▷ Obtención de Sodio Amoniacal en Laboratorio

OBJETIVOS DEL EXPERIMENTO

Obtener disoluciones con alto poder reductor de metales alcalinos con amoníaco líquido. Ésta disolución se utilizará para reducir la trifenilfosfina por debajo de 233 K.

Se aprovechará el amoníaco líquido disponible para generar una corriente gaseosa que nos permita estudiar el comportamiento de los iones cobre (II) y cobalto (II) con este tipo de disoluciones alcalinas.

IMPORTANTE: El Amoníaco es muy tóxico, por ello se deben realizar todas las operaciones en vitrina, incluyendo el lavado final del material.

MATERIAL EMPLEADO

Agitador magnético
Matraz de dos bocas
Codo con macho esmerilado
Embudo de adición de presión compensada
Tubos de ensayo
Tapón 29/32
Frascos Lavadores
Vaso Dewar
Tubos de goma secos
Termómetro de baja temperatura

REACTIVOS

NaOH (usado)
Amoníaco (conc)
Na
CoCl₂^.6H₂O
H₂SO₄
CuSO₄ ^. 5H₂O
PPh₃
Isopropanol (para baños fríos)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

OBTENCIÓN DE AMONÍACO LÍQUIDO

Se instala el montaje de la figura en vitrina:

Se utilizan tubos de goma completamente secos, al igual que el frasco lavador central. Todo ha de estar completamente sellado para evitar fugas. En el matraz de 2 bocas se añaden 20 g de NaOH usado y en el embudo de adición 70 mL de NH₃ concentrado. Los otros 2 frascos que contienen NaOH_(s) sirven para aislar del H₂O el frasco central que contendrá amoníaco líquido.

El tubo central ha de estar sumergido en el NaOH entre 1 u 2 cm. Se procede al goteo lento de amoníaco con agitación. Tras dejar circular el NH_3(g) durante unos 2 o 3 minutos, se inicia su condensación por inmersión del frasco central en el baño frío que contiene isopropanol enfriado por nitrógeno líquido.

El isopropanol ha de estar en un estado semisólido así que se debe de mantener la temperatura por debajo de 233 K. Rápidamente se obtiene una apreciable cantidad de amoníaco líquido en el frasco central.

IMPORTANTE: El N₂ líquido provoca grandes que maduras en contacto con la piel por lo que se deberán de extremar las precauciones durante su manipulación.

REDUCCIÓN DE TRIFENILFOSFINA POR UNA DISOLUCIÓN DE SODIO AMONIACAL

Una vez preparado el amoníaco líquido, se añade una escama de sodio metálico, formándose una disolución azul intenso muy reductora.

Se comprueba el gran poder reductor de esta disolución añadiendo una cantidad pequeña de PPh₃ (trifenilfosfina). La disolución se vuelve naranja al formarse NaPPh₂ (difenilfosfuro de sodio).

OBTENCIÓN DE AMINO-COMPLEJOS DE COBRE Y COBALTO

En dos tubos de ensayo se preparan:

Cuando se retira el frasco de amoníaco líquido, comienza a vaporizarse. Es ahí cuando se debe conectar una goma con una pipeta Pasteur al último frasco lavador. De esta forma se borbotea NH_{3 (g)} en los tubos.

En el tubo 1 tiene lugar de reacción:

Aunque en un principio puede observarse un precipitado blanco de Cu(OH)₂, termina disolviéndose.

En el tubo 2 tiene lugar la reacción:

El complejo presenta el efecto Jahn-Teller y sufre una distorsión de los enlaces axial/ecuatorial.

Aparecerá primeramente un precipitado de Co(OH)₂ que se termina por disolver.

El Co está dos grupos más a la izquierda que el Cu en la tabla periódica y es menos electronegativo. Debido a esto, es más aceptor de densidad electrónica, por lo que es capaz de rodearse de 6 NH₃ en vez de 4 como el Cu.

En este caso el tamaño no influye en la coordinación ya que son muy parecidos.

El efecto Jahn Teller antes mencionado, hace que la distancia Co-N de los NH3 en posición axial sean más largos que aquellos que se encuentran en posición ecuatorial. Esto es debido, en este caso en concreto, a la degeneración que presentan los orbitales de tipo eg en este complejo.

CUESTIONES

¿POR QUÉ SE PRODUCE AMONÍACO GASEOSO A PARTIR DE NH₃(AC) Y NAOH?

En el NH_3(ac) tenemos el equilibrio:

Al verter esta disolución sobre NaOH, aumenta la concentración de aniones hidróxido, y por lo tanto, el equilibrio se desplaza hacia el desprendimiento del amoníaco gas.