ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

Complejos del Co (continuación)

Los compuestos de coordinación del cobalto(III) , que fueron los primeros estudiados, son  difíciles de obtener, puesto que son menos estables que los de Co(II) vistos con anterioridad. El Co(III)  dispone de 6electrones 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.

Sin  embargo a diferencia de los de Co(II), todos tienen simetría octaédrica (sólo se conoce un complejo tetraédico), y excepto con el ligando F^-, son de bajo espín lo que indica que todos los electrones están apareados, según el esquema:

 

Las fotografías  que se presentando, abarcan una superficie entre 1-2 cm² .

Se toman unos cristalitos  de Co(NO₃)₂ ( fig.1), a los que se agrega  H₂O₂, para oxidar el Co(II) a Co(III), junto con dos gotas  una de HCl concentrado y otra de HN₄OH concentrado ( fig.2). Se mezclan las gotas

y se observa la formación de un compuesto marrón, otro rojizo (fig.5), y al echar una gota de hidróxido amónico sobre el sistema se aprecia el círculo verde ( fig.6)

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Sin embargo, por un lado, la  oxidación del Co(II) a Co(III) no es fácil ya que los compuestos de Co(II)  son mucho mas estables y por otra los compuestos de coordinación del Co(III) intercambian dificilmente los ligandos a diferencia de los de Co(II), por ello en la química a la gota que requiere un tiempo y no se puede aportar energía calorífica al sistema, casi siempre se obtiene una mezcla de los dos complejos, los de Co(II) y los de Co(III). La explicación se puede hacer considerando los datos de la tabla 2

Tabla 2

En un nuevo ensayo, con una mayor concentración del agente oxidante, se parte de cloruro de cobalto(II) hexahidratado (s), con una gota de agua oxigenada . Al agregarle el hidróxido amónico concentrado, la sucesión de fotografías que siguen la reacción son la 7, 8, 9 y 10.

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13

Fig.14

Fig.15

La oxidación con agua oxigenada (fig 15), con gran desprendimiento de oxígeno, garantía de la oxidación del Co(II) a Co(III), va a producir una mezcla de compuestos (coloración de amarilla a  pardo-marrón)  (fig.15 y 18) .

La coloración amarilla se debe al  cloruro de hexaammincobalto(III) (fig 16), compuesto que lógicamente se deberá formar, pero la pardo oscura, se debe  a un compuesto, ya estudiado por Werner, con un puente peroxo, procedente del agua oxigenada, entre los dos iones cobalto, de fórmula y estructura dada en la fig.17.

Fig.16

Después al agregar HCl concentrado, la sustitución de ligandos NH₃ por Cl, da lugar  a dos  cloruros de  diclorotetraammín cobalto(III), uno trans de color verde (fig.19 Y 20) situación lógica, ya la mayor estabilidad del complejo hace que el nivel t_2g  tenga menor energía  y por lo tanto el salto al e_g sea mayor y otro cis de color violeta (fig23), en la que aparece cristalizado al cabo de cierto tiempo.

La sucesión de fotos de lo expuesto corresponden  a las figuras 18 a 23.

Fig.18

Fig.19

Fig.20

Fig.21

Fig.22

Fig.23

La formación de complejos acuo, por sustitución de ligandos no se puede hacer sin calentar, como se puede comprobar teóricamente consultando la tabla 2

Fig.17

Por lo tanto la energía de desdoblamiento responsable del color, sólo va a depender  de la interacción de los ligandos que sigue la tabla 1, del trabajo “Complejos del cobalto 1”, presentado en el mes anterior.

 

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.