7.0 Complejometría2019

Contenido
• Ligando
• Complejo-metal-ligando
• Quelato
• EDTA
• Agentes complejantes auxiliares
• Indicadores de iones metálicos
• valoraciones con EDTA
• Técnica de valoración con EDTA
• Ejercicios
nonactina
valinomicina
𝑀 𝑎𝑐𝑒𝑝𝑡𝑜𝑟 + 𝐿 𝑑𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 = 𝑀𝐿𝑛 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑗𝑜
L = Ligante
Quelato
Un agente quelante, o secuestrante, de metales pesados, es una
sustancia que forma complejos con iones de metales pesados.
A estos complejos se los conoce como quelatos.
quelantes
• Un ligante quelante sencillo es la etilendiamina

Quelantes polidentados
DCTA
EDTA
DTPA EGTA
EDTA Y H4Y
Ligando hexadentado
Na4-xHxY
Complejo octaédrico
K1 1.02 × 𝟏𝟎−𝟐
K2 2.14 × 10−3
K3 6.92 × 10−7
K4 5.5 × 10−11
𝐻4 Y
Estructuras abreviadas de
las distintas especies del
𝐻3 𝑌 −
EDTA. Cada una es estable a
𝐻2 𝑌 2− un pH determinado
𝐻𝑌 −3
Estable a pH ácido
𝑌 −4 3-6
Valoraciones con EDTA
:
El reactivo se combina en proporción 1 1 independiente de la carga del
catión.
El EDTA forma quelatos con todos los cationes, es

estable y se puede aislar el complejo del solvente
𝑀𝑛+ + 𝑌 4− ↔ 𝑀𝑌 𝑛−4 +
La concentración de 𝑀𝑛+ es igual a la concentración analítica de acuerdo con la

estequiometria
Efecto de otros agentes complejantes en las
titulaciones con EDTA
• En titulaciones con EDTA se emplean agentes complejantes auxiliares

para evitar que el analito precipite como óxido hidratado.
Agentes enmascarantes y la selectividad
• 𝐶𝑁 − forma complejos estables con Ni+2 , Co+2 , Zn+2 Cd+2 , por lo cual
en 𝐶𝑁 − es enmascarante de estos metales
Soluciones buffer usadas en complejometría
Indicadores metalocrómicos
Valoración con EDTA
𝑀𝑛+ + EDTA ↔ 𝑀𝑌 𝑛−4 𝐾𝑓 =∝𝑦4− 𝐾𝑓
Kf es la constante de formación efectiva, con una valor tan

grande que la reacción es completa en todos los puntos de
valoración a cualquier pH.
Ejemplo: se titulan 50mL de 𝐶𝑎+2 0.04M, tamponado a pH 10, con 25 mL de EDTA

0.080M.
Reacción : 𝐶𝑎2+ + EDTA ↔ 𝐶𝑎𝑌 2−4
𝐾𝑓 = 1.8 ∗ 1010
Concentración inicial de calcio Volumen inicial de calcio
50.0
• 𝐶𝑎𝑌 −2 = 0.040𝑀 = 0.0267𝑀
75.0
Volumen total de la dilución
Factor de dilución
𝑉𝐶𝑎+2 * 𝐶𝑎+2 = 𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ 𝐸𝐷𝑇𝐴

????
Se determina el contenido de Fe2O3 (159,69 g/mol) en un mineral por titulación con
EDTA. Para ello se disuelven 0,0803 g del mineral usando ácido nítrico para convertir
el hierro en Fe3+, se ajusta el pH, y se titula con 4,20 mL de EDTA 0,113 M. El
porcentaje p/p de Fe2O3 en el mineral es:
Seleccione una:
77.0%
23.2%
94.4%
47.2%
¿Qué cantidad de CaCO3 (100 g/mol) patrón primario debe pesarse
para titular una solución de EDTA
que se usará para determinar el contenido de plomo(II) en 25 mL
de una muestra con una concentración de aproximadamente 800
ppm de Pb2+ (207 g/mol) si se quiere gastar unos 10 mL de EDTA
en cada titulación?
Seleccione una:
25 mg
50mg
100 mg
10 mg
La concentración de una solución de EDTA se determina mediante la estandarización frente
a una solución de Ca2 + preparada utilizando un estándar primario de CaCO3.
Una muestra de 0.4071 g de CaCO3 se transfiere a un matraz aforado de 500 ml,
se disuelve utilizando un mínimo de HCl 6 M y se diluye a volumen. Después de transferir una
porción de 50,00 ml de esta solución a un matraz Erlenmeyer de 250 ml,
el pH se ajusta agregando 5 ml de un tampón NH3-NH4Cl de pH 10 que contiene una
pequeña cantidad de calmagita como indicador, la solución se titula con el EDTA,
requiriendo 42.63 mL para alcanzar el punto final. Reportar la concentración molar de EDTA en
el valorante.
Los estándares primarios para conocer la
concentración de EDTA son: 𝐶𝑎𝐶𝑂3 y 𝑀𝑔𝑆𝑂4
Se requieren 37,60mL de solución de EDTA para valorar una

