Preparação e Caracterização do cis e trans-Bis

Glicinato de Cobre(II)

1. Introdução

Nos compostos de coordenação existem uma enorme variedade de tipos de

isomeria, entre elas podemos destacar os isômeros geométrico e ópticos. Os

isômeros ópticos estão estruturalmente ligados como imagem especular e a

direção da luz polarizada em diferentes direções. Elas possuem muitas

propriedades idênticas tais como, solubilidade, ponto de fusão e cor. Os

isômeros geométricos se diferenciam pela distribuição espacial dos ligantes ao

redor do átomo central. Temos a formação dos isômeros cis ou trans. Essa

isomeria geométrica se refere à posição em que os ligantes se encontram

dentro da esfera de coordenação do átomo central. A figura abaixo mostra bem

a diferença espacial entre os dois.

Fonte: Wikipedia. Acessado no dia 30/03/2012

A isomeria cis-trans se apresenta principalmente em complexos com

geometria quadrática e octaédrica. O cobre no seu estado 2+ pode formar uma

grande quantidade de compostos de coordenação, muitos deles são quelatos.

Os ligantes bidentados, como a glicina, apresentam isomeria cis-trans quando

se coordenam com um íon metal. O cobre, um íon metálico, apresenta maior

diversidade no comportamento esterioquímico que qualquer outro metal. As

configurações geométricas que o cobre(II) apresenta com mais freqüência são

aquelas onde ele tem quatro ligantes coplanares, formando uma geometria

octaédrica.

Fonte: Spectral Database for Organic Compounds SDBS.

2. Parte Experimental

i. Materiais e Métodos:

Acetato de Cobre monohidratado

Água destilada

Etannol

Gelo

Becker 250mL

Barra Magnética

Proveta 100mL

Kitassato e funil de Büchner

Balão volumétrico 100mL

Condensador em bola

Placa de aquecimento

Método utilizado foi retirado do artigo, “The preparation and Characterization of

the Geometric Isomers of a Coordenation Complex: cis-and trans-bis Glycinato

copper(II) Monohydrates” do Paul O’Brien.

ii. Síntese dos compostos:

Cis – Glicinato de Cobre (II)

Dissolver em um Becker, 0,01 mol (2g) de acetato de cobre (II)

monohidratado em 25mL de água quente. Em seguida, adicionar 25mL de

etanol quente. Dissolver em um outro Becker 0,02 mol ( 1,5g) de glicina em

25mL de água quente. Verter a segunda solução em cima da primeira ainda

quente, aproximadamente 70°C. Por fim, colocar a solução final em banho de

gelo, filtrar o solido precipitado e secar. ATENÇÃO: NÃO JOGUE FORA O

FILTRADO.

Trans – Glicinato de Cobre (II)

Adicionar em uma balão volumétrico, 10 mL do filtrado guardado, 1,5 g do

Cis- glicinato de cobre (II) preparado e 1 g da glicina. Deixar essa nova solução

em refluxo por 1 hora, filtrar e secar ao ar livre.

3. Resultados e Discussões

Na preparação do isômero cis, no momento que adicionamos uma

solução a outra percebeu-se uma mudança de cor na solução de transparente

para azul. Quando se colocou o Becker com

essa solução no banho de gelo, começou a

cristalizar um sólido que após a filtração notamos

ser de cor azulada. Esse resultado já indica a

formação do complexo de cobre, pois de acordo

com a literatura os complexos de cobre são, geralmente azuis. Claro que não

se pode afirmar com certeza que o produto formado seja o cis-bis glicinato de

cobre (II), ele apenas é um indicador de que ,

provavelmente, temos a formação de um complexo de

cobre. Com a reação para obtenção do complexo

trans, foi necessário deixar em refluxo por 1 hora. O

refluxo inciou-se as 10:27 e foi retirado as 11:30. Com

o solido desse refluxo devidamente filtrado e seco,

observa-se novamente uma mudança de cor de azul

para violáceo. Esse resultado também nos indica que

houve a formação do complexo trans- bis glicinato de

cobre (II), pois na literatura a coloração desse

complexo é de cor violáceo. Para se ter certeza se os

produtos formado são os complexos cis e trans, mandou-se um amostra para

análise em infra-vermelho. Observou-se também que o complexo cis é

favorecido pela cinética e que o trans foi favorecido pela termodinâmica.

Interpretação e os resultados do IR:

Para analisar iremos comparar os espectros obtidos com os dados

encontrados na literatura. Primeiramente vamos analisar os espetros do nosso

ligante, no caso a glicina, com os espectros das amostras cis e trans – bis

Glicinato de Cobre (II) em busca de achar semelhanças e/ou influência do

ligante nos espectros do complexos. São eles:

Glicina ( Padrão) Fonte: Spectral Database for Organic Compounds SDBS.

