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anteproyecto de tesis de compuestos de coordinacion
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Universidad Tecnológica Metropolitana
Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y del Medio Ambiente
Departamento de Química
Química Industrial
Compuesto de coordinación polimetálicos a partir del ligante “Acido 4,5
imidazol dicarboxilico”.
Síntesis y caracterización estructural
Profesor guía: Verónica Paredes García
Profesor patrocinaste: Ana Eugenia Tapia Mejía
Alumna: Carla González Díaz
Carrera: Química Industrial
INTRODUCCION
En la actualidad, la química de coordinación está enfocada esencialmente en el
diseño de nuevas estructuras, lo cual es de gran interés para determinar distintas
propiedades del material y, esto se controla mediante una cuidadosa selección de
enlazadores (moléculas orgánicas) y articulaciones (iones metálicos o clusters).
En este contexto, los ligandos dicarboxilicos han llamado mucho la atención en la
preparación de compuestos de coordinación debido a su variable forma de
coordinación. Entre ellos, el ácido imidazol-4,5-dicarboxílico (H3IDC), que a
distintos valores de pH puede ser deprotonado parcial o totalmente (H2IDC-
especie diprotonada, HIDC2- especie monoprotonada, IDC3- especie deprotonada)
para generar diferentes aniones y puede multicoordinarse a los iones metálicos
para formar una variedad de compuestos de coordinación (1)
Figura 1. a) Molécula del ligante al ácido imidazol-4,5-dicarboxilico; a.1) especie diprotonada;
a.2) especie monoprotonada a.3) especie deprotonada
En un compuesto de coordinación, se componen de un átomo central o ion central
que está coordinado por uno o más ligantes, que actúan como base de Lewis,
formando enlaces de coordinación con el átomo o ion central. Los átomos de los
ligando unidos directamente al átomo o ion central son átomos donores (2). Los
ligantes que tienen un único par de electrones donor y únicamente un punto de
enlace con el metal se clasifican como ligante monodentado, los ligantes que
tienen más de un punto de enlace se clasifican como polidentados, si tienen dos
puntos de enlace se conocen como bidentados, tres tridentados, etc. Los ligantes
polidentados pueden producir un compuesto quelato, un complejo en el cual un
ligante forma un anillo que incluya al átomo metálico.
El número de ligandos unidos a un ion metálico central está determinado por una
serie de factores, entre los que se cuentan el tamaño del ion metálico. Este debe
ser suficientemente grande para poder acomodar a su alrededor los ligandos a la
distancia apropiada de enlace (3).
Por lo anteriormente mencionado en este trabajo de investigación se trabajara con
ácido 4,5- imidazol dicarboxilico (ligante orgánico) y con los métales de la primera
serie de transición y con lantánidos (grupos 3d y 4f respectivamente) teniendo
como finalidad de formar nuevos compuestos de coordinación con propiedades de
interés para la investigación.
OBJETIVOS
Objetivo general
Sintetizar y caracterizar precursores de compuestos de coordinación con
metales de transición y lantánidos del grupo 3d y 4f.
Sintetizar y caracterizar compuestos de coordinación, que en su esfera de
coordinación contenga metales de los grupos 3d y 4f (compuesto
heterometálico)
Objetivo especifico
Encontrar las condiciones óptimas para realizar los precursores y los
compuestos heterometálicos (pH, temperatura, etc.)
Caracterizar estructuralmente los compuestos obtenidos.
Caracterizar ópticamente los compuestos obtenidos.
METODOLOGIA
Tipos de síntesis a utilizar
Para la obtención de compuesto de coordinación, se realizaran síntesis a presión
atmosférica, la cual consiste en la disolución de los reactivos en un solvente o una
mezcla de solventes bajo agitación constante, aplicando calor para mejorar la
solubilidad. La disolución resultante se filtra y se deja reposar, cubriéndola
parcialmente para reducir la tasa de evaporación del disolvente, con objeto de
conseguir la lenta evaporación de la solución madre, a fin de producir la
nucleación y posterior crecimiento del compuesto de coordinación en estado
cristalino y, de esta manera realizar una caracterización estructural (4).
Por otro lado para la obtención de precursores con lantánidos se realizaran
síntesis hidrotermal, la cual permite la formación de cristales a temperatura sobre
los 100°C y presión superior a 1 atm, utilizando agua como solvente.
