Síntese Do Complexos de Cobre
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Síntese dos compostos: [CuCl(PPh3)]4,
[CuCl(PPh3)3] e [CuCl(SCN)(PPh3)2]2
Resumo
Este relatório descreve a tanto a síntese dos compostos [CuCl(PPh3)3] e
[CuCl(PPh3)]4 a partir do refluxo de uma mistura de CuCl2.2H2O e trifenilfosfina em
meio etanólico quanto a síntese do composto [CuCl(SCN)(PPh3)2]2 através da agitação
de uma mistura de [CuCl(PPh3)3] e KSCN na presença de clorofórmio e metanol. Os
sólidos obtidos foram filtrados à vácuo utilizando solventes orgânicos para remover
possíveis impurezas. Em seguida, tais sólidos foram secos e pesados. Então, calculou-se
o rendimento de cada reação, sendo que o rendimento para a reação do composto
[CuCl(PPh3)3] foi 82,8%, para o composto [CuCl(PPh3)]4 foi 74,5% e para composto
[CuCl(SCN)(PPh3)2]2 foi 52,3%. E por fim, complexos obtidos foram caracterizados
por espectroscopia vibracional de absorção na região do infravermelho.
Palavras-chave: [CuCl(PPh3)]4; [CuCl(PPh3)3]; [CuCl(SCN)(PPh3)2]2
Introdução
O cobre é moderadamente abundante, sendo o vigésimo quinto elemento mais
abundante, em peso, na crosta terrestre. Pertence ao grupo 11 da tabela periódica,
portanto como todos os ele elementos deste grupo tem um elétron s externo além de um
nível d completo. O elemento cobre pode ser encontrado nos estados de oxidação +I,+II
e +III. Contudo, o único íon hidratado estável em solução aquosa é o Cu2+
, pois o íon
monovalente Cu+ se desproporciona em água e o íon trivalente Cu
3+ é um agente
oxidante tão forte que oxida até a água, assim só ocorrem quando estabilizados na forma
de complexos ou como compostos insolúveis.
O átomo de cobre possui 1 elétron s no orbital mais externo, semelhante aos
metais do grupo 1. Entretanto, apresentam o orbital 3d completo assim os elétrons deste
orbital podem participar de ligações.
Os compostos, cujo cobre apresenta o número de oxidação (1+), geralmente são
diamagnéticos e incolores. Há poucos compostos coloridos: Cu2O é amarelo ou
vermelho, o Cu2CO3 é amarelo e o CuI é marrom. Nesses casos, a cor se deve as
transições de transferência de carga e não as transições d-d. Já os compostos de cobre
com número de oxidação (2+) são mais estáveis e possuem configuração eletrônica 3d
9
e, portanto, tem um elétron desemparelhado. Seus compostos são geralmente coloridos
(azul ou verde), devido às transições d-d e paramagnéticos. Um exemplo é o sal
hidratado de cobre (II), CuSO4.5H2O , com coloração azulada [1,2].
Os complexos de cobre possuem grande importância biológica, pois apresentam
atividade antitumoral e são usados no tratamento do câncer como agentes
radioterapêuticos.
A trifenilfosfina (Figura 01), um dos reagentes utilizados na síntese de
complexos de cobre, é um derivado da fosfina. À temperatura ambiente surge como um
sólido branco ou ligeiramente amarelado e possui odor característico. É um composto
alergênico e prejudicial ao meio ambiente. A molécula apresenta uma geometria
piramidal de base trigonal, com ângulos C-P-C = 117,8º, 85,6º e 115,2º,
respectivamente.
Figura 01: fórmula estrutural da trifenilfosfina.
