Valoraciones con iones complejos

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VALORACIÓN CON ESPECIES COMPLEJANTEES O QUELATANTES
 
Se denomina valoración complexométrica o valoración de complejación a toda valoración basada en una reacción de formación de un complejo. 
los quelatos son compuestos heterocíclicos formados por reacción de un ion metálico como ion central, con dos o más grupos funcionales del mismo ligando, las quelonas son los ligantes quelantes capaces de formar iones hidrosolubles y complejos del tipo 1:1, con iones metálicos. 
Estos procesos de quelación son de gran uso en análisis de aguas y en medicina, además se observa este proceso en fenómenos naturales
Los ligandos EDTA, DCTA, DTPA y EGTA forman complejos fuertes de estequiometria 1:1 con todos los iones metálicos independientemente de la carga del catión, excepto con los monovalentes como Li+, Na+ y K+. Los agentes quelantes son los valorantes empleados en valoraciones complexométricas 
APLICACIONES
Recinas quelantes 
Quelación en cromatografía 
EDTA como quelante en odontología 
NUTRICION Para producir un hierro ferroso bis-glicinato quelado
Quelantes como co-catalizadores 
Quelación de aluminio 
Quelación de hierro en bebidas alcohólicas 
 
EDTA, ácido etilendiaminotetraacético, tiene cuatro carboxilos y dos grupos
amino; grupos que pueden actuar como donantes de pares electrones, o
bases de Lewis. 
La capacidad de EDTA para potencialmente donar sus seis
pares de electrones para la formación de enlaces covalentes coordinados a
cationes metálicos hace al EDTA un ligando hexadentado. 
El disodio EDTA se utiliza comúnmente para estandarizar las soluciones
acuosas de cationes de metales de transición. 
Tenga en cuenta que la forma
abreviada de Na4-xHxY se puede utilizar para representar a cualquier
especie de EDTA, con la designación de x número de protones ácidos
enlazados a la molécula de EDTA.
EDTA forma un complejo octaédrico con la mayoría de cationes metálicos 2+,
M2+, en solución acuosa. La razón principal de que el EDTA se utiliza de
manera amplia en la normalización de los cationes metálicos de soluciones
es que la constante de formación para la mayoría de complejos cationes
metálicos con EDTA es muy alta, lo que significa que el equilibrio de la reacción:
M2+ + H4Y → MH2Y + 2H+
se encuentra ahora a la derecha. Llevar a cabo la reacción en una solución tampón básico elimina H+ , cuando este se
forma, lo que también favorece la formación de los complejos de EDTA con cationes metálicos como producto de la reacción.
Para la mayoría de los propósitos se puede considerar que la formación de los complejos EDTA con cationes metálicos es
completa, y esta es la principal razón por el cual el EDTA se utiliza en valoraciones/estandarizaciones de este tipo 
Métodos de titulación 
Métodos directos 
La temperatura y el pH de la solución se ajustan a un valor determinado, 
se agrega un indicador adecuado y se efectúa la titulación hasta alcanzar el viraje del indicador. El volumen emplado del titulante permite el cálculo de la cantidad de metal involucrado o de analito.
Método de titulación por retroceso 
cuando no se tiene un buen indicador, cuando la reacción entre el EDTA y el analito es lenta o cuando los aniones presentan precipitados poco solubles a las condiciones de análisis determinadas 
Método de desplazamiento 
Este método suele usarse cuando no se dispone de un indicador. Si el ion metálico involucrado, forma un complejo mucho más estable con el ligante que con el metal, se podrá agregar una solución de ligante como complejo metal-ligante a la solución del ion metálico, de forma que podrá ser titulado con una solución valorada de EDTA
Método de titulación por enmascaramiento 
Cuando se tiene varios iones metálicos en la solución se puede utilizar un agente enmascarante para que forme complejos reaccionando selectivamente con un ion de la solución evitando que este interfiera en la determinación del analito [6]. 
INDICADORES 
Se usan METALOCRÓMICOS compuestos orgánicos colorantes. Se necesita que respondan al pMg , pCa p Cu , etc .
El quelato debe tener un color diferente al indicador libre. Para tener punto final preciso y evitar muchas pruebas en blanco el indiciador debe liberar el ION METALICO al EDT en un valor de pM muy cercano al punto de equivalencia (análogamente como los indicadores acido base con el H+)
Otros indicadores conocidos son el naranja de xilenol, el calcón y el murexida.
 
