GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: QUÍMICA A LA GOTA
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Complejos del Cobalto 1

Los compuestos de coordinación del cobalto(II) , no tan conocidos como los de Co(III) que fueron los primeros estudiados, son también importantes, dado que el ion dispone de 7 electrones en los orbitales 3d, ello hace que  el desdoblamiento de esos orbitales en función de la interacción con los ligandos, grupos con pares de electrones solitarios, permita saltos electrónicos por absorción de energía luminosa en el espectro visible, que provoca que el compuesto  tome colores complementarios espectaculares, muy apropiados para ser visionados en  foto digital.

La serie espectroquímica de Tsuchida, clasifica los ligandos por su interacción con los iones centrales, en este caso el Co(II), sería  I- <Br-<Cl-<F-< R-OH< H2O< NCS-<NH3<CN-

Cuanto mayor sea la interacción con los orbitales d, según su orientación espacial, mayor desdoblamiento, y por lo tanto , mayor será la diferencia energética  ), mayor la frecuencia L de la radiación absorbida, menor su longitud de onda 8. En función de eso la radiación  absorbida,  los colores que se observan vienen dados en la tabla 1

Tabla 1

Sin embargo todavía pueden producirse modificaciones en las energías absorbidas, en este caso, dado que los ligandos, pueden tomar una disposición alrededor del Co(II), octaédrica y si la distorsión de los ligandos es grande, tetraédrica e incluso cuadrado plana, dando lugar a diferentes  desdoblamientos orbitales.

La distribución energética de los 7 electrones d, del Co(II),

según el tipo de disposición viene dada en las fig 1, 2 y 3:

Fig.1

Fig.3

Fig.2

Las dos primeras correspondería a situaciones de alto spin, mientras que la última sería de bajo spin, como se comprueba experimentalmente. La octaédrica implicaría mayor absorción de energía para que los electrones salten (colores de complejos del rosa al púrpura), mientras que la cuadrada y la tetraédrica, implican una menor absorción de energía (colores de complejos azul e índigo)

Para demostrar  la formación de complejos coloreados, se parte de nitrato de cobalto (II), dado que es muy soluble con lo cual se puede preparar una disolución saturada muy concentrada. Para eso se agrega una gota de agua al producto sólido, y otra al tiocianato potásico (fig 4), evolucionado el sistema al difundirse el tiocianato sobre la disolución de nitrato de cobalto(II) ( fig 5, 6, 7 y 8), formándose un complejo azul oscuro, cuyo detalle vemos en la fig.9

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9 (detalle)

Las reacciones que tienen lugar con formación de estos compuestos complejos coloreados serían:

En primer lugar la formación de un complejo plano azul oscuro de tetratiocianocobalto(II)

Al diluirse pasará a una coordinación octaédrica

Como se observa en las fig 8 y 9.

 Ahora se intentará sustituir ligandos SCN- , por moléculas de agua, para lo cual se agregará  una gota de agua destilada (fig.10), que al difundirse (fig 11 y12) forma complejos color púrpura, violeta (fig.14) y rosa (fig.15)

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13 (detalle)

Fig.14

Fig.15

según los diferentes procesos :
Obsérvese en la tabla 1, que la diferencia de energías correspondientes a estos colores es muy pequeña, por ello realmente se obtienen mezclas, ya que coexisten en disolución acuosa todas las especies propuestas.

Solamente al final de la jornada cuando predomina una única especie, se pueden obtener colores definidos como los que se presentan, correspondiente al  tetraacuoditiocianocobalto(II) (fig 14) y hexaacuo-cobalto(II) (fig.15)

 

Si se agrega un disolvente orgánico como metanol, se produce un cambio en la geometría del complejo pasando a una estructura tetraédrica, con absorcion de menor energía y predominio otra vez de los azules, según la reacción.
Al agregar unas gotas de metanol se forma en principio una barrera (fig.16), avivándose los colores (fig. 17 y  18 )

Fig.16

Fig.17

Fig.18

En exceso de disolvente orgánico, finalmente el complejo toma el color indicado en la fig 19, y pasado un día, al cristalizar, alcanza el aspecto presentado en la fig. 20, que corresponde a una pequeña zona de la caja petri.

Fig.19

Fig.20