O tiocianato é outro ligante que pode utilizado para a síntese de complexos de
cobre. É um ligante que pode se coordenar tanto pelo átomo de enxofre (S) como pelo
átomo de nitrogênio (N). Quando este ligante se coordenar a um metal através do átomo
de enxofre M – SCN é chamado de tiocianato e quando se coordenar através do átomo
de nitrogênio M – NCS é chamado de isotiocianato. Portanto, os nomes sistemáticos
tiocanato e isotiocianato indicam qual dos átomos está ligado ao metal.
Parte Experimental
Síntese do [CuCl(PPh3)3]:
Pesou-se, separadamente, 0,20 g de CuCl2.2H2O e 1,10 g de PPh3 , os quais
foram transferidos para um balão com o auxílio de um funil e em seguida adicionou-se
8 mL de etanol .A mistura reacional ficou sob refluxo por 30 min, o produto obtido foi
transferido para um funil de Bücher e lavado três vezes com 5 mL de etanol e duas
vezes com 5 mL de éter etílico. Depois de realizada a filtração à vácuo, o sólido foi
seco, pesado e reservado para sua posterior utilização como reagente para a síntese do
composto[Cu(SCN)(PPh3)2 ]2.(Figura 02)
Síntese do [Cu(SCN)(PPh3)2 ]2 :
Inicialmente, preparou-se duas soluções: solução A , na qual 0,30 g de
[CuCl(PPh3)3] obtidos na síntese anterior foram solubilizados em 5 mL de clorofórmio e
solução B, na qual 0,036 g de KSCN foram solubilizados em 2 mL de metanol. Em
seguida, a solução B foi vertida sobre a solução A (previamente aquecida). A mistura
reacional ficou sob agitação magnética por 1h, a temperatura ambiente. O produto
formado foi transferido para um funil de Bücher e lavado três vezes com 5 mL de
metanol e duas vezes com 5 mL de éter etílico. E por fim o composto obtido foi seco e
pesado. (Figura 03)
Síntese do [CuCl(PPh3)]4
Pesou-se, separadamente, 0,20 g de CuCl2 .2H2O e 0,45 g de PPh3 , os quais
foram transferidos para um balão e após, adicionou-se 8 mL de etanol. A mistura
reacional ficou sob refluxo por 30 min. O produto obtido foi transferido para um funil
de Bucher e lavado três vezes com 5 mL de etanol e duas vezes com 5 mL de éter
etílico. E por fim o composto obtido foi seco e pesado. (Figura 02)
Figura 02: Sistema de refluxo utilizando na síntese dos compostos CuCl(PPh3)]4
e [CuCl(PPh3)3].
Figura 03
Resultados e discussões.
Na síntese do complexo [CuCl(PPh3)3], ocorre a seguinte reação global:
CuCl2.2H2O + 3 PPh3 [CuCl(PPh3)3] +2Cl-
O complexo obtido, que possui uma estrutura quadrática planar (figura04),
apresenta uma coloração branca (figura 05).
CuCl
PPh3
PPh3
PPh3
Figura 05: estrutura do [CuCl(PPh3)3].
Foto
O complexo obtido é estável, pois obedece a regra dos 18 elétrons (Esquema
01).
Esquema 01: Regra dos 18 elétrons.
Utilizando a reação global de obtenção do complexo, foi possível realizar o
cálculo do rendimento como está demonstrado abaixo:
( ) (
) (
( )
) (
( )
( ) )
Portanto, o rendimento obtido para o [CuCl(PPh3)3] foi de 82,8%.
O composto [CuCl(PPh3)3], foi caracterizado por espectroscopia vibracional de
absorção no IV. No Anexo 1 está representado o espectro vibracional de absorção no IV
do complexo. A partir do espectro foi possível realizar a atribuição das bandas do
complexo, que está representada na tabela 1.
Freqüência (cm-1
) Intensidade Atribuições
3434 Fraca
3044 Fraca
1960 Fraca
1896 Fraca
1816 Fraca
1578 Fraca
1477 Fraca
1429 Média
1317 Fraca
1182 Fraca
1087 Média
985 Fraca
838 Fraca
741 Forte
691 Forte
506 Forte
408 Forte
Tabela 01: Atribuição das bandas do complexo [CuCl(PPh3)3].
