH4Cl Peróxido de hidrogênio 30% 
HCl concentrado Etanol 
Água destilada Éter etílico ou Acetona 
 
Procedimento Experimental 
 
ATENÇÃO! Nesta prática você estará utilizando substâncias concentradas tais como hidróxido de amônio, ácido 
clorídrico e peróxido de hidrogênio (água oxigenada) que são altamente tóxicos e corrosivos. Todos estes materiais 
devem ser manipulados com calma, responsabilidade e atenção. A prática deverá ser realizada na capela! 
 
Dissolver 1,0 g de NH4Cl em 6,0 mL de NH4OH concentrado em um béquer de 25 mL. A esta solução adicionar 
2,0 g de CoCl2.6H2O em pequenas porções, sob agitação magnética contínua. Mantendo a agitação, adicionar 2,5 mL de 
peróxido de hidrogênio 30%, lentamente, pelas paredes do recipiente, em pequenas porções. Quando cessar a 
efervescência (entre 20 e 25 minutos), adicionar, lentamente, na capela, 7,5 mL de HCl concentrado. 
Aquecer a mistura, sem fervê-la, até reduzir o volume à metade. Ocasionalmente, utilize um bastão de vidro para 
evitar que a sal cristalize nas bordas do béquer. 
 
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Resfriar a mistura à temperatura ambiente e a seguir coloque a mesma em um banho de gelo para maximizar a 
precipitação do composto. Separar os cristais vermelho-róseos por filtração a vácuo, lavando-os em seguida com pequenas 
porções de água gelada e depois com etanol e éter etílico ou acetona. 
Secar os cristais o máximo possível, no próprio funil, deixando o sistema de vácuo funcionando e depois de 
secos, pesar os cristais obtidos. Anotar o resultado. Calcular o rendimento prático da obtenção e comparar com o 
rendimento teórico. 
 
7.5 RESULTADOS E QUESTIONÁRIO 
 
Com base nas observações feitas responda as seguintes questões: 
a) Escrever todas as equações das reações que se passam na prática: 
• Obtenção do [Co(NH3)5Cl]Cl2; 
• Semi-reações redox envolvendo o H2O2; 
• Função do HCl concentrado; 
b) Supondo que o CoCl2.6H2O utilizado na reação de obtenção continha 10 % de impurezas, qual o peso máximo do 
[Co(NH3)5Cl]Cl2 que poderá ser obtido? 
c) Qual o rendimento prático do processo quando se obtém apenas 1,6 gramas do composto? 
d) Quais as quantidades mínimas de CoCl2.6H2O 100 % puro e NH3 15 mol L-1 necessárias para se obter exatamente 
20,0 g do composto? 
e) Qual a função do cloreto de amônio na reação de complexação? Explique. 
f) Na obtenção do [Co(NH3)5Cl]Cl2 o procedimento manda usar cloreto de cobalto(II) e NH3 concentrada. Os frascos 
disponíveis estavam rotulados: cloreto cobaltoso hexahidratado e hidróxido de amônio concentrado. Os conteúdos destes 
frascos servem para esta reação? Em caso afirmativo, escrever a equação correspondente. 
g) Seria possível determinar o ponto de fusão deste complexo? 
h) Na síntese do [Co(NH3)5Cl]Cl2 foram usados 2,5 mL de peróxido de hidrogênio 30 %. Com base nessa informação 
pergunta-se: 
• Qual a finalidade deste reagente? 
• Quantos litros de oxigênio (O2) teriam de ser borbulhados através da mistura para se obter o mesmo resultado? 
• Quantos litros de ar seriam necessários, se a reação fosse feita nas CNTP? 
i) Explique qual a finalidade da mistura final obtida ser aquecida para que seu volume fosse reduzido à metade. 
j) Qual a finalidade de se lavar o sólido obtido com os solventes citados na parte experimental e porque os solventes 
devem ser usados nesta ordem. 
k) Por que ao adicionarmos o H2O2 à mistura temos um forte efeito de efervescência?