complejos coloridos de hierro

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
QUÍMICA DE COORDINACIÓN.
Práctica 1.
COMPLEJOS COLORIDOS DE HIERRO (III)
(REPORTE) 
 Equipo 2:
Jimenez Lopez David Ivan.
Muñiz Salgado Silvana.
Quiñones Lopez Luis Alberto.
Química. Grupo:1302 5/Septiembre/2022
OBJETIVOS
· Comprender el procedimiento que se debe utilizar para la obtención de un complejo.
· Preparar un complejo de coordinación de hierro: tris-(acetilacetonato) hierro (III). Así como, investigar los efectos de variaciones en las condiciones de la preparación.
· Identificar variaciones presentes en las condiciones de preparación del complejo.
MARCO TEÓRICO.
Un complejo químico es el nombre que recibe el tipo de estructura molecular que se forma a partir de un átomo central que posee orbitales de valencia desocupados, rodeado por moléculas o iones que poseen pares de electrones libres, mismos que pueden situarse en los orbitales vacíos del grupo central y así formar enlaces covalentes coordinados.
A los iones o moléculas que son capaces de inyectar sus electrones no compartidos se les llama ligandos.
La carga del complejo puede ser aniónica, neutra o catiónica, dependerá de las cargas del grupo central y de los ligandos de alrededor. El número de coordinación del grupo central es el número de átomos unidos a él.
Para que un átomo actué como ligante debe tener al menos un par de electrones disponible para donar al ión metálico Una de las propiedades más importantes es la estabilidad termodinámica con respecto a su disociación en un ambiente determinado, la cual está caracterizada por la constante de formación del complejo el valor de esta constante de formación depende de: la temperatura, la naturaleza del disolvente, la naturaleza del ión metálico y de la naturaleza y número de los ligandos presentes. 
La formación de un complejo se puede representar de la siguiente manera:
M (aq) + nL → [M(L)n] (aq) 
Donde, el ión metálico acuoso, M (aq), puede representarse como un complejo de coordinación con moléculas de agua como ligantes El número de coordinación, del ión metálico es una característica importante de los compuestos de coordinación. 
Los complejos con número de coordinación de cuatro y seis es común. Un número de coordinación de seis normalmente indica que el complejo es octaédrico mientras un número de coordinación de cuatro implica un complejo de simetría tetraédrica o cuadrado-plano. 
La formación de tris-acac hierro es un proceso en pasos donde las moléculas de agua coordinadas a los iones férricos son reemplazadas secuencialmente por los iones del acetilacetonato. El primer paso en la formación del complejo tris-acac hierro (III) es la hidratación del cloruro férrico:
FeCl3 .6H2O. [FeCl3] 6 H2O + H2O → [Fe(H2O)6]3+ (aq) + 3 Cl- (aq) 
Esto es común para muchos iones metálicos dado que en medio acuoso actúan como ácidos de Bronsted y pueden generar una hidrólisis en el agua haciendo el medio ácido. 
[Fe(H2O)6]3+ + H2O → [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ (aq) 
Posteriormente, estando presente el ligante, ocurre la siguiente reacción: 
[Fe(H2O)6]3+ + acac - → [Fe(H2O)4 (acac)]2+ + 2 H2O 
Eventualmente se da el reemplazo de otras dos moléculas de agua por otro ión de acac-, y así sucesivamente hasta que [Fe(acac)3] se produce. La ecuación balanceada global que describe la formación del complejo tris- (acetilacetonato)hierro(III), tris-acac hierro, a partir de acetilacetona y los iones férricos hidratados es: 
[Fe(H2O)6]3+ + 3 acacH → [Fe(acac)3] + 3 H2O +3 H3O+ 
La solubilidad es la capacidad de una sustancia que se puede disolver en determinada masa de disolvente, en ciertas condiciones de temperatura, e incluso presión en otra llamada disolvente.
RESULTADOS.
La sustancia final, fue un sólido de apariencia rojiza marrón 
 
Parte 1: Preparación y obtención del compuesto complejo tris-(acetilacetonato) hierro(lll)
Tras mezclar FeCl3 con H2O. Obtuvimos una solución liquida transparente de color naranja claro.
Tras mezclar Acetato de Sodio con H2O. Obtuvimos una solución translúcida y parcialmente blanca.
Tras añadir Etanol y Acetilacetona con la solución de Cloruro de Hierro. Notamos un cambio radical en el color de la reacción, rápidamente cambio del naranja claro a un rojo sangre totalmente opaco.
Al juntar las soluciones que se encuentran en el matraz y filtrarlas mediante el embudo de Büchner. Se observa un precipitado de color naranja y rojo, con una apariencia similar al zumo de zanahoria.
Al secar el producto en la estufa, como resultado final obtuvimos una sustancia sólida con tonos rojizos y marron intenso
Parte 2: Efecto del pH en la formación de los complejos férricos con el acetilacetonato.
