L' EDTA ovvero l'acido etilendiamminotetraacetico, è un acido poli amminocarbossilico incolore e solubile in acqua.
La sua base coniugata è l'etilendiamminotetracetato, agente chelante esadentato che ha quindi la capacità di “sequestrare” ioni metallici quali Ca2+, Mg2+ e Fe3+.
L'EDTA è un agente chelante versatile potendo formare quattro o sei legami con lo ione metallico ed è usato frequentemente nei saponi e nei detergenti in quanto forma complessi sia con lo ione Ca2+ che con lo ione Mg2+ che sono presenti nelle acque dure e che possono limitare la loro azione. L'EDTA si lega ad essi prevenendo qualunque interferenza.
L'uso dell'EDTA quale agente complessante è dovuto al fatto che esso forma complessi con i cationi in rapporto di 1:1 a prescindere dal numero di ossidazione dello ione.
Equilibri
Detto M il metallo e H2Y2- l'anione del sale disodico si ha:
M2+ + H2Y2- ⇄ MY2- + 2 H+
M3+ + H2Y2- ⇄ MY– + 2 H+
M4+ + H2Y2- ⇄ MY+ 2 H+
A causa della presenza di quattro gruppi carbossilici in acqua l'EDTA dà luogo a quattro equilibri di dissociazione:
H4Y ⇄ H3Y– + H+
H3Y– ⇄ H2Y2- + H+
H2Y2- ⇄ HY3- + H+
HY3- ⇄ Y4- + H+
Dove Y4- rappresenta la forma totalmente deprotonata dell'acido etilendiamminotetraacetico. Questi equilibri sono regolati da quattro costanti: pKa1 = 2.0, pKa2 = 2.67, pKa3 = 6.16 e pKa4 = 10.26.
Pertanto la forza e la stabilità dei complessi formati è dipendente dal pH. Poiché il potere complessante di Y4- è molto elevato si preferisce operare a valori di pH basici infatti a valori di pH minori, quando [Y4-] è bassa la costante di stabilità dei complessi è minore. Si opera in genere in soluzioni tamponate a un valore di pH per il quale il complesso è stabile e per le titolazioni complessometriche a valori in cui il cambiamento di colore dell'indicatore appare più evidente.
L'equazione generale per la formazione di un complesso 1:1 è:
M + Y ⇄ MY
Dove M è lo ione metallico e Y è l'agente chelante. La costante di formazione è data da:
K = [MY]/[M][Y]
Stante la struttura dell'EDTA esso ha 4 gruppi carbossilati –COO– e 2 gruppi amminici che fungono da elettrondonatori e pertanto il complesso risultante a forma di gabbia è particolarmente stabile.
Siti di coordinazione
Il numero dei siti di coordinazione dipende dalle dimensioni dello ione metallico sebbene tutti i complessi metallo-EDTA hanno una stechiometria di 1:1 come, ad esempio, la complessazione dello ione cadmio con EDTA:
Cd2+ + H4Y ⇄ CdH2Y + 2 HCl
La costante di formazione relative a questo equilibrio
Kf = [CdY2-]/[Cd2+][Y4-]
è pari a 2.9 ∙ 1016 e ciò indica che l'equilibrio è spostato verso destra.
Oltre alle proprietà di legante l'EDTA è un acido debole: la forma totalmente protonata dell'EDTA ovvero H6Y2+ è un acido debole esaprotico con pKa pari a:
pKa1 = 0.0; pKa2= 1.5; pKa3 = 2.0; pKa4 = 2.68; pKa5 = 6.11 e pKa6 = 10.17
I primi quattro valori sono relativi ai protoni carbossilici mentre gli ultimi due valori sono relativi ai protoni legati all'azoto. Da tali valori si evince che Y4- diventa la forma predominante a valori di pH maggiori di 10.17.
