Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
El cobalto forma complejos de diversos colores. Esta propiedad permite observar desplazamientos del equilibrio químico entre dos complejos de cobalto inducidos por cambios de concentraciones de reactivos y productos y por cambios de temperatura.
El experimento
Se prepara una disolución de cloruro de cobalto aproximadamente 0,4 M en unos 20 mL de agua destilada. Se agrega ácido clorhídrico concentrado poco a poco hasta que la disolución tenga color violeta (un exceso de ácido la volverá más azul; un exceso de agua, más rosada o rojiza). Se reparte la disolución entre 5 vasos de precipitados. Uno se mantiene de control. A otro se le añade HCl; al tercero, agua; un cuarto se introduce en un baño de agua hirviente; un quinto en una mezcla de agua y hielo.
Un fondo blanco puede ayudar a ver mejor los colores. También se pueden emplear contenedores más grandes que los tubos de ensayo para ver mejor los colores.
Explicación
El cobalto puede formar muchos compuestos de coordinación, y entre ellos están los que tienen como ligandos el anión cloruro, por un lado, y la molécula H2O por otro. En disolución ambos complejos pueden estar en equilibrio:
[Co(H2O)6]2+ + 4 Cl– ⇌ [CoCl4]2– + 6 H2O
El complejo de cobalto en el que el ligando es el ion cloruro es de color azul; aquel en que el ligando es el agua es de color rosado, o rojo si está concentrado.
Por otro lado, el proceso, tal como está escrito, es endotérmico. Es decir, se necesita calor para que se produzca [CoCl4]2– a partir de [Co(H2O)6]2+.
Según el principio de Le Châtelier, si se aumenta la concentración de uno de los reactivos, el equilibrio debe desplazarse hacia la derecha; si se aumenta la de uno de los productos, a la izquierda. Si se “añade” calor (se aumenta la temperatura), el equilibrio debe desplazarse hacia la derecha; si se enfría, hacia la izquierda. Los desplazamientos del equilibrio se observarán fácilmente por los cambios de color.
Lógicamente, al agregar ácido clorhídrico aumenta la concentración de iones Cl–, lo que hará más frecuentes las colisiones con [Co(H2O)6]2+ y esto incrementará la producción de [CoCl4]2– y la disolución se verá más azul. Añadiendo agua ocurrirá el efecto contrario.
De manera análoga se verán cambios de color cuando el recipiente que contiene al complejo se enfría o se calienta, en virtud del mencionado principio de Le Châtelier y teniendo en cuenta que la reacción es endotérmica.
Seguridad
El cloruro de cobalto es tóxico, especialmente para la vida acuática, con efectos duraderos. Puede causar reacciones alérgicas y se sospecha que puede ser teratogénico y cancerígeno. Para no respirar el polvo conviene pesarlo dentro de una campana extractora apagada y semicerrada. El ácido clorhídrico concentrado es muy corrosivo.
Bibliografía
- D. Fleming. Easier equilibrium. Education in Chemistry, 2017. https://eic.rsc.org/exhibition-chemistry/easier-equilibrium/3007629.article.
Imagen de cabecera: Royal Society Of Chemistry en YouTube.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
