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CAPITULO 17: TITULACIONES DE COMPLEJOMETRIA

TITULACIONES COMPLEJOMETRICAS

IntroducciónMuchos cationes metálicos reaccionan con especies donantes de electrones (iones negativos o moléculas polares) para formar especies neutras, llamadas compuestos de coordinación, o especies con carga eléctrica, llamadas iones complejos.Quelatos: producidos cuando un ión metálico se coordina con dos o mas grupos donantes de un ligando para formar un anillo heterocíclico

REACCION DE COMPLEJOMETRIA

ION METALICO (CATION) + DONANTE DE ELECTRONES (ANION O MOLECULA POLAR)

PRODUCEN:ESPECIES NEUTRAS = COMPUESTOS DE COORDINACION O COMPLEJOS [Cu(NH2CH2COOH)2]ESPECIES CON CARGA ELECTRICA = IONES COMPLEJOS [Cu(NH3)4

2+ y CuCl42-]

ION COMPLEJO

CATION METALICOátomo centraltiene orbitales vacíos que pueden aceptarelectronesmayor densidad de carga positiva másestable el complejo formadocationes que forman complejos estables: con carga +2 y +3, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn y metales del grupo IIIA y IVA.

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ION COMPLEJO

DONANTES DE ELECTRONESligandos: ión o molécula capaz de donar un par de electronesaniones o moléculas polarestienen uno o más átomos; por lo menos uno de los átomos debe tener un par de electrones sin compartirincluyen: átomos electronegativos, bases de Lewis fuertes y compuestos con más de un átomo donante de electrones

ENLACE ENTRE ATOMO CENTRAL Y LIGANDO

Si el ligando se enlaza al metal por un sóloátomo se dice que es monodentado.Si se enlaza por más de un átomo esmultidentado.El número de enlaces se conoce comonúmero de coordinación y generalmente espar: 2, *4, *6, y 8.

ANALISIS POR COMPLEJOMETRIA

Determinaciones volumétricas de cationes: cationes + solución patrón de AEDT.Determinaciones espectrofotométricas de cationes: cationes se convierten en ionescomplejos que absorben luz.Técnicas de separación: intercambio iónico y extracción.

EQUILIBRIO DE FORMACION

La formación de los iones complejos, cuando el ligando es monodentado, ocurreen etapas, y cada etapa tiene suconstante.El equilibrio neto es la suma de todos losequilibrios y la constante total es el producto de las constantes.Constante de formación.

AEDT: ácidoetilendiaminotetraacético

Reactivo más utilizado en valoracionescomplejométricas.Ligando hexadentado.Reacciona en una relación 1:1.Forma complejos estables con calcio y magnesio; se utiliza para determinar la dureza del agua.Forma complejos solubles en agua e incoloros o ligeramente coloreados.

AEDT

Es un ácido poliprótico: H4Y.Valores constantes:

1.02 x 10-2

2.14 x 10-3

6.92 x 10-7

5.50 x 10-11

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AEDT

ESPECIES QUE PREDOMINAN EN SOLUCION ACUOSA:

H4Y (pH < 2)H3Y- (2 < pH < 3)H2Y2- (3 < pH < 6)HY3- (6< pH < 10)Y4- (pH > 10)

Valoraciones complejométricasLas constantes de formación para loscomplejos metal-AEDT han sidodeterminadas para equilibrios en los queparticipa la especie Y4-.

Mn+ + Y4- ----> MYn-4

Constante de formación.

Fig 17-1, p.455 Table 17-1, p.456

Table 17-2, p.457

Reactivos en titulaciones con AEDT

Solución estándar: AEDT en forma del ácido o en forma de la sal disódica.

Indicadores: se usan especies químicasque forman complejos con el catión quese determina. El indicador presenta un color cuando está complejado con el metal y otro cuando está libre.

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CONSTANTE DE FORMACION

KMY = [MY (n-4)+] /[Mn+][Y4-]CT =[H4Y] + [H3Y-] + [H2Y2-] + [HY3-] + [Y4-]

[Y4-] = α4 CT

Kf = [MY (n-4)+] /[Mn+] α4 CT

K’MY =α4 KMY= [MY (n-4)+] /[Mn+][AEDT]; es la constante de formacióncondicional o efectiva, depende de pH.

p.458

Fig 17-2, p.459 p.459

Fig 17-f1, p.460 Fig 17-3, p.461

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Table 17-3, p.462 Fig 17-4, p.464

p.465

Métodos para hacer la titulación

METODO DIRECTOmuestra se titula con una soluciónpatrón de AEDT hasta que se juzgaque la reacción se completó.(moles AEDT) = (moles catión)sirve para determinaciones de metales que reaccionan rápidamente.

Métodos para hacer la titulación

TITULACION EN RETROCESOmuestra se trata con exceso de AEDT.exceso de AEDT se determina con unasolución patrón de Mg2+

moles Mg2+ = moles AEDT en excesomoles AEDT que reaccionan = (moles AEDT añadidos - moles en exceso)moles catión = moles AEDT quereaccionan

Métodos para hacer la titulación

TITULACION POR DESPLAZAMIENTOmuestra se trata con una solución de complejo Mg-AEDT o Zn-AEDTsi el ión que se determina forma un complejo más estable con AEDT, ocurre la reacción:

Mg-AEDT + M2+ -> M-AEDT2- + Mg2+

moles AEDT = moles Mg2+ = moles M2+ en la muestra liberado

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CURVA DE TITULACION

Etapa inicialantes de añadir titulante

pMn+ = - log [Mn+]

Mn+ + Y4- <-----> MYn-4

CURVA DE TITULACION

ETAPA ANTES DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA

[Mn+] = moles Mn+sin reaccionarvolumen total

moles sin reaccionar = moles presentesde Mn+ - moles AEDT

CURVA DE TITULACION

PUNTO DE EQUIVALENCIA[Mn+] = [Y4-] = xK’f = α4Kf

Kf = [MY n-4] /[Mn+][Y4-]

[Myn-4] = moles formados/volumen total

CURVA DE TITULACION

DESPUES PUNTO DE EQUIVALENCIAK’f = [MY n-4] /[Mn+][Y4-]

MYn-4 = moles formados hasta el puntode equivalencia/volumen total

[X] = [Y4-] = moles AEDT en exceso/volumen total

Fig 17-5, p.467 Fig 17-6, p.470

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Fig 17-7, p.470