alícuota de 50.0mL de una solución que contiene 0.450g de 𝑀𝑔𝑆𝑂4 .
Cuantos miligramos de 𝐶𝑎𝐶𝑂3 reaccionaran con 1,00 ml de esta
solución de EDTA?
1𝑚𝑜𝑙
0.450g𝑀𝑔𝑆𝑂4 ∗
120𝑔
=3.75 ∗ 10−3 moles 𝑀𝑔𝑆𝑂4 = 3.75 ∗ 10−3
3.75∗10−3
moles de EDTA =0.0997M EDTA
0.0376
1.0mL EDTA*0.0997M = 0.0997milimoles EDTA = 0.0997milimol 𝐶𝑎+2
1𝑚𝑖𝑙𝑜𝑙𝐶𝑎𝐶𝑂3 100𝑚𝑔
0.0997mmole𝑠𝐶𝑎+2 ∗ ∗ =9.97mg de 𝐶𝑎𝐶𝑂3
1 𝑚𝑖𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎+2 1𝑚𝑖𝑙𝑜𝑙𝐶𝑎𝐶𝑂3
Se tratan 50.00mL de una muestra que contiene 𝑁𝑖 +2 con 25.0mL de
EDTA 0.0500M para complejar todo el Níquel y dejar un exceso de EDTA en
la solución. El exceso de EDTA se valora por retroceso y se consumen
5.00mL de 𝑍𝑛+2 0.050M. Cual es la concentración de Níquel en la
disolución de partida?
Exceso de EDTA 5.00𝑚𝐿 ∗ 0.050𝑀 =0.25 milimoles
EDTA
EDTA TOTAL 25.0mL*0.0500M = 1.25milimoles
EDTA
𝐸𝐷𝑇𝐴𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 − 𝐸𝐷𝑇𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝐷𝑇𝐴𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜
Consumido para complejar el 𝑁𝑖 +2 =1.25-0.25=1.0mmol
+2 1.0𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝑖 +2
Concentración de 𝑁𝑖 = = 00.02M
50.0𝑚𝐿
Una muestra de 25,00 mL que contiene 𝐹𝑒 +3 y 𝐶𝑢+2 consume 16.06 mL de
EDTA 0.05083M en la valoración de ambos metales.
A 50mL de muestra problema se añade 𝑁𝐻4 𝐹 para acomplejar el 𝐹𝑒 +3 .
después se reduce el 𝐶𝑢+2 y se enmascarar con tiourea, añadiendo 25,00mL
De EDTA 0.05083M se libera el 𝐹𝑒 +3 de su complejo con fluoruro y se forma el
complejo con EDTA. El exceso de EDTA consume 19.77mL de solución de 𝑃𝑏+2
0.0183M para alcanzar el punto final, usando naranja de xilenol, hallar la
concentración de 𝐶𝑢+2 y 𝐹𝑒 +3 en el problema.
𝐹𝑒𝑌 3−4
𝐹𝑒 +3 y 𝐶𝑢 +2
+ EDTA 𝐶𝑢𝑌 2−4
𝑉𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 * 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ 𝐸𝐷𝑇𝐴

