Qa Complejometria
Qa Complejometria
Qa Complejometria
complejo del cobre con la glicocola [Cu (NH 2CH2COO)2]. El cobre esta enlazado
con el oxigeno de los grupos carboxlicos, a si como el nitrgeno de los grupos
aminos. Un agente quelante con dos grupos dadores se llama bidentado, uno con
tres grupos se llama tridentado. Tambin existen ligando tetra, penta, y
hexadentados.
La mayora de las valoraciones complejometricas estn basadas en los reactivos
quelantes, dado que las reacciones de estas especies con cationes, son
normalmente procesos de una sola etapa. En cambio, los agentes complejantes
ms sencillos, como el amoniaco el ion cianuro, tienden a reaccionar con los
cationes de una forma gradual, originando una serie de complejos. La ventaja de
la formacin de complejo nico puede verse considerando la reaccin de un ion
metlico tetracoordinado M con un ligando tetradentado, un bidentado o n
monodentado. El equilibrio con el ligando D se demuestra en la ecuacin
M+D
MD
Kf
MD
M D
MB2
Esta ecuacin, sin embargo, es la suma de un proceso de dos etapas que implica
la formacin del MB intermedio
M+B
MB + B
MB
MB2
K1 =
MB
M B
K2 =
MB2
MB B
2 = K1K2 =
MB MB2 MB2
M B B MB M B 2
2
MA4
HgI42-
Esta valoracin fue descrita por primera vez en 1834, mientras que la
determinacin de cianuro basada en la formacin del ion dicianoargentato (I), Ag
(CN)2- fue descrita por Liebig en 1851.
VALORACIONES CON ACIDOS POLIAMINOCARBOXILICOS: Varias aminas
terciarias, que tambin contienen grupos cidos carboxlicos, forman quelatos muy
estables con numerosos iones metlicos. Su capacidad como reactivo analtico fue
descrita primeramente por Schwarzenbach en 1945; desde entonces han sido
exhaustivamente investigados. El resurgimiento del inters por las valoraciones
complejometricas es atribuible a estos reactivos.
ACIDO ETILENDIAMINOTETRACETICO: El cido Etilendiaminotetracetico EDTA
tiene la estructura
HOOC CH2
CH2-COOH
N CH2 CH2 - N
HOOC-CH2
CH2-COOH
K2 = 2.14*10-3
K3 = 6.92*10-7
K4 = 5.50 *10-11
3
AgY3AlY-
El EDTA forma complejo prcticamente con todos los cationes, la mayora de los
cuales son lo suficientemente estables para contribuir a la base de un anlisis
volumtrico. La estabilidad de estos complejos se debe a las seis posiciones de la
molcula de EDTA que estn disponibles para los enlaces de coordinacin.
DEDUCCION DE UNA CURVA DE VALORACION CON EDTA: La mayora de los
indicadores usados en las valoraciones con EDTA responden a los cambios de
concentracin del catin no complejado M n+. La ordenada de una curva de
valoracin con EDTA ser pM. A fin de calcular la concentracin de M n+, y por lo
tanto el pM en y despus del punto de equivalencia, es necesario deducir la
concentracin de la especie Y4-. Este clculo requiere tener en cuenta el pH del
medio.
Deducir una curva de valoracin relacionando pCa con el volumen aadido de
EDTA en la valoracin de 50 ml de Ca 2+ 0.00500F con una solucin de
EDTA0.0100 F en un medio regulado a pH = 10.
a-) Clculo de la constante condicional. La constante condicional para el quelato
Ca-EDTA se obtiene por sustitucin de la constante de formacin para el complejo
y el valor
a pH = 10
CaY
Ca CT
2
[Ca2+] =
50 *0.00500 10 * 0.010
CT
60
2.50*103-
Ca
2 2
= 1.75*1010
[Ca ] = 4.36*10-7
2+
[CaY2-] =
CT =
50 * 0.00500
85
35 * 0.0100 0.25
85
- [Ca2+]
+ [Ca2+]
0.25
85
0.10
85
= 2.94 * 10-3
= 1.18 *10-3
5
2.94 *10 3
(1.75*1010 )(1.18*10 3 )
[Ca2+] =
= 1.42 *10-10
H2In-(rojo) + H2O
HIn2-(azul) + H3O+
A valores muy altos de pH, HIn2-, se disocia en In3-, que es de color naranja
Los complejos del metal con el negro de eriocromo T son, generalmente, rojos. Se
necesita un pH de 7 ( o ms) para que predomine no complejado HIn 2- de color
azul. El cambio de color en el punto final de una valoracin con EDTA es debido a
que el valorante desplaza al cation del colorante.