Cis- bis Glicinato de Cobre (II) Fonte: Propria. Gráfico: (Cm-1 vs % transmittance)

Trans- bis Glicinato de Cobre (II) Fonte: Propria. Gráfico: (Cm-1 vs % transmittance)

Ao observar os três espectros cis e trans – bis glicinato de cobre (II)

(quelato) e da glicina (quelante) encontrados na literatura, conseguimos

observar claramente a influência do ligante nos isômeros cis e trans. Por

exemplo, entre o comprimento de onda de 4000-3000 cm-1(onde estão as

setas) observamos a influência da glicina. A largura bem extensa dessa banda

é notada no espectro da glicina e também nos espectros cis e trans. Indicando

assim a presença da glicina, já que esse mesmo alargamento se observa no

espectro da glicina variando entre 2500-3500 (comprimento de onda). Outro

fator bem relevante é o pico nesses pontos, eles são aproximadamente 3265 o

que corresponde a ligação N-H presente na glicina.

Outro ponto importante no gráfico é o ponto de 1605 no isômero cis e

1587 no isômero trans observado nos espectros. Essa banda é correspondente

a ligação (COO-) do ligante de acordo com a literatura [2], os valores são

diferentes e isso nos diz que houve outro tipo de ligação. Melhor dizendo,

sabemos que as energias vibracionais são diferentes em cada tipo ligação, elas

absorvem um comprimento de onda e emitem outro. Então essa diferença de

valores nos indicaria que a ligação (COO-) é diferente no cis e trans Cu(Gly).

H2O, isso se deve provavelmente pela posição da ligação com o Cobre. Esse

seria outro indicio que conseguimos sintetizar os dois complexos. Podemos

destacar outro fator importante para diferenciar os dois complexos. Aqui

observamos o número de bandas

nos dois complexos. Conseguimos

ver claramente que no espectro do

trans(T-Cugy1A) há menos

números de bandas que no

espectro do cis( C-Cugy1).

Sabemos que quanto mais simétrico

é o complexo menor será o número

seu de bandas no espectro, isso

nos diz que a molécula do trans

deveria ter um número menor de

bandas, pois ele é mais simétrico e

foi exatamente isso que foi

observado. Isso acontece em todo

espectro como pode ver na figura a

seguir.

Observe que os números de bandas do complexo trans é muito menor

que no complexo cis. Algumas bandas observadas diminuíram de tamanho até

ficaram quase imperceptíveis, isso é porque provavelmente ainda resta um

pouco do complexo cis no solido do trans mas numa concentração ínfima.

Comparando os espectros padrão com os sintetizados no laboratório:

Se compararmos o espectro do cis-Cu(Gly) padrão com o sintetizado, podemos

ver nitidamente a semelhança entre os dois. Ao comparar o espectro do Cis-Cu(gly) do

experimento com o padrão encontrado em Spectral Database for Organic Compounds

SDBS[3] , temos os números de bandas e aonde cada banda se encontra muito

próximos. Veja abaixo as setas que mostram as bandas semelhantes:

Cis – bis Glicinato de Cobre (II) padrão:

Cis – bis Glicinato de Cobre (II) sintetizado:

A mesma semelhança é observada com o complexo trans, veja que os picos estão

aproximadamente com vibrações iguais:

Cis – bis Glicinato de Cobre (II) padrão:

Cis – bis Glicinato de Cobre (II) sintetizado:

Com todas essas semelhanças acredita-se que realmente tenham se

sintetizados os dois isômeros Cis e Trans – bis Glicinato de Cobre (II)

4. Conclusão

Pode-se concluir que os produtos cis e trans Cu(Gly). H2O foram obtidos com

sucesso através da análise dos espectros. Observou-se a diferença dos isômeros cis e

trans pela comparação dos espectros do ligante e dos espectros padrões desses

isômeros. Foi possível aprender a técnica para se obter dois isômeros, observar e

interpretar um gráfico de IR. Esse experimento também mostrou quando uma reação

poder ser facilitada pela cinética ou facilitada pela termodinâmica.

5. Referências Bibliográficas

[1] P. O’Brien, J. Chem.Educ., 59(12), 1052-1053 (1982)

[2] Nakamoto, Kazuo, INFRARED SPECTRA OF INORGANIC AND COORDINATION

COMPOUNDS, John Wiley ~ Sons, New York,1963.

[3] Spectral Database for Organic Compounds SDBS. Site:

http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi

[4] Wikipedia