Equilibrio de intercambio de partículas

EQUILIBRIO DE INTERCAMBIO DE PARTÍCULAS

Compuestos de coordinación

Profesora: Silvia Citlalli Gama González Profesora: Norma Ruth López Santiago Alumno: Luis Manuel González

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PE201324 Apoyo a la titulación y formación terminal desde la investigación formativa y docencia en química analítica

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Indice

Conceptos de laboratorio

Betas de formacion

Conceptos generales

Desarrollo analitico

Ejercicios

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SECCIÓN 01

Conceptos generales de la química de coordinación

Diaminplata I

Representacion gráfica de lo que el amoniaco le hace al átomo de plata

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¿Qué es un compuesto de coordinación?

Un o Complejo se forma cuando un reacciona (formando enlaces) con una especie dadora de al menos un (ligando).

compuesto de Coordinación

ion metálico

par de electrones

Las moléculas o iones que rodean el ion metálico en un complejo se conocen como agentes complejantes o ligandos.

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Puesto que los iones metálicos tienen orbitales de valencia vacíos, pueden actuar como ácidos de Lewis (aceptores de pares de electrones).

Debido a que los ligandos tienen pares de electrones no compartidos, pueden actuar como bases de Lewis (donadores de pares de electrones).

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Las moléculas que poseen un único átomo donador de electrones se denominan: “ligandos monodentados".

Mientras que las que poseen más de un átomo donador reciben el nombre de: “ligandos polidentados”

Bidentado: 2 atomos

Tridentado: 3 atomos

Tretradentado: 4 atomos

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¿Y eso de qué sireve? o ¿Dónde se ve en la vida cotidiana?

Aprieta aqui para saber mi nombre

Hemoglobina

Fija el oxígeno para ser transportado hacia los pulmones

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Conceptos de laboratorio:

Titulacion complejometrica:

Es una forma de análisis volumétrico basado en la formación de compuestos poco disociados. 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

Un indicador metalcrómico o indicador complexométrico es un colorante ionocrómico, lo que significa que altera el color en presencia de ciertos iones y revierte a su estado inicial cuando se elimina ese ion.

Indicador complejometrico:

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Uso del EDTA en las titulaciones complejometricas

El ácido etilendiaminotetraacético,​ también denominado EDTA o con menor frecuencia AEDT, es una sustancia utilizada como agente quelante que puede crear complejos con un metal que tenga una estructura de coordinación octaédrica.

Coordina a metales pesados de forma reversible por cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado

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Enmascaramiento:

El enmascaramiento es una vía comúnmente empleada para eliminar interferencias, mediante la cual la especie interferente es transformada en otra especie química que no altera la respuesta del analito.

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SECCIÓN 02

Comprensión de las Betas de formación

Suena complicado, afortunadamente solo ‘suena’ que lo es

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Cada constante de formación global se relaciona a una adicion acumulada de ligantes

M = MetalL = Ligante

Pero... ¿Como representamos la formación de un complejo con 2 o mas ligantes desde un principio?

NOTA: Observalas bien, parecen similares, pero no lo son

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¿Es correcto representarlo de esa manera?

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¿Es correcto representarlo de esa manera?

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Ejercicio de compresion de betas

Asocia las betas de formacion a la ecuación que corresponda:

Relaciona la ecuación a la beta de formación que corresponde:

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Muy bien, ya sé lo que es una beta de formación y de donde proviene.....¿Para qué sirve?

Con ellas puedo predecir cual es mi producto y cuanto queda de mis reactivos. Es decir.... hacer ANÁLISIS.

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¿Saber que producto obtengo?

Recordemos que los enlaces de cordinacion se dan en un orbital de valencia vacío.

De manera simplificada, los ligantes no van a esperarse unos a otros para enlazarse. Dependiendo de la cantidad de ligante agregado es la proporción que varios ligantes puedan enlazarse a la vez.

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Poniendo un ejemplo: El hierro (Fe 3+) puede coordinarse con 4 moléculas de tiocianato (SCN-), si tengo 10-3 M de Fe 3+ y adiciono 0.1 M de (SCN-). ¿Cuánto Fe 3+ tendre libre al final de la adición y cuál será mi especie mayoritaria?

Tomar foto si es necesario

Vamos por partes....

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CFe = [Fe] + [Fe(SCN)2+] + [Fe(SCN)2 1+] + [Fe(SCN)3] + [Fe(SCN)41-]

¿Qué sabemos?

Sabemos que, si adicionamos tiocianato habrán compuestos de cordinación que tengan 1 ligante, otros que tengan 2 y así sucesivamente hasta llegar a 4, sin olvidar que habrá una pequeña porción de hierro que no se coordine con el ligante. Además sabemos que la suma de todo ese hierro tanto libre como coordinado tiene que dar la concentración total de hierro adicionado, en este caso 0.1 M.

Fe libre o sin cordinar

Fe Cordinado con 1 ligante de SCN

Fe Cordinado con 2 ligantes de SCN

Fe Cordinado con 3 ligantes de SCN

Fe Cordinado con 4 ligantes de SCN

CFe = Hierro total presente en la disolucion = 0.001 M

Pero, no conocemos la cantidad de cada uno de los compuestos que se forman....Pero para eso están las Betas y el Álgebra

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CFe = [Fe3+] + [Fe(SCN)2+] + [Fe(SCN)2 1+] + [Fe(SCN)3] + [Fe(SCN)41-]

Tengo cinco incógnitas así que necesito cinco ecuaciones para resolver el sistema de ecuaciones

β1 relaciona[Fe3+][SCN-] [Fe(SCN)2+]

Aplico algebra para resolver el sistema para una de las variables, en este caso [Fe3+]

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¿Y estas...? Si, tambien se tienen que sustituir

Despejemos

[Fe(SCN)2+] = β1 * [Fe3+] * [SCN-]

Ejemplo: [Fe(SCN)21+] = β2 * [Fe3+] * [SCN-]2

Sustituimos

CFe = [Fe] + (β1 * [Fe3+] * [SCN-]) + [Fe(SCN)2 1+] + [Fe(SCN)3] + [Fe(SCN)41-]

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Y tenemos....

