Usuari:Mcapdevila/Valoració complexomètrica

Valoració complexomètrica o quelatometria és una forma d'anàlisi volumètrica basada en la formació de compostos poc dissociats: halogenurs de mercuri, cianur de plata, fluorur d'alumini. Se sol utilitzar la formació d'un complex acolorit per indicar el punt final de la valoració. Les valoracions complexomètriques són particularment útils per a la determinació d'una barreja de diferents ions metàl·lics en solució. Generalment s'utilitza un indicador capaç de produir un canvi de color nítid per detectar el punt final de la valoració.

Reaccions per valoració complexomètrica

En teoria, qualsevol reacció de complexació es pot utilitzar com una tècnica volumètrica, sempre que:

1. La reacció arribi al equilibri ràpidament després d'afegir-hi cada porció de valorant.
2. No es plantegin situacions interferents. Per exemple, la formació gradual de diversos complexos diferents de l'ió metàl·lic amb el valorant, donant com a resultat la presència de més d'un complex en solució durant el procés de valoració.
3. Es disposi d'un indicador complexomètric capaç de localitzar el punt d'equivalència amb força exactitud.

Mercurimetria

El catió Hg²⁺ manera un gran nombre de compostos poc dissociats (amb F^-, Cl^-, I^- i SCN^-). Aquests ions es poden valorar amb una dissolució de Hg²⁺ utilitzant un indicador adequat. Els clorurs es poden valorar amb Hg²⁺ segons la reacció:

Hg²⁺+2 Cl^- → HgCl₂

El HgCl₂ està dissociat menys de l'1% en dissolució 0,1 M. Com a indicador s'utilitza nitroprussiat de sodi, Na₂ (Fe (CN)₅NO), en quantitat d'1 mL de dissolució d'indicador al 10% per cada 100 mL de dissolució. Quan s'arriba al punt d'equivalència es forma nitroprussiat de mercuri, Hg(Fe(CN)₅ NO), poc soluble. Sovint cal una certa correcció de l'efecte de l'indicador. Els ions que precipiten amb el nitroprussiat pertorben la valoració: (Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺), així com els que formen complexos amb el Hg²⁺.

També pot emprar com a indicador difenilcarbacida (pH òptim entre 1,5-2,0) o difenilcarbazona (pH òptim entre 3,2-3,3) juntament amb bromofenol per ajustar el pH i que donen coloració violeta amb el Hg²⁺.

Els bromurs es valoren igual que els clorurs.

Els iodurs es valoren mitjançant la reacció:

Hg²⁺+4 l^- → Hgl₄²⁺

En el punt d'equivalència un petit excés de Hg²⁺ produeix la formació de HgI₂, precipitat insoluble de color vermell.

Els sulfocianurs es valoren (al medi nítric) segons la reacció:

2 SCN^-+Hg²⁺ → Hg(SCN)₂

Argentometria

El catió Ag⁺ forma un complex amb l'ió cianur (CN^-), que serveix per a la seva valoració, segons l'equació:

2 CN^-+Ag⁺ → Ag (CN) ₂^-

Quan s'arriba al punt final apareix una terbolesa blanca (tècnica de Liebig):

Ag (CN) ₂^-+Ag⁺ → Ag (CN) ₂ Ag

Valoració complexomètrica amb EDTA

Complex Metall-EDTA.

L'àcid etilendiaminotetraacètic (EDTA o AEDT) té quatre grups carboxil i dos grups amino que poden actuar com a donants de parells d'electrons, o bases de Lewis. La capacitat del EDTA per a potencialment donar fins als seus sis parells d'electrons lliures, per a la formació d'enllaços covalents coordinats, als cations metàl·lics, fa de l'EDTA un lligand hexadentat. No obstant això, en la pràctica l'EDTA està, en general, només parcialment ionitzat, i per tant forma menys de sis enllaços covalents coordinats amb els cations metàl·lics.

L'EDTA disòdic s'utilitza comunament per estandarditzar les solucions aquoses de cations metàl·lics de transició. L'EDTA disòdic (de vegades escrit com Na ₂ H ₂ I) només forma quatre enllaços covalents coordinats amb els cations metàl·lics a valors de pH ≤ 12. En aquest rang de pH, els grups amino romanen protons i per tant no poden donar electrons per a la formació d'enllaços covalents coordinats. Cal tenir en compte que la forma abreujada Na _4-x H _x I es pot utilitzar per representar una mena d'EDTA, on x designa el nombre de protons àcids units a la molècula d'EDTA.

L'EDTA forma un complex octaèdric amb la majoria dels cations metàl·lics divalents, M ₂₊, en solució aquosa. La principal raó que l'EDTA s'utilitzi tan àmpliament en l'estandardització de solucions de cations metàl·lics és que la constant de formació de la majoria dels complexos catió metàl·lic-EDTA és molt alta, la qual cosa significa que l'equilibri de la reacció:

M²⁺+H ₄ I → MH ₂ I+2H⁺

es troba molt desplaçat cap a la dreta. Dur a terme la reacció en una solució tampó bàsica elimina els H ₊ a mesura que es van formant, cosa que també afavoreix la formació del producte de reacció catió metàl·lic-EDTA. Per a la majoria dels propòsits es pot considerar que la formació del complex catió metàl·lic-EDTA és completa, i és per això que l'EDTA s'utilitza en les valoracions/estandarditzacions d'aquest tipus.

Per dur a terme les valoracions de cations metàl·lics utilitzant EDTA, gairebé sempre és necessari utilitzar un indicador complexomètric per determinar quan s'ha arribat al punt final. Els indicadors més comuns són colorants orgànics com el Negre sulfònic, Negre eriocrom T, Roig eriocrom B o Murex. Aquests colorants s'uneixen als cations metàl·lics en solució per formar complexos acolorits. No obstant això, com que l'EDTA s'uneix als cations metàl·lics molt més fortament que al colorant utilitzat com a indicador, a l'EDTA es desplaça el colorant dels cations metàl·lics de la solució analitzada. Un canvi de color en la solució que està sent valorada indica que tot el colorant ha estat desplaçat dels cations metàl·lics en solució, i que s'ha arribat al punt final. D'aquesta manera, l'indicador lliure (més que el complex metàl·lic) serveix com a indicador de punt final.

La trietanolamina també s'utilitza com un agent complexant per emmascarar altres cations, com els ions d'alumini, en solució aquosa abans de realitzar una valoració complexomètrica. Múltiples ions metàl·lics poden ser valorats seqüencialment mitjançant un acurat control del pH.

Vegeu també

• Reacció d'oxidació-reducció.