COMPLEXOMETRIA: CONCEITO, IMPORTÂNCIA, DIVISÃO, APLICAÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO.

COMPLEXOMETRIA: CONCEITO, IMPORTÂNCIA, DIVISÃO, APLICAÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO.

São Luís

2014

COMPLEXOMETRIA: CONCEITO, IMPORTÂNCIA, DIVISÃO, APLICAÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO.

Trabalho apresentado para obtenção da terceira nota da disciplina de Química analítica II do curso de Química Industrial.

São Luís

2014

1 INTRODUÇÃO

As reações de complexação são largamente utilizadas na química analítica. Um dos primeiros usos dessas reações se deu na titulação de cátions. Além disso, muitos complexos são coloridos ou absorvem radiação ultravioleta; a formação desses complexos constitui com frequência a base para determinações espectrofotométricas. Alguns complexos são pouco solúveis e podem ser empregados em análise gravimétrica ou em titulações de precipitação. Os complexos são também largamente utilizados para extrair os cátions de um solvente para um outro e para dissolver precipitados insolúveis. Os reagentes formadores de complexos mais úteis são os compostos orgânicos que contêm vários grupos doadores de elétrons que formam múltiplas ligações covalentes com íons metálicos. Os agentes complexantes inorgânicos são utilizados também para controlar a solubilidade e para formar espécies coloridas ou precipitados.

2 FORMAÇÃO DE COMPLEXOS

A maioria dos íons metálicos reage com doadores de pares de elétrons para formar compostos de coordenação ou complexos. As espécies doadoras, ou ligantes, devem ter pelo menos um par de elétrons desemparelhados disponível para a formação da ligação. A água, a amônia e os íons haleto são ligantes inorgânicos comuns.

O número de ligações covalentes que o cátion tende a formar com os doadores de elétrons é seu número de coordenação. Os valores típicos para os números de coordenação são 2, 4 e 6. As espécies formadas como resultado da coordenação podem ser eletricamente positivas, neutras ou negativas.

Os métodos titulométricos baseados na formação de complexos, algumas vezes denominados métodos complexométricos, têm sido utilizados há mais de um século. O desenvolvimento de sua aplicação analítica, baseia-se em uma classe particular de compostos de coordenação chamados quelatos. Um quelato é produzido quando um íon metálico coordena-se com dois ou mais grupos doadores de um único ligante para formar um anel heterocíclico de cinco ou seis membros.

Um ligante que possui um único grupo doador de elétrons, como a amônia, é chamado unidentado (dente único), enquanto aquele, como a glicina, que possui dois grupos disponíveis para ligações covalentes, é dito bidentado. Agentes quelantes tridentados, tetradentados, pentadentados e hexadentados são também conhecidos.

Outro tipo importante de complexos é formado entre íons metálicos

E compostos orgânicos cíclicos, conhecidos como macrociclos. Essas moléculas contêm nove ou mais átomos no anel e incluem pelo menos três heteroátomos, geralmente oxigênio, nitrogênio ou enxofre.

3 EQUILÍBRIO DE COMPLEXAÇÃO

Uma reação de complexação é entendida como a “transformação” de um íon simples em um íon complexo. O íon complexo é obtido pelo compartilhamento de um par ou mais pares de elétrons de uma espécie ou mais espécies (ânions ou moléculas) com uma espécie deficiente em elétrons (um cátion), capaz de aceitar esse par (ou pares) de elétrons, através de ligações covalentes coordenadas.

Assim, uma reação de complexação deve ser entendida como uma reação ácido - base, onde o cátion metálico é o ácido e o ligante é a base, já que pela teoria ácido - base de Lewis tem-se que base é toda espécie química capaz de doar um ou mais pares de elétrons e ácido: é toda espécie química capaz de aceitar um ou mais pares de elétrons.

Exemplo1: Cu2+ + 4 NH3  [Cu(NH3)4]2+

ácido base íon complexo

(cátion central) (ligante)

Exemplos de base de Lewis: NH3 , H2O , CN-1, S-2, F-1.

Exemplos de ácido de Lewis: Cd2+ , Ag+ , BF3 .

Generalizando, uma reação de complexação envolve um íon metálico M reagindo com um ligante L para formar o complexo, ML, em que as cargas dos íons foram omitidas para torná-la mais geral.

M + L  ML

As reações de complexação ocorrem em etapas, sendo frequentemente seguida por outras reações:

ML + L  ML2

ML2 + L  ML3

MLn-1 + L  MLn

As equações que representam as reações de complexação e as respectivas constantes de equilíbrio são, normalmente, escritas no sentido de formação do íon complexo e são denominadas de: constante de formação (Kf) ou constante de estabilidade (Kest). Tal como nos cálculos referentes à dissociação de ácidos polipróticos são consideradas as constantes de equilíbrio sucessivas nas reações de formação de íons complexos.

Exemplo2: Ag+ + NH3  [Ag(NH3)]+ K1 = [Ag(NH3)]+

[Ag+][NH3]

[Ag(NH3)]+ + NH3  [Ag(NH3)2]+ K2 = _[Ag(NH3)2] _

[Ag(NH3)]+[NH3]

Onde: K1 e K2 são as constantes de formação ou estabilidade sucessivas para cada etapa da reação de complexação.

Somando-se as duas reações acima, tem-se