Disolución 2 previo a agitar para conseguir la separación y la coloración final (Fe(No3)3 + agua destilada + etanol + acetilacetona).
Primer tubo de ensaye: Tubo con Fe(No3)3 y agua destilada ,color transparente amarillento no conseguimos los cristales esperados; al tomar lectura del pH obtuvimos ,(1) 2.30, (2) 2.23 y (3) 2.30, dando un pH promedio de 2.2.
Segundo tubo de ensaye: Tubo con Fe(No3)3 + agua destilada + etanol + acetilacetona ; observamos color rojo muy oscuro predominante en la parte de arriba y naranja traslucido en la parte de abajo ; obtuvimos valores pH de (1) 1.12, (2) 1.72, (3) 1.76, promedio de 1.7.
Tercer tubo de ensaye:Tubo con Fe(No3)3 + agua destilada + etanol + acetilacetona + acetato de sodio ; podemos observar un naranja traslucido predominante en la parte superior y rojo intenso en la inferior ; con una lectura de pH de (1) 5.65, (2) 5. 63 y (3) 5.63 con promedio de 5.6 .
 
Parte 3: Solubilidad
Finalizada la disolución de agua con tris-(acetilacetonato) hierro(lll). Se observa una sustancia líquida transparente y de tonos rojos, que además se encuentra con el soluto totalmente disuelto 
NOTA. Se trata de la muestra A, no B como está en la imagen.
Se observa que en la segunda muestra (B), tras agregar diclorometano al tris-(acetilacetonato) hierro(lll) y posteriormente agua, se forman dos fases una totalmente transparente e incolora y otra parcialmente opaca y translúcida con tonos rojos y anaranjados.
Se observa la finalización de la PARTE 3 donde todas las muestras (Con excepción de la segunda muestra a la izquierda), tras añadirles Diclorometano, la primera a la izquierda (Disolución 2) se encuentra en 2 fases ambas opacas, la superior con mayor proporción en volumen y de color naranja claro, mientras que la parte inferior con un color rojo sangre, la ultima muestra (Disolución 3) es igual en cantidades a la primera muestra con la diferencia de que los colores estan cambiados.
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
PARTE 1.
El complejo tris-(acetilacetonato)hierro(lll) tiene aspecto cristalino, de un tono rojizo y es casi inodoro. También suele llamarse tris(2,4-pentanodionato)hierro(III) CAS 14024-18-1. Su fórmula molecular es C15 H21 Fe O6, tiene masa molar de 353.18 g/mol, presenta un punto de fusión por encima de 213°C y su solubilidad en agua es 11 g/l a 20°C. Es utilizado como catalizador en síntesis orgánica. El producto obtenido al final, fue un sólido de apariencia rojiza marrón, como lo que se había investigado.
La ecuación de la reacción de síntesis, la representamos de la siguiente manera:
· 𝐹𝑒𝐶𝑙 3 . 6𝐻2𝑂 + 3 𝑎𝑐𝑎𝑐𝐻 → [𝐹𝑒(𝑎𝑐𝑎𝑐) 3] + 3𝐻2𝑂 + 3𝐻3𝑂 + + 3𝐶𝑙 − 
El rendimiento y porcentaje de rendimiento de la reacción realizada se obtiene a través del siguiente cálculo:
 
Dado que nos fue proporcionado el valor de 0.872 gramos de complejo tris-acetilacetonato hierro lll obtenido podemos sustituir con valores y calcular el rendimiento real.
%Rend = 93.262
La formación de nuestro complejo tris-(acetilacetonato)hierro(lll) se lleva a cabo a través de una serie de paso, los cuales son descritos de la siguiente manera:
1. Hidratación delcloruro férrico.
[FeCl3] × 6 H2O + H2O → [Fe(H2O)6]3+ (aq) + 3Cl-
2. Estando presente el ligante acac, ocurre lo siguiente.
[Fe(H2O)6]3+ + acac- → [Fe(H2O)4 (acac)]2+ + 2 H2O
3. Reemplazar dos moléculas de agua por otro ion de acac-, y así hasta producir [Fe(acac)].
[Fe(H2O)6]3+ + 3 acacH → [Fe(acac)3] + 3 H2O +3 H3O+
PARTE 2.
Es común para muchos iones metálicos dado que en medio acuoso actúan como ácidos de Bronsted y pueden generar una hidrólisis en el agua haciendo el medio ácido; por su parte la acetilacetona que es un ácido débil entonces al combinarse estas dos moléculas tendremos un compuesto ácido fuerte.
Al agregar la acetilacetona a una disolución que contenga iones férricos acuosos, el pH cambia ya que en la reacción se liberan iones 𝐻+ lo que hace que el medio sea de naturaleza ácida.
Se puede realizar una expresión en equilibrio que describa la reacción del acetato de sodio con la acetilacetona, la cual se representa de la siguiente manera:
Hacac+acac- ⇌acacH + acac
La adición de acetato de sodio incrementa el pH de la disolución y resulta en una mayor producción de [Fe(acac)3] ya que El acetato de sodio actúa como base, disminuyendo la concentración de 𝐻 presente en la 3 𝑂 + disolución.
