2-QUIMICA ANALITICA Complejos de EDTA Con Iones Metalicos y Curvas de Titulación Con EDTA

Facultad de Ciencias Química e Ingeniería

QUIMICA ANALITICA II

Universidad Autónoma del Estado de Morelos Facultad de Ciencias Química e Ingeniería

QUIMICA ANALITICA II Dr. Raúl Villamil Ramos

“Complejos de EDTA y curvas de titulación con EDTA” EQUIPO 2: Lizeth Arely Matias Valdez Aziel Avalos Jimenez

Complejos de EDTA con iones metálicos EDTA es una abreviatura del ácido etilendiaminotetraacetico, un compuesto que forma complejos 1:1 fuertes con la mayoría de los iones metálicos.



El EDTA juega un papel importante como agente complejante fuerte de metales en procesos industriales y en productos tales como detergentes, productos de limpieza y aditivos alimentarios que impiden la oxidación de alimentos catalizada por metales. Complejos metal- quelato Los iones metálicos son ácidos de Lewis, que aceptan pares de electrones de ligandos donadores de electrones, que a su vez son bases de Lewis. El cianuro (CN-) se denomina ligando monodentado, porque se enlaza a un ion metálico a través de un solo átomo, la mayoría de los metales de transición se enlazan a 6 átomos de ligando. Un ligando que se une a un ion metálico a través de más de un átomo del mismo se llama ligando multidentado (de muchos dientes) o ligando quelante. Figuras de varios agentes quelantes

Los ácidos aminocarboxilicos son agentes quelantes sintéticos. Los átomos de nitrógeno y oxigeno del carboxilato son átomos ligados potenciales de estas moléculas



Una valoración basada en la formación de un complejo se llama valoración complexometrica. Todos los ligados a excepción del NTA, forman complejos fuertes 1:1 con todos los iones metálicos, excepto con los monovalentes como litio, sodio y potasio.

Efecto quelato El efecto quelato es la capacidad de los ligandos multidentados de formar complejos metálicos más estables que los que puedan formar ligandos monodentados similares a los primeros

Un ligando bidentado forma un complejo más estable que dos ligandos monodentados El efecto quelato se puede entender en términos termodinámicos. Los dos impulsos que tienen a producir una reacción química son la disminución de entalpia ( calor) y aumento de la entropía (

< 0, liberación de

>0, mayor desorden). En las reacciones se forman cuatro


enlaces Cd-N, y


es aproximadamente igual para las dos reacciones (-55.6 Kj/mol para

12.1 y -58 Kj/mol para 12.2) En la reacción 12.1 intervienen tres moléculas de reactivos, mientras que en la reacción 12.2 lo hacen cinco moléculas. Ambas reacciones liberan cuatro moléculas de agua. Se crea más orden en la reacción 13.2 (

= -71J/mol K) que en la reacción 13.1 (

= -2 J/mol k) la

variación de entropía decide que la reacción 13.1 este favorecida sobre 13.2

EDTA El EDTA es un sistema hexaprotico, que se puede designar con

. Los átomos de H

ácidos que están resaltados, en la formula, son los únicos que se pierden cuando se forma el complejo con un metal.

Los cuatro primeros valores de pK se refieren a los protones carboxílicos, y los dos últimos a los protones de amonio. Fracción de EDTA en la forma de En donde [EDTA] es la concentración total de todas las especies de EDTA libres que hay en la disolución.



Figura 12-7 Fracción composición diagrama EDTA

Complejos EDTA La constante de formación o constante de estabilidad de un complejo metal-EDTA es la constante de equilibrio de la reacción.

Se define en términos de la especie que reacciona con el ion metálico. La constante podría haberse definido en términos de cualquiera de las otras 6 formas de EDTA en disolución.



Constante de formación condicional La constante de formación de la ecuación 12.5 describe la reacción entre

y un ion

metálico. Como se puede observar en la figura 12-7 la mayor parte de EDTA no esta en la forma

por debajo de un pH 10.24, as especies

y

y así sucesivamente

predominan en pH bajos. Es conveniente expresar la fracción libre de EDTA en la forma recordando la ecuación 12-3 para obtener.



Donde [EDTA] es la concentración total de las especies de EDTA no unidas a un ion metálico. La constante de equilibrio de la reacción 12-5 ahora se escribe como

Se fija el pH mediante un tampón

El valor de

es constante y se puede englobar con

se llama constante de formación condicional, o constante de formación

efectiva. Esta constante describe la formación de

a un pH determinado.