25.00mL* 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 = 16.06mL*0.05083M
0.033M metales 𝐹𝑒 +3 y 𝐶𝑢+2
𝑉𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 * 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ 𝐸𝐷𝑇𝐴
50.00mL* 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 = 25mL*0.05083 M
metales
25mL*0.05083 M=1.2707 milimoles de EDTA en exceso
Milimoles de EDTA que sobran = 19.77mL*0.0183=0.3617
mmoles consumidas EDTA = mmoles exceso - mmoles sobran
mmoles consumidas EDTA = 1.2707-0.3617 = 0.909
+3 0.909𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
mmolesde EDTA = mmoles de 𝐹𝑒 = 0.018M𝐹𝑒 +3
50𝑚𝐿
16.06mL*0.05083M = mmoles de 𝐹𝑒 +3 y 𝐶𝑢+2 =0.08163
0.8163mmolestotales-0.4545mmoles 𝐹𝑒 +3 =
0.3617milimoles de 𝐶𝑢+2
0.3617𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝑢+2
25𝑚𝐿
=0.014M Como en la primera
titulación se utilizaron 25mL
las milimoles de Hierro son
0.909/2 = 0.04545
Índice de dureza en agua natural
Químicamente el índice de dureza se define como:

Índice de
Dureza = 𝑪𝒂+𝟐 + 𝑴𝒈+𝟐
dureza
Se determina por valoración del agua con EDTA por
formación de complejos
Especies 𝑀𝑛+ + EDTA ↔ 𝑀𝑌 𝑛−4
responsables:
Mg +2
Ca+2
La dureza se expresa como la masa en mg/L de carbonato de calcio
que contiene el mismo número de iones positivos con carga+2.
Por ejemplo:
0.0010moles de Ca+2 + Mg +2 por litro
100𝑔 1000𝑚𝑔
0.0010 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠Ca+2 + Mg+2
* * = 100 mg 𝐶𝑎𝐶𝑂3
𝐿 1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1𝑔 L
Conclusión:
Esta muestra tiene una dureza de 100mg 𝐶𝑎𝐶𝑂3 /L
La masa molar del carbonato es es 100g y por lo tanto
0.0010 moles pesan 0.1g o 100mg
Calcio, 𝐶𝑎+2 Entra al agua como 𝐶𝑎𝐶𝑂3
• Proviene de la caliza que son depósitos de 𝐶𝑎𝑆𝑂4
Magnesio, 𝑀𝑔+2 Entra como 𝐶𝑎𝑀𝑔(𝐶𝑂3 )2

• Proviene de dolomitas
𝐶𝑎+2 𝑀𝑔+2 Forman sales insolubles con los aniones

Origen del carbono inorgánico en Aguas
Definiciones
Dureza temporal Dureza permanente
Asociada los iones(-)
Ca+2 + 2HCO3-(s) CaCO3(s) + CO2(g) + H2O −2 −
𝐶𝑙 − 𝑆𝑂4 𝑁𝑂3
Corresponde a los iones metálicos (+)
−
asociados al 𝐻𝐶𝑂3
Se precipitan por ebullición del agua
Dureza cálcica Dureza magnésica: Mg

mg/L de carbonato de calcio en expresado como:mg/l de carbonato
agua de calcio en agua por litro
Dureza total: contenido de Mg+2 y Ca+2

expresados como carbonato de calcio mg/L
Relación entre alcalinidad y dureza
• Las aguas blandas contienen poco o no tienen ion

carbonato, Estas aguas típicamente tienen un pH más
próximo a 7 que una agua dura ya que ellas contienen
pocos aniones básicos.
• Sin embrago existen lagos con poco calcio Ca+2 o Mg+2
disuelto pero con concentraciones relativamente altas de
carbonato de sodio Na2CO3, estos lagos tiene una grado de
dureza bajo pero son muy alcalinos
Ablandamiento de aguas
Método: los carbonatos que causan dureza pueden separase del agua por
adición de hidróxido de calcio
o por la adición de carbonato de sodio
Note en todos los casos la formación de sales insolubles que requieren filtración!!!
Ejercicio2.
• Cual es el valor de la dureza de una muestra de 500ml
de agua que contiene 0.0040g de ion calcio Ca+2y
0.0012g de ion magnesio Mg+2?.
1 𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎+2
0.0040𝑔 𝐶𝑎+2 * = 1 ∗ 10−4 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
40𝑔𝐶𝑎+2
0.0012g Mg+2 *1𝑚𝑜𝑙𝑀𝑔+2

