Equilibrio de Complexação

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Fevereiro 2016 
Lavras - MG 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS 
DISCIPLINA: GQI 104 
Elisângela Jaqueline Magalhães 
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Átomos dos metais têm configurações eletrônicas com: 
• Elétrons de valência 
• Orbitais vazios 
Quando perdem seus elétrons de valência há formação de um íon que pode: 
• Se ligar a outro íon de carga oposta → ligação iônica 
• Seus orbitais vazios podem receber pares de elétrons de uma espécie → 
ligação covalente 
Compartilhamento de pares de elétrons entre 
um íon metálico e uma espécie capaz de doar 
seus elétrons → formação de um complexo 
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Podemos pensar na formação de um complexo como sendo uma 
reação ácido base, se usarmos a Teoria de Lewis para aplicá-la 
• Ácido: espécie que recebe o par de elétrons (íon metálico) 
• Base: espécie que doa o par de elétrons (ligante) 
Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)4
2+ 
Ácido 
Cátion metálico 
Base 
Ligante 
Íon complexo: 
• catiônico 
•aniônico 
Co3+ + 3NH3 + 3 NO2
- Co(NH3)3(NO2)3 
Composto de 
Coordenação 
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 Ligantes Monodentados (unidentado): coordena-se com um íon metálico 
pela doação de um par de elétrons. Ex. H2O; NH3. 
 Ligantes Bidentados: quando o ligante tem dois átomos com pares de 
elétrons livres capazes de formar ligações com o mesmo íon metálico. Ex: 
etilenodiamino (H2NCH2CH2NH2).
 
 Ligantes multidentados (polidentados): tem mais do que dois pontos de 
coordenação por molécula. Ex. EDTA (ácido etileno-diaminotetracético) 
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Exemplos: NH3, Cl
-, CN-, H2O 
6 
7 
Etilenodiamino 
Espécies que apresentam esses anéis são 
denominadas de Quelatos 
8 
9 
10 
Etilenodiaminatetracético (EDTA) Complexo metal-EDTA 
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 A maior parte dos complexos de interesse são mononucleares, isto é, tem 
apenas um íon central por fórmula. No entanto, existem também 
compostos polinucleares, como Ag2IO
3-, Fe2(OH)2
4+, Fe2PO4
3+. 
Nos compostos binucleares ou polinucleares, os ligantes funcionam 
como conectivos ou pontes entre dois ou mais átomos centrais. 
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Equilíbrio de Complexação 
Para trabalharmos com o equilíbrio de complexação em Química Analítica é 
necessário: 
 Compreender o equilíbrio e sua constante, 
 Calcular a concentração de todas as espécies presentes no sistema em 
equilíbrio. 
Nosso estudo será dividido em duas partes 
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Ligantes Monodentados 
Exemplo 2: Um complexo MX tem a constante de estabilidade de 2,0 x 103. 
Qual é a concentração do metal livre em solução 2,0 x 10-3 mol/L do complexo? 
Exemplo 1: O complexo MX tem uma constante de estabilidade igual a 4 x 108. 
Qual é a concentração do metal, em solução 1,0 x 10-2 mol/L do complexo? 
Exemplo 3: Um complexo MX tem a constante de estabilidade de 5,0 x 106. 
Qual é a concentração do metal livre em solução 2,0 x 10-3 mol/L do complexo, 
na qual se adicionou 2,0 x 10-1 mol/L do agente complexante livre? 
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Exemplo 4: A 20,0 mL de uma solução 5,0 x 10-2 mol/L de amônia adiciona-se 5,0 mL 
de uma solução 1,0 x 10-3 mol/L de sulfato de cobre (II). Calcular a concentração do 
íon cobre livre. Dado β4 = 2 x 10
12. 
Considere uma solução de íon metálico M, de concentração analítica CM, 
reagindo com um ligante monodentado L, de concentração analítica CL. 
(Eq. 6) 
Fração de cada espécie do metal em relação a concentração total de 
todas as espécies do metal (CM) no equilíbrio. 
(Eq. 7) 
18 
(Eq. 8) 
(Eq. 9) 
(Eq. 10) 
(Eq. 11) 
19 
Exemplo: Calcular as concentrações das espécies Cu2+, Cu(NH3)
2+, Cu(NH3)2
2+
, 
Cu(NH3)3
2+
,
 Cu(NH3)4
2+ para um sistema Cu2+ - NH3 com a concentração 
analítica de Cu2+ = 0,01 mol/L e a concentração de equilíbrio NH3 igual a 0,1 
mol/L. Dados: log K1 = 4,11; log K2 = 3,5; log K3 = 2,90; log K4 = 2,11. 
Distribuição das espécies 
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Constantes Condicionais 
]']['/[][' LMMLK 
[M’] = soma das concentrações de todas as espécies contendo o metal, com 
exceção de ML (reação principal). 
[M’] = [M] + [MA] 
[L’] = soma das concentrações de todas as espécies contendo o ligante, com 
exceção de ML (reação principal). 
[L’] = [L] + [HL] 
Constante condicional 
R 
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A influência de cada reação secundária na reação principal será dada por: 
Combinando as expressões acima com a expressão da constante de 
equilíbrio : 
Considerando: Temos: 
L
L
C
L ]'[

