Una tecnica analitica: Complessometria

I complessi, o composti di coordinazione sono composti costituiti da una specie centrale, tipicamente uno ione metallico appartenente al gruppo d ovvero un acido di Lewis di Lewis,presenta la disponibilità ad accettare uno o più paia di elettroni negli orbitali d e da un legante, specie elettrondonatrice o base di Lewiss.

Nel caso che il complesso sia carico vi sarà anche un contro ione in grado di garantire l’elettroneutralità.

Per esempio quando una soluzione contenente ioni Zn2+ viene trattata con ammoniaca, si forma il complesso Zn(NH3)42+ catione tetraammimo zinco (II) in cui le quattro molecole di ammoniaca sono legate direttamente allo zinco; ciascuno dei quattro legami è formato da una coppia di elettroni dell’azoto, che vengono “donati” dall’ammoniaca allo ione Zn2+.

Poiché i leganti agiscono come donatori di una coppia di elettroni, è evidente che un legante , per agire come tale, deve avere almeno una coppia di elettroni disponibile e quindi agire da base di Lewis.

Perciò tra i leganti neutri più comuni, oltre all’ammoniaca , è da citare l’acqua: nelle soluzioni acquose,infatti, tutti gli ioni sono idratati cioè formano con l’acqua complessi chiamati acquoioni.

Oltre alle molecole suddette, si può dire che tutti gli anioni hanno elettroni disponibili e possono, in determinate condizioni, agire da leganti.

Tuttavia la tendenza a donare elettroni liberi non è uguale per tutti i leganti, e può essere più o meno forte. Per esempio lo ione nitrato NO3 è un donatore molto debole e quindi raramente appare negli ioni complessi; gli ioni cianuro CN, hanno forte tendenza a donare elettroni e quindi formano complessi con moltissimi cationi.

Analogamente, non tutti i cationi hanno uguale tendenza ad accettare coppie di elettroni dai leganti e quindi a formare complessi.

I migliori accettori sono quei cationi che hanno un’alta carica ( +2, +3, +4) piccolo diametro e orbitali esterni non completamente pieni.

I legami tra il catione centrale ed i leganti si chiamano legami coordinativi. Il numero di tali legami ( cioè il numero degli atomi legati direttamente al catione), si chiama numero di coordinazione del catione stesso. Così nell’esempio precedente, lo zinco ha numero di coordinazione 4.

I leganti come NH3, Cl, CN, CH3COO che possono formare un unico legame di coordinazione vengono detti monodentati. Esistono leganti che avendo a disposizione più  doppietti elettronici possono formare più di un legame e vengono definiti bidentati, tridentati,tetradentati, …, polidentati.

I complessi formati da leganti polidentati vengono anche detti chelati e sono caratterizzati da una stabilità particolarmente elevata.

Un esempio di legante polidentato è l’anione dell’ acido etilendiamminotetraacetico:

(OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO)2  comunemente noto con il nome di EDTA.

L’EDTA è uno dei complessanti più usati e forma complessi molto stabili in rapporto stechiometrico 1:1  con numerosi ioni quali Ca2+, Ba2+,Mg2+, Cd2+,Co2+,Fe2+,Fe3+,Mn2+,Ni2+ ecc

TIPI DI TITOLAZIONI COMPLESSOMETRICHE CON EDTA.

Si possono avere diverse titolazioni complessometriche con EDTA

1)       Titolazioni dirette in cui si aggiunge alla soluzione in esame un tampone e un indicatore metallocromico e si titola con una soluzione standard di EDTA fino a viraggio.

2)     Retro titolazioni in cui alla soluzione in esame (neutra o acida) si aggiunge una soluzione nota in eccesso di EDTA. Dopo aver alcalinizzato la soluzione, si aggiunge l’indicatore metallocromico e si retro titola l’eccesso di EDTA con una soluzione a concentrazione nota di un metallo ( in genere Zn2+ o Mg2+).

Tale tecnica viene impiegata quando o non si dispone di indicatori utili o quando la formazione del complesso tra l’analita in esame e l’EDTA è troppo lenta.

3)     Titolazioni indirette ( per anioni) : alla soluzione da esaminare si aggiunge si aggiunge una soluzione a titolo noto di uno ione metallico che formi un precipitato con l’anione da dosare.

Così ad esempio si può dosare lo ione SO42-, precipitandolo con un eccesso noto di Ba2+, quindi titolando l’eccesso con EDTA usando porpora di ftaleina a pH 10-11.5 come indicatore metallocromico.

Tra gli indicatori metallo cromici i più usati sono il Nero Eriocromo T (NET) utilizzabile nell’intervallo di pH 6-12 è la muresside. Quest’ultima è utilizzabile a valori di pH maggiori di 12 per  determinazione del calcio in cui   dà un viraggio da rosso a viola . Per la determinazione di Co2+, Cu2+,Ni2+ l’intervallo di pH va da 7 a 11 in cui dà un viraggio da arancio a viola.

Le titolazioni complessometriche trovano un largo utilizzo per la determinazione della durezza delle acque. Generalmente per durezza di un’acqua si intende la concentrazione totale di ioni Ca2+ e Mg2+ presenti nella stessa. Pertanto a pH di circa 10 e usando come indicatore il NET quando tutti gli ioni calcio e magnesio risultano complessati l’indicatore vira da rosa a blu scuro.

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Author: Chimicamo

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