Vamos a necesitar estas ecuaciones, tomar foto si es necesario

[Fe´] = [Fe3+] + (β1 * [Fe3+] * [SCN-]) + (β2 * [Fe3+] * [SCN-]2) + (β3 * [Fe3+] * [SCN-]3) + (β4 * [Fe3+] * [SCN-]4)

Nada agradable a la vista, pero podemos simplificarla porque hay un termino en común.

Despejando el comun multiplo quedaria asi:

[Fe´] = [Fe3+] * ( 1 + β1*[SCN-] + β2*[SCN-]2 + β3*[SCN-]3 + β4*[SCN-]4 )

A esta parte en analitica le conocemos como alpha (Es tan importante que tiene un nombre para ella sola)

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¿Qué tan importante? Lo suficientemente importante, al punto de que solo con conocer su valor podemos resolver las 2 preguntas planteadas anteriormente

Pero antes de resolverlo, obviamente debemos saber cuánto vale [SCN-]

Sustituyendo queda tal que asi:

CSCN = 0.1 M, que es un exceso grande en comparación con CFe así que podemos aproximar y decir que CSCN ~ [SCN-] = 0.1 M

α = 1 + β1*[SCN-] + β2*[SCN-]2 + β3*[SCN-]3 + β4*[SCN-]4

Nota: Observa que conforme a la betas el valor de tiocianato se elevaba progresivamente

α = 1 + 102.2*10-1 + 103.6*10-2 + 105*10-3 + 106.3*10-4

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CFe = [Fe3+] * ( 1 + β1*[SCN-] + β2*[SCN-]2 + β3*[SCN-]3 + β4*[SCN-]4 )

El hierro (Fe3+) puede coordinarse con hasta 6 moléculas de tiocianato (SCN-), si tengo CFe =10-3 M y adiciono 0.1 M de (SCN-). ¿Cuanto Fe3+ tendre libre al final de la adición?....

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Ya tengo el valor de alpha. ¿Qué sigue?

Solo queda despejar....

Esto es alpha... la acabamos de calcular

Esto representa a la cantidad de mol total que tenemos de Fe(III)

Esto representa la cantidad de hierro que no se coordino, es decir Fe3+ libre

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1 minuto

Sustituye y calcula, tomate un minuto

Despejando

CFe

0.001 M

2.81 * 10-6 M

R = La cantidad de Fe3+ libre es de 2.81*10-6 M

Ahora la siguiente pregunta. ¿Cuál será la especie mayoritaria?

CFe = [Fe] + [Fe(SCN)2+] + [Fe(SCN)2 1+] + [Fe(SCN)3] + [Fe(SCN)41-]

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CFe = [Fe3+] + [Fe(SCN)2+] + [Fe(SCN)2 1+] + [Fe(SCN)3] + [Fe(SCN)41-]

Cantidad de Fe total

Cantidad de hierro no coordinado... ya lo calculamos

10-3M

2.81*10-6M

Buscamos determinar la cantidad de cada uno para determinar que compuesto fue el mayoritario

Podemos sustituir los terminos mediante la beta de formacion de cada uno

Solo queda sustituir y hacer lo mismo con cada uno de los terminos

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[SCN-] ~ 0.1M [Fe3+] = 2.81*10-6 M

10 minutos

Sustituyendo.

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Asi se ve representado de manera grafica.

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Y no es lo unico que podemos determinar con el alpha..

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Conociendo las betas de formacion y como obtener alfa, podemos determinar la especie dominante, dependiendo la cantidad de ligante agregado en todo momento.

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A medida que disminuye la cantidad de SCN- agregado, la especie dominante es el Fe libre y a mayor cantidad de SCN- la especie dominante es la mas coordinada.

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Realizar el grafico es muy sencillo sabiendo manejar un poco de excel.

[SCN-] = 10-pSCN [En este caso fueron valores de 0 a 8, es decir 1M a 0.00000001M]

α = 1 + β1*[SCN-] + β2*[SCN-]2 + β3*[SCN-]3 + β4*[SCN-]4

φ0

φ1

φ2

φ3

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α = 1 + β1*[SCN-] + β2*[SCN-]2 + β3*[SCN-]3 + β4*[SCN-]4

Alpha solo depende de la cantidad de particula intercambiada, en este caso [SCN-]

Aqui esta la parte que trabajamos (0.1 M de SCN)

fracción de distribución de la especie, φi

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¡Ahora hazlo por ti mismo!

El Co2+ reacciona con el ligando hidroxilo hasta un índice de coordinación 3, con las siguientes constantes globales de formación: β1 = 101,8; β2 = 108,5; β3 = 1010,3 . Calcular la concentración de la especie mayoritaria, así como la de Co2+ libre, si la concentración total de Co2+ es 5 x 10-4 M y el pH de la disolución es 13.

Pro tip: pH + pOH = 14 y [OH] = 10-pOH

α = 1 + β1*[OH] + β2*[OH]2 + β3*[OH]3

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Comprueba tus respuestas:

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¡Muchas gracias!

Problemas tipo laboratorio en relacion a complejos

¡Eureka!

Referencias!

Manual de Ejercicios resueltos de Química Analítica cuantitativa

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA MANUAL DE PRÁCTICAS QUÍMICA ANALÍTICA I Clave 1402

Dudas, comentarios, sugerencias: silviacitlalli@quimica.unam.mx

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