MIn-(rojo) + HY3-
HIn2-(azul) + MY2-
MY2- + Mg2+
7
2+
2M + H2Y
MY2- + 2H+
Los iones hidrgenos liberados se valoran posteriormente con una solucin patron
de una base.
APLICACIONES DE LAS VALORACIONES COMPLEJOMETRICAS: El EDTA
forma quelatos, prcticamente con todos los cationes y se han desarrollados
mtodos basados en esta propiedad para el analisis para la mayora de los
cationes. A primera instancia pareciera que el reactivo carece totalmente de
especificidad, no obstante, se puede conseguir una notable selectividad regulando
el pH del medio a si como usando reactivos complejantes auxiliares. Por ejemplo
es posible valorar cationes trivalentes sin interferencia de las especies divalentes
manteniendo el pH del medio mximo a 1, bajos estas condiciones, los quelatos
divalentes menos estables no se forman de manera significativas, mientras que
los iones trivalentes se acomplejan cuantitativamente.
DETERMINACION DE LA DUREZA DEL AGUA: Histricamente, la dureza se
defina como la capacidad de los cationes, de una muestra de agua, para
reemplazar los iones sodio o de potasio de los jabones y formar productos poco
solubles. Esta propiedad indeseable est compartida por la mayora de los
cationes que poseen cargas mltiples; en las aguas naturales, las concentraciones
de iones calcio y magnesio, generalmente son superiores, a la de cualquier otro
ion metlico. La dureza se define como la concentracin de carbonato de calcio
que es qumicamente equivalente a la concentracin de cationes multivalentes
(principalmente calcio y magnesio) de la muestra.
La determinacin de la dureza es til como una medida analtica de la calidad del
agua. La dureza es de particular inters en procesos industriales debido a que el
calentamiento del agua dura causa la precipitacin del carbonato de calcio, que
luego obtura calderas y tuberas. Adems, los precipitados formado entre jabones
y los cationes responsables de la dureza son un perjuicio para los usuarios
domsticos.
Existen equipos de ensayos denominados kits para determinar la dureza del agua
de uso domstico. Consisten en un recipiente calibrado para contener un volumen
de agua conocido, un dispositivo para aadir una cantidad adecuada de una
mezcla reguladora, una solucin indicadora y un gotero conteniendo una solucin
patrn de EDTA. Las gotas de EDTA necesarias para producir un cambio de color
del indicador son una medida de la dureza de la muestra; la concentracin de la
solucin de EDTA, es tal, que una gota corresponde a un grano (0.065g) de
carbonato de calcio por galn de agua.
8
MY(n-4)+
MY ( )
M Y
n4
KMY =
M
n
y
4
CT
Y HY H Y H Y H Y
4
Donde CT =
Para calcular
4 para una concentracin de iones hidrgenos conocida, se
deduce fcilmente una expresin por el mtodo descrito a continuacin:
H 2 M HM M 2
CT =
Por definicin
H 2M
CT
o=
HM
CT
M
2
CT
La suma de los valores de las alfas individuales debe de ser igual a la unidad.
10
4=
K1 H
K1K 2 K 3 K 4
K K H
K1 H
K1K 2 K 3 H K1K 2 K 3 K 4
o=
= K1
+ 2
= K1K2 [H ] /D
= K1K2K3
Ejercicio.