CALMAGITA : MUCHO más estable
EJERCICIOS
CURVAS DE TITULACIÓN
Se Pueden construir curvas de titulaciones por especies complejantes y son análogas a las de titulaciones acido base.
Se grafica el pM frente al volumen del titulante añadido. Son útiles para juzgar FACTIBILIDAD de una titulación y para seleccionar el indicador adecuado (22)
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 Mn+ que no ha reaccionado con el EDTA, siendo la 
concentración del ion metálico libre igual a la concentración de Mn+ que no ha reaccionado [5,6]. 
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 MYn-4, y las concentraciones del EDTA en exceso y del EDTA libre se igualan [5]. 
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 [6]. 
 
 
Titulaciones comp 
Ejercicios de titulación
1. 50.0 mL de una disolución que contiene ión níquel (Ni2+) se trata con 25 mL de EDTA 0.050 M para complejar todo el Ni2+ y dejar un exceso de EDTA en la disolución. Dicho exceso se titula por retroceso y para ello se requieren 5.00 mL de ión zinc (Zn2+) 0.050 M. ¿Cuál es la concentración de Ni2+ en la disolución original? 
Respuesta: 0,02 M. 
2. Para titular 50.0 mL de una disolución de 500 mL que contiene 0.450 g de sulfato de magnesio, se requieren 37.6 mL de una disolución de EDTA. ¿Cuántos miligramos de carbonato de calcio reaccionarán con 1.00 mL de la disolución anterior? 
PM (MgSO4) = 120.376 g.mol-1 
PM (CaCO3) = 100.088 g.mol-1 
Respuesta: 0,9951mg. 
3. Se desea determinar la concentración de una disolución de un metal M2+ para lo cual se dispone de una disolución de amoníaco y de EDTA como posibles agentes valorantes. Explique qué debe considerar para seleccionar uno de ellos y elija el más adecuado. 
Constantes de formación 
[M(NH3)] 2+ = 1 x 104 
[M(NH3)2] 2+ = 1 x 103 
[M(NH3)3] 2+ = 1 x 103 
[M(NH3)4] 2+ = 1 x 102 
[MEDTA] 2- = 1 x 1019 
4. Se diluyeron 0.3265 g de una sal de fosfato de níquel en 100.00 mL de disolución. Se efectuó una valoración, colocándose en un matraz 10.00 mL de una disolución de EDTA, 5.00 mL de la disolución de níquel, 5.0 mL de disolución amortiguadora pH 10 y una punta de espátula de NET, obteniéndose un gasto de 2.06 mL de una disolución de sulfato de magnesio heptahidratado 0.01256 M. Una toma de 10.03 mL de la disolución de EDTA se estandarizó obteniéndose un gasto de 7.98 mL de la misma disolución de sulfato de magnesio heptahidratado. Determine la pureza de la sal de fosfato de níquel. 
PM (Ni3(PO4)2)= 366,068 g.mol-1 
Respuesta: 55,35 %. 
5. El ión potasio contenido en una muestra de 250.0 mL de agua mineral se precipitó con tetrafenilborato de sodio: 
K+ + B(C6H4)4- → KB(C6H5)4 (s) 
El precipitado se filtró, se lavó y se redisolvió en un disolvente orgánico. Se añadió un exceso del quelato mercurio (II) - EDTA: 
4 HgY2- + B(C6H4)4- + 4 H2O → H3BO3 + 4 C6H5Hg+ + 4 HY3- + OH- 
El EDTA liberado se tituló con 29.64 mL de Mg2+ 0.05881 M. Calcule la concentración de K+ en partes por millón. 
PA (K) = 39.102 g.mol-1 
 
RESOLUCIÓNBIBLIOGRAFÍA
 QUIMICA ANALITICA CUANTITATIVA - R.A. DAY A.L. UNDERWOOD 
 Capitulo 8 Pag 257
 -FUNDAMENTOS QUIMICA ANALITICA 
 Skoog west 
 Capitulo 17 Pag 465
 DANIEL C. HARRIS pag 278
TITULACIONES COMPLEJOMETRICAS – JULIO BERBEJILLO –PÁG 59