Comprobación de la teoría de Werner

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En 1893, Werner elaboró una teoría para explicar las estructuras, la formación y la naturaleza del enlace en los compuestos de coordinación. Esta teoría se conoce como la teoría de los compuestos de coordinación de Werner.

Werner fue el primer químico inorgánico que recibió el Premio Nobel de Química en 1913. Estudió muchos compuestos complejos obtenidos a partir de la reacción entre el cloruro de cobalto y el amoníaco.


El postulado de la teoría de Werner

Los metales centrales de los compuestos de coordinación presentan dos tipos de valencias; valencia primaria y valencia secundaria.

Las valencias primarias son las que presenta un metal en la formación de sales simples. Por ejemplo, CoCl3, NaCl, CuSO4, etc. En la terminología moderna representa el número de oxidación del metal.

La valencia secundaria de los metales está constituida por iones negativos o por moléculas neutras, o por ambos. En la terminología moderna representa el número de coordinación del metal. Las valencias secundarias se escriben dentro de la esfera de coordinación. Son de naturaleza direccional y dan una geometría definida al complejo. Son no ionizables.

Ejemplo: [Co(NH3)6]Cl3 el número de coordinación es 6.

Comprobación de la teoría de Werner por potenciometría

Hay muchos métodos de cuantificación para encontrar los iones que se encuentran en la primera y segunda zona de efecto en los compuestos de coordinación. Generalmente se prefieren las valoraciones argentométricas debido a los iones de cloruro en los compuestos de coordinación. Sin embargo, en la determinación de los iones cloruro se debe utilizar un indicador como el CrO4-2 o la fluoresceína. El indicador CrO4-2 cambia el color al rojo teja, y el indicador fluoresceína cambia el color al rosa palo al final de la valoración.

Debido a la coloración de las soluciones de los complejos, la determinación del punto final de una valoración es difícil. Por lo tanto, se debe utilizar un instrumento para obtener el punto final. Para la valoración se utilizará un potenciómetro, debido a su aplicabilidad. Las valoraciones potenciométricas proporcionan datos más fiables que los de las valoraciones que utilizan indicadores químicos y son especialmente útiles con soluciones coloreadas o turbias y para detectar la presencia de especies insospechadas.

Una valoración potenciométrica implica la medición del potencial de un electrodo indicador adecuado en función del volumen de valorante. La información que proporciona una valoración potenciométrica no es la misma que se obtiene de una medición potenciométrica directa.

Se pueden utilizar varios métodos para determinar el punto final de una valoración potenciométrica.  El más sencillo consiste en trazar directamente el potencial en función del volumen de reactivo, como en la figura 1(a): el punto medio de la parte de la curva que aumenta considerablemente se estima visualmente y se toma como punto final. Se han propuesto varios métodos gráficos para ayudar a establecer el punto medio, pero es dudoso que estos procedimientos mejoren significativamente su determinación.

Una segunda aproximación a la detección del punto final consiste en calcular el cambio de potencial por unidad de volumen de valorante (es decir, ΔE/ΔV), como en la columna 3 de la Tabla 1.1. Un gráfico de estos datos en función del volumen medio V produce una curva con un máximo que corresponde al punto de inflexión (Figura 1(b)). Alternativamente, esta relación puede evaluarse durante la valoración y registrarse en lugar del potencial. La inspección de la columna 3 de la tabla 1.1 revela que el máximo se sitúa entre 24,30 y 24,40 ml; 24,35 ml sería adecuado para la mayoría de los fines.

Figura 1 Valoración de 2,433 mmol de ion cloruro con 0,10000 M de nitrato de plata. (a) Curva de valoración; (b) Curva de la primera derivada; (c) Curva de la segunda derivada.
Figura 1 Valoración de 2,433 mmol de ion cloruro con 0,10000 M de nitrato de plata. (a) Curva de valoración; (b) Curva de la primera derivada; (c) Curva de la segunda derivada.
Tabla 1 Datos de valoración potenciométrica para 2,433 mmol de cloruro con 0,1000 M de Nitrato de Plata
Tabla 1 Datos de valoración potenciométrica para 2,433 mmol de cloruro con 0,1000 M de Nitrato de Plata

Todos los métodos anteriores de valoración del punto final se basan en la suposición de que la curva de valoración es simétrica respecto al punto de equivalencia y que la inflexión de la curva corresponde a este punto. Esta suposición es perfectamente válida, siempre que los participantes en la valoración reaccionen entre sí en una proporción equimolar y también que la reacción del electrodo sea perfectamente reversible. La primera condición falta en muchas valoraciones de oxidación/reducción; la valoración del hierro (II) con permanganato es un ejemplo. Sin embargo, la curva de estas valoraciones suele ser tan pronunciada que, si no se tiene en cuenta la asimetría, el error de valoración es insignificante.

