▷ OBTENCIÓN de OXALATO FÉRRICO de potasio

OBJETIVOS DEL EXPERIMENTO

Manejar y analizar la estabilidad relativa mediante reacciones sencillas de sustitución de ligandos, comprobando que la estabilidad aumenta al añadir ligandos bidentados (Efecto quelato).

Medir la susceptibilidad magnética de uno de los complejos para saber su pureza y configuración electrónica.

MATERIAL EMPLEADO

Calentador-agitador magnético
Baño para hielo
Tubos de ensayo
Embudo Büchner
Matraz Kitasato
Vasos de precipitados

REACTIVOS

2.4 g de FeCl₃^.6H₂O
Disolución de KSCN 0.1 M
9 g de K₂C₂O₄^.H₂O (oxalato potásico monohidrato)
HCl concentrado
NaCl

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Sobre una disolución caliente que contiene 5,4 g de K₂C₂O₄en 20 mL de H₂O, se añade una disolución de FeCl₃^.6H₂O (2,4 g en 6 mL) obteniendo una disolución verde, que se enfría con hielo hasta total cristalización (El líquido pierde el color verde).

Las aguas madres se decantan (desechan) y el sólido se disuelve en la mínima cantidad de agua hirviendo y se filtra por gravedad. Se vuelve a cristalizar y se filtran los cristales en Büchner lavándose con 3 mL de agua fría y se seca por succión.

Una vez obtenido el compuesto K₃[Fe(C₂O₄)₃]^.3H₂O efectuando las reacciones:

Se mide la susceptibilidad magnética, X, del producto, se calcula su momento magnético µ y se determina la configuración electrónica del complejo.

Se efectúa una medida con el tubo de susceptibilidad vacía (R_o) y después con él lleno del complejo (unos 2,5-3,5 cm) (R), antes que nada, se debe pesar el tubo en balanza de precisión vacío (m_o) y lleno (m), con estos datos y la longitud hasta dónde llega el compuesto (L).

Ahora se compara esta medida con el µ_(teórico) para una configuración electrónica de alto spín y una de bajo spín y se observa a cuál se asemeja más.

El átomo de Fe es un d⁸ y por lo tanto el ión Fe³⁺, un d⁵ debido a su configuración electrónica. Fe^o:[Ar] 4s²3d⁶ (d⁸) Fe³⁺: [Ar] 3d⁵ (d⁵)

Sus orbitales se desdoblarán y se procede al llenado de ellos con electrones de 2 formas diferentes

Se construye un modelo de la estructura del complejo con sus dos enantiómeros.

El de la izquierda es la forma lambda Λ y el de la derecha, delta ∆.

Se expone a la luz solar una porción del producto, en vidrio de reloj y se observan los cambios ocurridos en él pasadas 24 horas.

Se puede observar que el compuesto verde se estropea y se convierte en unos cristales con un tono dorado. Esto es debido a la reducción del Fe³⁺ a Fe²⁺. Los procesos que tienen lugar son:

De la siguiente reacción, un grupo oxalato se oxida a 2 moléculas de CO₂, haciendo que los 2 iones Fe³⁺ se reduzcan a Fe²⁺.

Como la E_celda= 1,26 > 0, la reacción es espontánea termodinámicamente ∆G<0, pero es cinéticamente lenta y más en estado sólido. Los fotones aportan energía disminuyendo la energía de activación y haciendo que el proceso sea rápido.

ENSAYOS

En el primer ensayo, se añaden 2 mL de agua y posteriormente 5 gotas de KSCN 0.1M al cloruro férrico, en el segundo se hace lo mismo con el oxalato férrico.