Encontrar la concentracin molar Y 4- en una solucin de EDTA 0.02000M cuyo pH
fue ajustado a 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, y 12
[Y4-] =
[Y4-] =
11
Y
4
CT = (5.2*10-2)(2*10-2) = 1.04*10-3 M
DESARROLLO:
Ejercicio 1: Calcular la concentracin molar de Ni2+ en una solucin de NiY20.0150 F que ha sido regulada a) pH = 3, b) pH =8
NiY
Ni
2
Ni2+ + Y4-
2 2
NiY2- K NiY =
= 4.2*1014
4 =
[Y4-] =
CT
NiY
Ni C
2
= KNiY
13
= 4KNiY = K'NiY
NiY
Ni
2
2 2
= K'NiY
NiY
2
0.0150
1.05 *108
KNiY
2+
[Ni ] =
b) A pH =8
= 1.2*10-5
= 5.4*10-3 anlogamente
Ni2+] =
0.0150
2.27 * 1016
= 8.1*10-10
Ejercicio 2:
Calcule la concentracin de nquel (II) en una solucin preparada mezclando 50 ml
de Ni2+ 0.0300F con 50 ml de EDTA0.0500F. Ambas se ajustaron a pH = 3
FNiY2- =
FEDTA =
50 * 0.030
100
= 0.0150
50 * 0.050 50 * 0.030
100
= 0.0100 CT
14
K'NiY = 1.05*108
CT = 0.0100 + [ Ni2+] 0.0100
[NiY2-] = 0.0150 - [Ni2+]
Es aconsejable obtener un valor provisional de [Ni 2+], suponiendo que 0.0150 [Ni2+] 0.0150, entonces podemos escribir
NiY
Ni C
2
= K'NiY = 1.05*108
0.0150
(1.05 * 108 ) (0.0100)
[Ni2+] =
= 1.4*10-8
15
OBJETIVOS:
Vincular la teora con la prctica
Adquirir habilidad en la resolucin de problemas tipos
DESARROLLO:
Ejercicio 1:
Deducir una curva relacionando el pCa con el volumen aadido de EDTA en la
valoracin de 50 ml de Ca2+ 0.00050F con una solucin de EDTA 0.00100F en
medio regulado a pH 9
a) calculamos la constante condicional: La constante condicional para el quelato
Ca-EDTA
CaY
Ca C
2
K'CaY =
KCaY = (5.2*10-2)(5.0*1010) =
= 2.60*1010
b) Clculo del pCa antes del punto de equivalencia. Cerca del punto de
equivalencia, la concentracin molar de Ca 2+ ser igual a la suma de las
contribuciones del exceso a un no valorado del catin y de la disociacin del
quelato, siendo el ltimo numricamente igual a C T. Aqu permite, normalmente
suponer que CT es pequeo, con respecto a la concentracin formal del Ca 2+ no
complejado.
Aadir 10 ml de EDTA
16
50 * 0.00050 10 * 0.0010
60
[Ca2+] =
+ CT 2.5*10-4
PCa = 4 log 2.5 = 3.60
c) En el punto de equivalencia. Despus de aadir 25 ml de la solucin de EDTA.
La concentracin formal del quelato viene dado por
FCaY2- =
50 * 0.00050
75
= 3.33 *10-4
Ca
2 2
= 2.60 *1010
[Ca2+]2 = 1.13*10-7
pCa = 7 log 1.13 = 6.95
d-) Valores del pCa despus del punto de equivalencia. Ms all del punto de
equivalencia, las concentraciones formales de [CaY 2-] y de EDTA se obtienen a
partir de la estequiometria de la reaccin; el clculo de la [Ca 2+] es similar a la del
ejemplo anterior. A si despus de agregar 35 ml de EDTA, los valores aproximados
de estas dos concentraciones son
[CaY2-] =
CT =
50 * 0.00050
85
[Ca2+]
85
0.025
85
[Ca2+]
0.01
85
= 2.95*10-4
= 1.177*10-4
2.95 * 10 4
(2.60 * 1010 ) (1.177 * 104 )
[Ca2+] =
= 9.64*10-11
Ejercicio 2:
Deducir una curva relacionando pMg con el volumen aadido de EDTA en la
valoracin de 50 ml de Mg 2+0.0050 F con una solucin 0.0100 F en un medio
regulado a pH 8
a-) Clculo de la constante condicional. La constante condicional para el quelato
Mg-EDTA se obtiene por sustitucin de la constante de formacin para el complejo
formado y el valor de
a pH 8
MgY
Mg C
2
K'MgY =
-3
8
4 KMgY = (5.4*10 )(4.9*10 ) =
= 2.64*107
b) Calculo del pMg antes del punto de equivalencia: Cerca del punto de
equivalencia, la concentracin molar del Mg 2+ ser igual a suma de las
contribuciones del exceso a un no valorado del catin y de la disociacin del
quelato, siendo el ltimo numricamente igual a C T . Suponemos que CT es
pequea con respecto a la concentracin formal del Mg 2+ no complejado.
Al aadir 10 ml de EDTA
[Mg2+] =
50 * 0.005 10 * .01
60
+ CT 2.50*10-3
18
pMg2+ = 2.60
c) pMg en el punto de equivalencia: Se tiene una situacin parecida al ejemplo
anterior, despus de aadir 25 ml de la solucin de EDTA. La concentracin del
quelato viene dada por
FMgY2- =
50 * 0.005
75
= 3.33*10-3
0.00333
Mg
2 2
= 2.64*107
[Mg ] = 1.12*10-5
2+
0.25
85
[MgY2-] =
- [Mg2+]
= 2.94*10-3
35 * 0.010 0.25
0.10
85
85
CT =
+ [Mg2+]
= 1.18*10-3
La sustitucin en la constante de formacin condicional y reordenando nos queda
2.94 * 103
(2.64 * 107 ) (1.18 * 103 )
Mg2+] =
= 9.5*10-8
19
20