VALORACIÓN COMPLEJOMÉTRICA

VALORACIÓN COMPLEJOMÉTRICA

Valoración complexométrica es una forma de análisis volumétrico basado en la formación de compuestos poco disociados:1 halogenuros de mercurio, cianuro de plata, fluoruro de aluminio. Se suele utilizar la formación de un complejo coloreado para indicar el punto final de la valoración. Las valoraciones complexométricas son particularmente útiles para la determinación de una mezcla de diferentes iones metálicos en solución. Generalmente se utiliza un indicador capaz de producir un cambio de color nítido para detectar el punto final de la valoración.

En teoría, cualquier reacción de complejación se puede utilizar como una técnica volumétrica, siempre que:

1. la reacción alcanza el equilibrio rápidamente después de que se añade cada porción de valorante.
2. no se plantean situaciones interferentes. Por ejemplo, la formación gradual de varios complejos diferentes del ion metálico con el valorante, dando como resultado la presencia de más de un complejo en solución durante el proceso de valoración.
3. se disponga de un indicador complexométrico capaz de localizar el punto de equivalencia con bastante exactitud.

En la volumetría complexométricas se mide el volumen de solución tipo, necesario para formar un complejo con un catión metálico del compuesto que se analiza.

Muchos cationes metálicos reaccionan con especies dadoras de electrones llamadas ligando, para formar compuestos de coordinación o complejos. El ligando debe tener por lo menos un par de electrones sin compartir.

Los complejos llamados quelatos, se producen por la coordinación de un catión y un ligando, en los que el catión (metálico) es parte de uno o varios anillos de cinco o seis miembros.

Los compuestos orgánicos más conocidos que forman quelatos utilizables en análisis cuantitativo son el ácido nitrilotriacetico, el ácido etilendiaminotetraacetico (EDTA) y la sal disodica del EDTA; estos compuestos se conoces comercialmente con los nombres de Tiriplez I, II y III respectivamente; también se utilizan los nombres de complexonas, bencenos o secuestrones.

El más empleado de los anteriores compuestos es la sal disodica del EDTA, por la facilidad de disolución en agua: la solución se prepara por el método directo dado el carácter de reactivo tipo primario de la sal di sódica.

El ácido etilendiaminotetraacetico EDTA contiene cuatro hidrógenos ácidos; por esa razón se representa también como H4Y.

El EDTA forma complejos estables con la mayoría de los cationes y entra siempre en relación molar 1:1 en la fórmula del complejo, independiente de la carga del catión, como se muestra en las siguientes reacciones.

1. Mg+2 +Y-4MgY-2
2. Al+3 + Y-4AlY-1
3. Ca+2 + Y-4CaY-2

Los iones formados en las reacciones anteriores son incoloros, de tal manera que para determinar el punto final se emplean indicadores llamados metal crómico. Estos tienen la propiedad de formar complejos con cationes como el Ca+2 y el Mg+2, de distinto color al que presenta el indicador libre. Estos indicadores son ácidos débiles que se representan como Hin.

Complejometria

En la química analítica existen algunas reacciones químicas  que pueden usarse para  determinaciones volumétricas mediante la formación de un complejo. De aquí sale el nombre de Complejometría.

Los complejos químicos son la especie química que resulta de la unión entre un ion metálico central y un ligando mediante enlaces de coordinación.

Generalmente los complejos inorgánicos que se emplean en el análisis volumétrico son muy escasos y su aplicación  es muy limitada.

La complejometria es la volumetría de formación de complejos, se basa en la formación de un complejo soluble mediante la reacción de la solución que se valora generalmente en un ion metálico en solución, para su formación se utiliza un indicador capaz de producir una cambio de color nítido para detectar el punto final de la valorización a realizar.

Para explicar la formación de los complejos hay que considerar  que los iones metálicos (principalmente los polivalentes), por el simple hecho de estar en solución acuosa, ya forman un complejo, ya que al atraer las moléculas de agua adyacentes forma un ion complejo.

Por ejemplo el aluminio (III) forma un ion complejo trivalente de la formula Al(H2O)6.

La fuerza mediante la cual se unen los iones metálicos con otros iones radicales o moléculas no corresponden a las valencias normales del ion, sino más bien a las valencias que ya están  coordinadas, las cuales pueden ser, 2, 4 o 6, a estas se les conoce como números de coordinación.

A los radicales o moléculas que se coordinan con un ion metálico se les da el nombre de ligando y cuando están tienen e electrones que pueden donar al ion metálico, los complejos que se forman de esta manera reciben el nombre de Quelatos. Los compuestos de coordinación o complejos pueden ser solubles o insolubles en el medio en el cual se producen.