El principio de Le Chatelier nos dice que si la concentración de 𝐻 o de acacH 3 𝑂 + disminuye, el equilibrio se desplazará a la derecha, aumentando la formación del producto, como la disminución de los intermediarios debido al aumento de la base conjugada que en este caso es acac-. 
PARTE 3.
La intensidad del color en las disoluciones se puede utilizar como punto de referencia acerca de la concentración, ya que, entre mayor sea el color, mayor será la concentración. la capa del disolvente orgánico tiene más 𝐹𝑒(𝑎𝑐𝑎𝑐) ya que los complejos sin carga son solubles en disolventes orgánicos. 
Está indicando cualitativamente que la disolucion está llevando a cabo una reacción, esto explica que, al cambiar de color entendemos que cada vez hay mas (acac)- unido a el metal hierro(III) llegando a un punto de presentarse el complejo.
En esta experimentación, los iones complejos en la fase intermedia son [Fe(acac)(H2O4]2+ y [Fe(acac)2(H2O)2]+, estos son más solubles en agua, ya que los complejos con carga son insolubles en disolventes orgánicos pero solubles en agua.
Ahora, podemos explicar el por qué se presentan dos fases de distinto color una de naranja muy claro y otra translúcida, (la sustancia superior es agua y la inferior es diclorometano) esto se debe a la cantidad de [Fe(acac)3], que se encuentra en la parte de abajo, debido a tener mayor color y si tiene color indica que hay presencia del complejo.
Debemos tomar en cuenta que lo similar disuelve a lo similar. Mencionamos que estos solventes son polares y se encuentran separados porque el diclorometano tiene una densidad mayor que la del agua.
Al agregar diclorometano en el tubo dos, observamos dos capas con tonos completamente distintos, la fase orgánica se ha separado de la fase acuosa por completo, dando como resultado un color anaranjado en la parte inferior, y un color oscuro intenso en la parte superior. Podemos hacer una comparación respecto al tubo de ensayo 3 y el tubo número dos. 
La apariencia es diferente, en el tubo 2 se observan dos fases, la fase orgánica que es la que se encuentra en la parte superior y la fase acuosa que está situada al fondo, esta separación de fases se debe a que la fase orgánica tiene una mayor gravedad específica que la fase acuosa.
El tubo de ensaye 3 tiene un color rojo vino en la parte superior (agua) y amarillo en la parteinferior (diclorometano), la diferencia entre el tubo 2 y el 3 se debe a la adición del acetatode sodio y se puede explicar con el principio de Le Chatelier porque en el tubo 2 el equilibrio de los reactivos se encuentra alterado, por lo tanto el equilibrio se desplaza hacia los productos. Y para el caso del tubo 3 afectamos el equilibrio de los productos,por lo tanto, el equilibrio se desplaza hacia los reactivo
CONCLUSIONES
Se logró identificar los componentes de un complejo, cómo se lleva a cabo su formación, la interacción que existe en un enlace coordinado, los tipos de átomos que lo componen y cómo determinar el número de coordinación del átomo central en un complejo coordinado. 
Analizamos al complejo de hierro lll [Fe(acac)3], se observó que presenta un color rojo/anaranjado con 3 pequeños cristales en su superficie, detectamos que durante su formación se van formando intermediarios de reacción los cuales suelen tener una carga, lo que los hace solubles en agua al formar iones en solución, caso contrario al complejo formado que es insoluble en agua pero es soluble en disolventes orgánicos. Encontramos que conforme se va formando el complejo sufre variaciones de pH los cuales al principio tienen valores pH ácidos, esto se debe a que el medio se vuelve ácido al agregar acetilacetona, pero al momento de agregar acetato al medio pasa a ser básico ya que la cantidad de iones hidronio disminuye.
Las propiedades físicas de las especies químicas que se realizaron, enfocándonos primordialmente en su color, empezando de colores claros a tonos más oscuros y vivos debido a la concentración del complejo y similitud con las estructuras de sus disolventes, lo que nos lleva al punto final donde encontramos que la naturaleza no polar del complejo solo logra disolverse en solventes apolares como el diclorometano, asi como los compuestos manejados entre la práctica se disolvieron apropiadamente con el agua por ser ambos polares.
BIBLIOGRAFÍA 
1. H.D. Durst y G.W. Gokel. Química Orgánica Experimental. Reverte. España, 1985
2. L.G. Wade. Química Orgánica Vol. 1. 7a. ed. PEARSON EDUCACIÓN. México, 2012 
3. Garritz, Ruiz. Química Universitaria. 1a. ed. PEARSON EDUCAION. Mexico, 2005
4. Matias. Número de coordinación y geometrías | Textos Científicos. Textoscientificos.com. Published June 2006. Accessed April 3, 2022. https://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/metales-transicion/numero-coordinacion-geometrias