24𝑔𝑀𝑔
= 5 ∗ 10−5 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
+
2
100𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000𝑚𝑔

moles totales = 5∗ 10−5 ∗ ∗ = 5mg
1𝑚𝑜𝑙 1𝑔
5𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3
= 10ppm Dureza
0.5𝐿
• 100.0-mL de una muestra analizada para determinar dureza con
EDTA requirió 23.63 mL of 0.0109 M EDTA. Reporte la dureza de la
muestra en mg CaCO3/L.
Ejercicio
Se preparó una solución de EDTA disolviendo 4g de una sal sódica en
aproximadamente un litro de agua. Se gasto un volumen promedio de
42.35 mL de esta solución para titular alícuotas de 50.00mL de la
solución patrón que contenía 0.7682g de MgCO3 por litro.
La titulación de una muestra de 25.00 mL de agua mineral a pH 10
consumió 18.81ml de solución de EDTA. Usando como indicador
negro de eriocromo T.
Otra alícuota de 50 ml de agua mineral se trato con álcali fuerte para
precipitar el Mg como Mg(OH)2, la titulación con el indicador
murexide para calcio necesito 31.54mL de la solución de EDTA.
Calcular:
a. La molaridad de solución de EDTA
b. Las ppm de CaCO3 en agua mineral
c. Las ppm de MgCO3 en el agua mineral.
d. Clasifique el agua de acuerdo con la dureza
e. Cual es la dureza magnésica de la muestra?
Dureza
Estandarización Valoración Valoración Cálculo de

EDTA de Calcio y de Calcio Magnesio
Magnesio
Patrón primario Precipita Mg y
Indicador negro
MgCO3 eriocromo T titula el Ca+2 Por diferencia
calcula el Mg+2
Moles de EDTA = moles de MgCO3 𝑽𝑬𝑫𝑻𝑨 ∗ 𝑬𝑫𝑻𝑨 = 𝑽𝑬𝑫𝑻𝑨 ∗ 𝑬𝑫𝑻𝑨+𝟐
=
𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑉𝑀𝑔𝐶𝑂3 ∗ VCa y Mg *[Ca y Mg]
+
𝑽𝑪𝒂 𝟐 ∗ 𝑪𝒂 Moles Mg+2 =
𝑀𝑔𝐶𝑂3 moles Totales
- moles Ca+2
Dureza
Moles totales de
cálcica en Dureza
Ca+2 y Mg+2
mg CaCO3/L magnésica
expresada
como mg de
Dureza total en ppm CaCO3 /L
Estandarización del EDTA
𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ [𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟]𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑉𝑀𝑔𝐶𝑂3 ∗ [𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟]𝑀𝑔𝐶𝑂3
1𝑚𝑜𝑙
0.7682g de MgCO3 * = 0.00914 moles
84𝑔
0.0094 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 50 𝑚𝐿
∗ = 0.000457 moles MgCO3
1𝐿 1000𝑚𝐿
0.000457 = 0.011M
[EDTA] =
0.04235𝑚𝐿
Valoración de 𝐶𝑎+2 𝑦 𝑀𝑔+2
𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ [𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟]𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑉𝐶𝑎+2 ; 𝑀𝑔+2 ∗ [𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟]𝐶𝑎+2 ; 𝑀𝑔+2
18.85𝑚𝐿 ∗0.011M = 25mL *[𝐶𝑎 +2 ; 𝑀𝑔+2 ]
8.29*10-3 = [𝐶𝑎+2 ; 𝑀𝑔+2 ]

8.29∗10−3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 100𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000𝑚𝑔
∗ * = 829.4ppm
𝐿 1 𝑚𝑜𝑙 1𝑔
Dureza total = 829.4ppm . Agua muy Dura
Milimoles totales de 𝐶𝑎 +2 ; 𝑀𝑔+2 = 18.81mL ∗ 0.011M = 0.207

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐶𝑎+2
𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ [𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟]𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑉𝐶𝑎+2 ∗ [𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟]𝐶𝑎+2
31.54mL EDTA *0.011M = 50mL* 𝐶𝑎+2