Tipos de caracterización
Caracterización por medio de espectroscopia (FTIR), fotones de luz infrarroja
pueden hacer que grupos de átomos vibren respecto a los enlaces que los
conectan. Estas transiciones vibracionales corresponden a distintas energías y las
moléculas absorben radiaciones infrarrojas sólo a ciertas longitudes de onda, las
cuales son útiles para reconocer distintos grupos funcionales que están presentes
en la molécula (5).
Microscopia electrónica de barrido (SEM), permite obtener un variado rango de
información procedente de la interacción de un rayo de electrones de alta energía
con la superficie de la muestra. Cuando el haz incide sobre la muestra, se
producen muchas interacciones entre los electrones del mismo haz, y
los átomos de la muestra; puede haber, por ejemplo, electrones que reboten como
las bolas de billar (electrones retro dispersados). Por otra parte, la energía que
pierden los electrones al "chocar" contra la muestra puede hacer que otros
electrones salgan expulsados (electrones secundarios), y producir rayos X,
mientras en un monitor se visualiza la información que hayamos seleccionado en
función de los detectores que hayan disponibles (6)
Espectroscopia dispersiva de rayos X (ED-X), se basa en el principio
fundamental de que cada elemento tiene una estructura atómica única, lo que
permite una interacción con los rayos-X, de cada elemento existente en la muestra
en forma única. Esto último, hace posible identificar los diferentes elementos
presentes así como también, se pueden establecer relaciones porcentuales de
éstos en la muestra analizada.
RESULTADOS ESPERADOS
Con las síntesis realizadas, se esperan obtener como resultado compuestos los
cuales funcionen como precursores y así posteriormente puedan ser ensamblados
para formar compuestos heterometalicos, que contengan en su esfera de
coordinación un metal de transición y un lantánido de los grupo 3d y 4f.
Por otra parte, al momento de caracterizar las muestras se espera confirmar que
el producto obtenido, presenta los elementos de interés en su estructura y
determinar características interesantes para trabajos posteriores, tales como,
propiedades catalíticas (7), luminiscentes (8), magnéticas (9).
BIBLIOGRAFIA
(1) Xinjiang Cao, Ying Liu, Luying Wang, Gang Li. (2012). Assembly of five
metal-organic frameworks based on 2-p-methoxyphenyl-1H-imidazole-4,5-
dicarboxylate. Inorganica Chimica Acta. 16 -24
(2) Housecroft, Catherine E. Química inorgánica 2a ed. Madrid. Pearson S.A
2006. 498p.
(3) Larsen, Edwin M. Elementos de transición. Barcelona. Reverte. 1972. 163p
(4) [email protected].(2012) . Metodologia sintética para la obtención de
compuestos de coordinación metal-orgánico. Revista de lá sociedade
española de mineralogia. 162
(5) Wrade L.C (2004). Espectroscopia de infrarrojo y espetroscopia de masa.
En I Capella (coord.). Química Orgánica. Madrid
(6) http://www.upv.es/entidades/SME/info/753120normalc.html
(7) Sheng-Li, Huang, Ai-Quan Jia y Guo-Xin Jin.(2013). Pd(diimine)Cl2
embedded heterometallic compounds with porous structures as efficient
heterogeneous catalysts. ChemComm. 2403—2405
(8) Yuanjing Cui, Yanfeng Yue, Guodong Qian y Banglin Chen. (2011)
Luminescent Functional Metal-Organic Frameworks. American Chemical
Society. 1126–1162.
(9) Qi Yue, Jin Yang, Guang-Hua Li, Guo-Dong Li,†Wei Xu,† Jie-Sheng Chen y
Su-Ning Wang. (2005). Three-Dimensional 3d-4f Heterometallic
Coordination Polymers: Synthesis, Structures, and Magnetic Properties.
Inorganic Chemistry. 5241-5246.52415246
CARTA GANTT
actividadA
go
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Sep
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Oct
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Dic
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Feb
rero
Mar
zo
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ril
May
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Jun
io
Julio
Ag
ost
o
Síntesis de
compuestos
Caracterización
de compuestos
Recopilación de
datos
Escritura de
tesis