El nitrato de plata es, sin duda, el reactivo más versátil para las valoraciones por precipitación. Un hilo de plata sirve de electrodo indicador. Para concentraciones de reactivo y analito de 0,1 M o superiores, se puede colocar un electrodo de referencia de calomelanos directamente en el recipiente de valoración sin que se produzcan errores graves por la ligera fuga de iones de cloruro del puente de sal. Sin embargo, esta fuga puede ser una fuente de error importante en las valoraciones que implican soluciones muy diluidas o que requieren una gran precisión. La dificultad se elimina sumergiendo el electrodo de calomel en una solución de nitrato de potasio que está conectada a la solución del analito por un puente de sal que contiene nitrato de potasio. Los electrodos de referencia con puentes de este tipo pueden adquirirse en las casas de suministros de laboratorio.

La curva teórica de una valoración potenciométrica se obtiene fácilmente. Por ejemplo, el potencial de un electrodo de plata en la valoración argentométrica del cloruro puede describirse por

donde E0AgCl, es el potencial estándar para la reducción de AgCl a Ag(s). Como alternativa se puede utilizar el potencial estándar para la reducción del ion plata:

El primer potencial es más conveniente para calcular el potencial del electrodo de plata cuando existe un exceso de cloruro, mientras que el segundo es preferible para las soluciones que contienen un exceso de iones de plata. Las mediciones potenciométricas son particularmente útiles para las valoraciones de mezclas de aniones con nitrato de plata estándar.

Materiales

Reactivos

  • 2 compuestos de coordinación con cloro
  • Nitrato de plata 0.100 M
  • Hidróxido de sodio 1.0 M

Procedimiento

1. Pesar 0,1-0,2 gramos de complejos (cloruro de hexaaminocobalto (III) y cloruro de pentaamminaclorocobalto (III) por ejemplo) y resolverlos en 10 ml de agua.

2. Llenar la bureta con 0,1 M de solución de AgNO3

3. Leer el potencial de la solución después de añadir 0,5 ml de solución de AgNO3

4. Encuentre el punto final de la valoración y calcule el número de cloruros que no están en la esfera de coordinación.

Nuevamente se pesan 0,1-0,2 gramos de complejos en el vaso de precipitados de 100 mL y luego se secan los complejos con la ayuda de 7-8 mL de NaOH 1 M. En este procedimiento los complejos se descomponen. Repetir de nuevo los pasos anteriores. Al final de la valoración se determinará el número total de cloruros en los complejos.

La diferencia entre el número de cloruros en el paso 5 y 6 da el número de cloruros que se encuentran en la esfera de coordinación primaria.

Después del laboratorio

Calcular el número de iones cloro en cada uno de los compuestos de coordinación ensayados. Con base a los datos obtenidos confirmar la estructura de los compuestos de coordinación ensayados

Para más información What is Werner’s Theory of Coordination Compounds?

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Como citar este artículo:

APA: (2022-12-14). Comprobación de la teoría de Werner. Recuperado de https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/q-inorganica/comprobacion-de-la-teoria-de-werner/

ACS: . Comprobación de la teoría de Werner. https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/q-inorganica/comprobacion-de-la-teoria-de-werner/. Fecha de consulta 2023-02-02.

IEEE: , "Comprobación de la teoría de Werner," https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/q-inorganica/comprobacion-de-la-teoria-de-werner/, fecha de consulta 2023-02-02.

Vancouver: . Comprobación de la teoría de Werner. [Internet]. 2022-12-14 [citado 2023-02-02]. Disponible en: https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/q-inorganica/comprobacion-de-la-teoria-de-werner/.

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