𝐶𝑎+2 = 𝟔. 𝟗𝟑𝟖 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
−𝟑 100𝑔 1000𝑚𝑔
𝟔. 𝟗𝟑𝟖 ∗ 𝟏𝟎 M* ∗ = 694 mg/L = 694ppm
1 𝑚𝑜𝑙 1𝑔
Dureza cálcica = 694 ppm

Dureza magnésica
𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑎+2 + 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑀𝑔+2
18.81mL EDTA *0.011M = 0.207
31.54mL EDTA *0.011M = 0.3469
Se han divido las milimoles
0.207 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟑 + 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑀𝑔+2 deCa+2 entre 2 porque la
alícuota inicial era 25 mL y el
calcio se tituló sobre 50mL
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑀𝑔+2 = 0.12
+2 0.0.33𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
𝑀𝑔 = = 1.34*10-3M
25𝑚𝐿
−3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 100𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000𝑚𝑔

1.34 ∗ 10 * = 134𝑝𝑝𝑚
𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜 1 𝑚𝑜𝑙 1𝑔
Dureza magnésica expresada como carbonato de calcio 134ppm

ppm de MgCO3 en el agua mineral
−3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠MgCO3 84 gMgCO3 1000𝑚𝑔

1.34 ∗ 10 * 1𝑚𝑜𝑙 * = 113𝑝𝑝𝑚
𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜 1𝑔
Recuerde: 1 mol de carbonato de magnesio MgCO3 tiene una mol de Mg+2

1mol de carbonato de calcio CaCO3tiene 1 mol de Ca+2
• Lectura que muestra la importancia de la determinación de calcio y
magnesio en aguas potables.
http://www.aguainfant.com/ENGLISH/CALCIO/pdf/Calcio.pdf.pdf

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Contenido

• Un ligante quelante sencillo es la etilendiamina

El EDTA forma quelatos con todos los cationes, es

La concentración de 𝑀𝑛+ es igual a la concentración analítica de acuerdo con la

• En titulaciones con EDTA se emplean agentes complejantes auxiliares

𝑀𝑛+ + EDTA ↔ 𝑀𝑌 𝑛−4 𝐾𝑓 =∝𝑦4− 𝐾𝑓

Kf es la constante de formación efectiva, con una valor tan

Ejemplo: se titulan 50mL de 𝐶𝑎+2 0.04M, tamponado a pH 10, con 25 mL de EDTA

Volumen total de la dilución

𝑉𝐶𝑎+2 * 𝐶𝑎+2 = 𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ 𝐸𝐷𝑇𝐴

Se requieren 37,60mL de solución de EDTA para valorar una

Consumido para complejar el 𝑁𝑖 +2 =1.25-0.25=1.0mmol

𝑉𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 * 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴 ∗ 𝐸𝐷𝑇𝐴

16.06mL*0.05083M = mmoles de 𝐹𝑒 +3 y 𝐶𝑢+2 =0.08163

Químicamente el índice de dureza se define como:

Magnesio, 𝑀𝑔+2 Entra como 𝐶𝑎𝑀𝑔(𝐶𝑂3 )2

𝐶𝑎+2 𝑀𝑔+2 Forman sales insolubles con los aniones

Dureza cálcica Dureza magnésica: Mg

Dureza total: contenido de Mg+2 y Ca+2

• Las aguas blandas contienen poco o no tienen ion

o por la adición de carbonato de sodio

0.0012g Mg+2 *1𝑚𝑜𝑙𝑀𝑔+2

100𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000𝑚𝑔

Estandarización Valoración Valoración Cálculo de

18.85𝑚𝐿 ∗0.011M = 25mL *[𝐶𝑎 +2 ; 𝑀𝑔+2 ]

8.29*10-3 = [𝐶𝑎+2 ; 𝑀𝑔+2 ]

Dureza total = 829.4ppm . Agua muy Dura

Milimoles totales de 𝐶𝑎 +2 ; 𝑀𝑔+2 = 18.81mL ∗ 0.011M = 0.207

31.54mL EDTA *0.011M = 50mL* 𝐶𝑎+2

Dureza cálcica = 694 ppm

−3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 100𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000𝑚𝑔

Dureza magnésica expresada como carbonato de calcio 134ppm

−3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠MgCO3 84 gMgCO3 1000𝑚𝑔

Recuerde: 1 mol de carbonato de magnesio MgCO3 tiene una mol de Mg+2

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