Posteriormente, una vez que se sepa usar la ecuación 12-6, se podrá modificar la forma que se puede calcular la fracción de ion metálico que se encuentre libre en la forma La constante de formación condicional nos permite considerar la formación de un complejo EDTA que no forma parte del complejo se encontrase en una única forma;

A un pH dado, podemos hallar

y calcular

Curvas de titulación La curva de valoración es una representación del pM frente al volumen de EDTA añadido, de forma análoga a la curva de valoración del pH frente a volumen valorante en una titulación acido-base, siendo



En una curva de valoración existen tres regiones referenciadas al punto de equivalencia.

Región 1 (Antes del punto de equivalencia): En esta región se tiene un exceso de M n+ que no ha reaccionado con el EDTA, siendo la concentración del ion metálico libre igual a la concentración de M n+ que no ha reaccionado. Región 2 (En el punto de equivalencia): Las concentraciones del ion metálico y del EDTA son iguales, tomándose como la reacción como,

Región 3 (Después del punto de equivalencia): En esta región por el contrario de la región 1 hay un exceso de EDTA encontrándose prácticamente todo el ion metálico en la forma de MY n-4, y las concentraciones del EDTA en exceso y del EDTA libre se igualan.

Figura 1.Valoración para 50 ml de Ca2+ a 0.005 M con EDTA a 0.01 M en una solución amortiguadora de pH 10.0.



Figura 2. Valoración para 50 ml de Mg2+ a 0.1 M con EDTA a 0.1 M, con una solución amortiguadora de pH 10.0.

Figura 3. Valoración para 50 ml de Cu2+ a 0.1 M con EDTA a 0.1 M, con una solución amortiguadora de pH 9.0.

Las anteriores tres gráficas presentan las curvas de valoración para los iones metálicos de Ca, Mg y Cu. Se observa que los valores de pM n+ varían dependiendo del ion que se trate, por ejemplo los valores de pCa y pMg están entre 1 y 10 aproximadamente y para el pCu entre 9 y 17, teniéndose concentraciones iguales de EDTA y los iones metálicos para las figuras 2 y 3. Algunas de las titulaciones en soluciones amortiguadoras requieren un agente complejante auxiliar que permite mantener el catión en solución.

EJEMPLO: Calcular la forma de la curva de titulación para la reacción de 50,0 mL de 0,040 0 M (tamponado a pH 10.00) con 0.080 0 M EDTA:

El volumen de equivalencia es 25.0 ml. Como K f’ es grande , se puede decir razonablemente que la reacción es completa en cada adición de valorante. Podemos representar pCa2+(= -Log[Ca2+] ) en función de los milimitros de EDTA añadidos. Región 1: antes del punto de equivalencia Consideremos la adición de 5,0 mL de EDTA. Como el punto de equivalencia son 25,0 mL de EDTA, se ha consumido la quinta parte de Ca 2+ y quedan sin reaccionar cuatro cuartas partes.



De forma semejante podremos calcular pCa2+ para cualquier voluumne de EDTA menor de 25.0 ml. Región 2: en el punto de equivalencia Prácticamente todo el metal esta n forma de CaY2-. Suponiendo despreciable la disociación, la concentración de CaY2- es igual a la concentración inicial de Ca 2+ salvo la corrección por la dilución.

La concentración de Ca2+ libre es pequeña y desconocida. Podemos escribir

Región 3: después del punto de equivalencia



En esta región, prácticamente todo el ión metálico está en forma de CaY 2- , y hay un exceso de EDTA.LA concentración de CaY2-y el exceso de EDTA se pueden calcular fácilmente. Por ejemplo, cuando se han añadido 26.0 ml, hay un exceso de EDTA de 1.0 ml.

La concentración de Ca2+ está regida por

El mismo tipo de cálculo se puede usar para equivalencia.

cualquier volumen, pasado el punto de

La curva de valoración Las curvas de valoración calculados para el Ca 2+ y Sr2+ que aparecen en la figura muestran un salto diferente en el punto de equivalencia, donde la pendiente es máxima. El punto final para Ca2+ es mas marcado que el Sr2+, porque la constante de formación condicional CaY 2-, αY4- Kf, es mayor que la del SrY 2-.si se disminuye el pH, la constante de formación condicional disminuye (porque disminuye α Y4-), y el punto final es menos marcado. El pH, no puede aumentarse arbitrariamente porque de lo contrario podría precipitar el hidróxido metálico.

Curvas teóricas de valoración de 50.0 ml de ion metálico 0.040 0M con EDTA 0.080 0m a pH 10.0.



Bibliografía: Tomado de : Facultad de Ciencias Agrarias; Química http://campus.fca.uncu.edu.ar/pluginfile.php/24513/mod_resource/content/1/Cap %202%20Gravimetr%C3%ADa%202015.pdf

Analítica,

Harris, D.C. Análisis Químico Cuantitativo.3rd Edición Grupo Editorial Iberoamérica, 1992. Campillo Seva N. “Equilibrio y Volumetrias de complejación” Analisis Quimico. Universidad de Murcia; 2011.

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