Analisando o espectro pode-se concluir que o composto sintetizado no laboratório é o
[Mo(CO)4phen], pois apresenta bandas características referentes ao .........
Na síntese do complexo [Cu(SCN)(PPh3)2]2, ocorre a seguinte reação global:
2[CuCl(PPh3)3] + 2 KSCN [Cu(SCN)(PPh3)2]2 + 2 K+ + 2 Cl
-+ 2 PPh3
O complexo obtido apresenta uma coloração branca (figura 06). E possui
estrutura representada pela figura 07.
Foto
Figura 07: Estrutura do [Cu(SCN)(PPh3)2]2.
Utilizando a reação global de obtenção do complexo, foi possível realizar o
cálculo do rendimento como está demonstrado abaixo:
( )( )
( ( )
) (
( )( )
( ) )(
( )( )
( )( ) )
Portanto, o rendimento obtido para o Cu(SCN)(PPh3)2]2 foi de 52,3%. O baixo
rendimento deve-se a possíveis perdas durante a filtração.
O composto [Cu(SCN)(PPh3)2]2,foi caracterizado por espectroscopia vibracional
de absorção no IV. No Anexo 2 está representado o espectro vibracional de absorção no
IV do complexo. A partir do espectro foi possível realizar a atribuição das bandas do
complexo, que está representada na tabela 2.
Freqüência (cm-1
) Intensidade Atribuições
3751 Fraca
3346 Fraca
3053 Fraca
2848 Fraca
2372 Fraca
2094 Forte
1964 Fraca
1895 Fraca
1817 Fraca
1584 Fraca
1479 Média
1432 Média
1312 Fraca
1181 Fraca
1093 Média
1025 Fraca
918 Fraca
852 Fraca
747 Forte
695 Forte
509 Forte
437 Fraca
Tabela 02: Atribuição das bandas do complexo [Cu(SCN)(PPh3)2]2.
Analisando o espectro pode-se concluir que o composto sintetizado no laboratório é o
[Mo(CO)4phen], pois apresenta bandas características referentes ao .........
Na síntese do complexo [CuCl(PPh3)]4, ocorre a seguinte reação global:
4 CuCl2.2H2O + 4 PPh3 [CuCl(PPh3)]4 +4 Cl-
O complexo obtido apresenta uma coloração branca (figura 08).
Foto
A estrutura do complexo obtido pode ser representada pela figura 09. - Procurar
Utilizando a reação global de obtenção do complexo, foi possível realizar o
cálculo do rendimento como está demonstrado abaixo:
( ) (
) (
( )
) (
( )
( ) )
Portanto, o rendimento obtido para o [CuCl(PPh3)3] foi de 74,5%.
O composto [CuCl(PPh3)]4, foi caracterizado por espectroscopia vibracional de
absorção no IV. No Anexo 3 está representado o espectro vibracional de absorção no IV
do complexo. A partir do espectro foi possível realizar a atribuição das bandas do
complexo, que está representada na tabela 3.
Freqüência (cm-1
) Intensidade Atribuições
3048 Fraca
1477 Fraca
1431 Média
1180 Fraca
1093 Média
997 Fraca
745 Forte
693 Forte
503 Forte
439 Forte
Tabela 03: Atribuição das bandas do complexo [CuCl(PPh3)]4.
Analisando o espectro pode-se concluir que o composto sintetizado no laboratório é o
[Mo(CO)4phen], pois apresenta bandas características referentes ao .........
4- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] LEE, J. D. Química Inorgânica: um novo contexto conciso. 3. ed. São Paulo:
Edgard Blücher, 1980.
[2] ATKINS, P.; LORETTA, J. Princípios de Química. 3.ed.Porto Alegre: Bookmam,
2006. 965 p.