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Volumetria de Complexação (Complexometria, Compleximetria, Quelatometria) COMPLEXOS A maioria dos íons metálicos (M) reagem com moléculas doadoras de pares de elétrons e formam-se os COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO, ou COMPLEXOS, ou QUELATOS. 𝑀+𝑛 + 𝐿 ⇌ 𝑀𝐿 1) Receptor dos pares de elétrons - Íons metálicos (M+n) 2) Doadores de pares de elétrons - Ligantes (L) ou Número de ligação 3) ML é o complexo TITULAÇÕES COMPLEXOMÉTRICAS Solução padrão constituída pelo Ligante (L). Solução amostra é a solução que contem o analito, neste caso, um íon metálico (M+n). Ponto de equivalência: a partir de um indicador ou por um método instrumental apropriado. 𝑀+𝑛 + 𝐿 ⇌ 𝑀𝐿 AQUOCOMPLEXOS - Íons metálico complexados com água. AQUOCOMPLEXOS • O número de ligações que o cátion tende a formar com os doadores de elétrons é equivalente ao seu NÚMERO DE COORDENAÇÃO. Cl- Cl- Na+ NaCl AQUOCOMPLEXOS • Outros exemplos M++ 4L = ML4 M+ + 6L = ML6 M+ + 8L = ML8 QUELATOS • O termo QUELATO é derivado de uma palavra grega que significa garra. “Um QUELATO é produzido quando um íon metálico coordena-se com dois ou mais grupos doadores de um único ligante para formar um anel heterocíclico de cinco ou seis membros.” QUELATO QUELATO QUELATO QUELATO QUELATO QUELATO SELETIVIDADE DO LIGANTE A seletividade de um ligante em relação a um íon metálico sobre outros se refere à estabilidade dos complexos formados. Quanto maior for a constante de formação (Kf) do complexo metal-ligante, melhor a seletividade (ou afinidade) do ligante pelo metal quando comparada com outros metais. 𝐾𝑓 = 𝑀𝐿 𝑀+𝑛 𝐿 𝑀+𝑛 + 𝐿 ⇌ 𝑀𝐿 Kf OS DENTES DOS LIGANTES • Unidentado • Bidentados • Tridentados • Tetradentados • Pentadentados • Hexadentados • Etc. CURVAS DE TITULAÇÕES COMPLEXOMÉTRICAS • 60 mL de uma solução que contém 0,02 mol/L do metal M. • (A) Uma solução 0,02 mol/L de ligante tetradentado. • (B) Uma solução 0,04 mol/L de ligante bidentado. • (C) Uma solução 0,08 mol/L de ligante unidentado. CURVAS DE TITULAÇÕES COMPLEXOMÉTRICAS Os ligantes tetradentados ou hexadentados são titulantes mais satisfatórios que os ligantes com menor número de grupos doadores, pois suas reações com os cátions são mais completas e tendem a “formar complexos do tipo 1:1”. EDTA - Ácido Etilenodiaminotetracético 5 espécies cuja a quantidade variam em função do pH 𝐻4𝑌; 𝐻3𝑌 −; 𝐻2𝑌 −2; 𝐻𝑌−3; 𝑌−4 Y K1=1,02x10 -2 K2=2,14x10 -3K3=6,92x10 -7 K4=5,50x10 -11 “K são constantes ácidas” EDTA possui 4 constantes EDTA - Ácido Etilenodiaminotetracético “O EDTA, um ligante hexadentado, está entre os reagentes mais importantes e mais largamente utilizados em volumetria.” Y4 - Espécie do EDTA vs pH Propriedades do EDTA • “Úteis como titulantes porque o reagente combina com íons metálicos na proporção de 1:1 não importando a carga do cátion.” As titulações com EDTA são sempre realizadas em soluções tamponadas básicas pH > 10 “KMY é a constante de formação do complexo íon metal-EDTA Propriedades do EDTA • O ácido livre H4Y e a forma diidratada do sal de sódio, Na2H2Y. 2H2O, são as formas de EDTA que estão comercialmente disponíveis com a qualidade de reagentes analíticos. H4Y Constante de formação = Kf = KMY → afinidade metal-ligante (EDTA) Cálculo da Concentração do Cátion utilizando Soluções de EDTA • Num erlenmeyer foi adicionado 50mL de água destilada, 10mL de solução tampão pH10, 25mL de uma solução padrão de CaCO3 0,01 mol/L e 5 gotas de negro de Eriocromo T. A solução de CaCO3 0,01 mol/L foi então titulada com uma solução de EDTA 0,01mol/L. O volume gasto na padronização do EDTA foi de 24,8 mL. Após a padronização, a solução de EDTA foi utilizada para determinar a dureza da água da estação de saneamento. Um volume de 50mL da amostra foi adicionada a um erlenmeyer juntamente com 10mL de solução tampão pH10 e 5 gotas de negro de Eriocromo T. O volume de EDTA gasto na titulação foi de 8,6 mL. Com base nos resultados da titulação classifique a água quanto à sua dureza: 1 𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑎𝑞) + 1 𝐸𝐷𝑇𝐴(𝑎𝑞) + 𝑂𝐻(𝑎𝑞) − ⇌ 𝐸𝐷𝑇𝐴𝐶𝑎(𝑎𝑞) + 𝐶𝑂2 (𝑔) + 𝐻2𝑂 1 𝐶𝑎(𝑎𝑞) +2 + 1 𝐸𝐷𝑇𝐴(𝑎𝑞) + 𝑂𝐻(𝑎𝑞) − ⇌ 𝐸𝐷𝑇𝐴𝐶𝑎(𝑎𝑞) +2 + 𝐶𝑂2 (𝑔) + 𝐻2 (I) Água mole: 0-60 ppm de CaCO3; (II) Moderadamente dura: 61-120 ppm de CaCO3; (III)Água dura: 121-180 ppm de CaCO3; (IV) Dura: > 180 ppm de CaCO3
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