Equilibrio químico

La formación de un complejo químico se forma por enlaces de coordinación  Por ejemplo la formación de un complejo se puede explicar mediante el siguiente dibujo:

[pic 1]

Se puede ver que hay un ion o catión  metálico en el centro el cual está  rodeado de moléculas de agua, unidas mediante unión  electroestática, pero si en la solución  tenemos un ligando o grupo funcional hay un equilibrio químico de tal manera que el ligando puede sustituir a una de las moléculas  del agua que rodea al catión metálico  y establecerse en su esfera de coordinación, de esta forma se establece lo que es un enlace coordinado entre el ligando y el catión metálico. Formando de este modo el complejo químico.

Una propiedad de los complejos  químicos  es que siempre presentan cargas eléctrica en su mayoría son coloreadas, solubles en el agua y tienen gran estabilidad.

En estas reacciones de formación de complejos las constantes de equilibrio son de formación y no de disociación como lo es en los equilibrios  acido-base.

Cuando el complejo tiene un número de coordinación mayor o igual a 2 podemos decir que son constantes de formación sucesiva (k).

En el caso de los ligandos multidentados, el número de coordinación puede satisfacerse con uno o varios ligando.

Los equilibrios de formación de complejos también se pueden describir como la suma de cada una de las etapas  individuales, en su caso se tendrán constantes de formación globales estos son productos de las constantes de formación sucesiva de cada etapa que dan lugar al producto

Soluciones valoradas usadas en complejometria

Tomando en cuenta que las reacciones complejometricas que son a base de sustancias orgánicas se verifican entre una molécula del reactivo y un ion de metal por cuentear, para los cálculos es más cómodo usar soluciones molares, decimales o también usar soluciones normales.

Las soluciones EDTA son muy valiosas como titulaciones porque este reactivo se combina con los iones metálicos en una proporción de 1:1 independientemente de la carga.

El EDTA se conoce como ácido etiendiaminotetracetico.

Las titulaciones con EDTA siempre se usan en  soluciones que están amortiguadas a un ph conocido para asegurar el buen funcionamiento del indicador.

Indicadores complejométricos

Indicadores complejométricos. Son colorantes orgánicos que forman quelatos con los iones metálicos en un intervalo de pMe que es característico de cada metal y del colorante.

Indicador complejométrico

A indicador complejométrico es un tinte ionocromico que experimenta un cabio de color definido en presencia del ion metal especifico. Forma un débil complejo con los iones presente en la solución, que tiene color perceptiblemente diverso que el exterior existente de la forma del complejo.

En química analítica, complejométrico indicadores se utilizan adentro titulación complejométrica para indicar el momento exacto en que todos los iones del metal en la solución son secuestrados por un agente quelante (lo más generalmente posible EDTA). Tales indicadores también se llaman indicadores metalocromicos.

Se describe el indicador puede estar presente en otra fase líquida en equilibrio con la fase titulada, el indicador como indicador de la extracción.

Algunos indicadores complejométricos son sensibles al aire y se destruyen. Cuando tal solución pierde color durante la titulación, una gota o dos del indicador fresco puede tener que ser agregado.

Características

Los indicadores usados en complejometría deben reunir una serie de requisitos, que son necesarios para que pueda considerarse como un buen indicador.

1. El complejo metal-indicador debe ser menos estable que el complejo metal-EDTA.
2. El complejo metal-indicador debe tener un color diferente que el indicador libre.
3. El complejo metal-indicador debe tener un color intenso, de modo que sólo haga falta añadir una pequeña cantidad del indicador.
4. El indicador debe formar complejo únicamente con el metal que se está valorando y de este modo los demás metales no interferirían en la operación.
5. La reacción entre el complejo metal-indicador y el EDTA debe ser muy rápida con lo cual se consigue un inmediato cambio de color en el punto de equivalencia.

Algunos indicadores complejometricos

• Eriochrome T negro para calcio, magnesio y aluminio
• Naranja del Xylenol para galio, indio y scandium
• Azul metílico del calcein
• Murexide

Negro de eriocromo T

El negro de eriocromo T (NeT) es un indicador metalcrómico o complexométrico que forma parte de las valoraciones complexométricas. En su forma protonada, el negro de eriocromo T es azul. Se vuelve rojo cuando se forma un complejo con el calcio, magnesio, u otros iones metálicos, que desplazan al protón.

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