M
M
C
M ]'[

LM
LM
CC
ML
K
][
' 
LMCC
ML
K
][

KK LM '
Conclusão: K’ < K quando M e/ou L 
entram em reação secundária 
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Ligantes Polidentados 
Crescimento 
H4Y 
Ácido Etilenodiaminotetracético (EDTA) 
Um dos agentes quelantes mais usados em química analítica para 
titulações complexométricas. 
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Constantes de dissociação para os grupos ácidos: 
Ácido Etilenodiaminotetracético (EDTA) 
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Complexos com EDTA 
(Eq. 19) 
25 
Constantes de formação dos complexos de EDTA 
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Na complexação de íons metálicos com o EDTA a espécie ativa é o íon Y4- 
Espécies de EDTA em função do pH 
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Exemplo 1. Calcule a constante condicional do complexo AgY em uma solução 
contendo [NH3] = 0,01 mol/L em pH 9,0. Dados:
 
Kf (AgY) = 2,0 x 10
7 
 
Ag (NH3) 
Kf1 2,09 x 10
3 e Kf2 8,3 x 10
3 
Ka1 = 1,0 x 10
-2 
Ka2 = 2,2 x 10
-4 
Ka3 = 6,9 x 10
-7 
Ka4 = 5,5 x 10
-11 
EDTA 
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 Ni-NH3 
Log β1 = 2,67 Log Β2 = 4,79 
Log Β3 = 6,40 Log Β4 = 7,47 
Log Β5 = 8,10 Log Β6 = 8,01 
Exemplo 2. Calcular a concentração de níquel não complexado em uma mistura de 200 
mL de solução 0,20 mol/L de cloreto de níquel com 200 mL de solução 0,2 mol/L de 
EDTA em pH = 10, contendo 0,10 mol/L de amônia livre. 
Dados:log Kf (NiY
2-) = 18,62 
αY (H3O+) em pH 10 = 2,8 
 Ni-OH 
Log β1 = 4,10 Log Β2 = 9,0 
Log Β3 = 12,0 
 Determinações espectrofotométricas pela formação de produtos coloridos ou que 
absorvam radiação da luz visível. Determinação de Fe (II) usando o ligante 1-10-
fenantrolina. 
 Método de separação: separação de AgCl do Hg2Cl2 por reação do AgCl com 
amônia para formar o complexo solúvel diaminoargentato. 
 Gravimetria: Determinação de Ni com solução alcóolica de dimetilglioxima em meio 
amoniacal. O complexo pouco solúvel, dimetilglioximato de níquel, é pesado e a 
massa convertida em massa de níquel. 
 Agente mascarante. Evitar interferências de cátions em uma determinada reação. 
Eliminação da interferência de manganês (II) na determinação de cálcio e magnésio 
com EDTA, em calcário, usando a trietanolamina como agente complexante do 
manganês. 
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 Método de extração. Determinação de cobre usando o dietilditiocarbamato 
de sódio como agente complexante, em solução amoniacal, e extração do 
complexo solúvel em clorofórmio. 
 Na indústria de alimento e de cosméticos é comum o uso de agentes 
mascarantes para evitar que metais traço possam catalisar reações de 
decomposição e oxidação. 
 Em amostras biológicas estes agentes também são utilizados com a 
finalidade de evitar que cátions metálicos catalisem as reações de oxidação 
das proteínas. 
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