TRABAJO PRACTICO 7

1 FACULTAD DE AGRONOMIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PAMPA

QUIMICA III

TRABAJO PRÁCTICO Nº 7

TITULACIÓN CON AGENTES COMPLEJANTES: Uso del EDTA 1- Introducción La sal disódica del ácido etilendiaminotetraacético conocida como versenato, EDTA, complexón , etc., da complejos solubles (quelatos) con gran número de cationes. El Ca2+

(ac), Mg2+(ac), Zn2+

(ac), Cu2+(ac), Fe2+

(ac), Co2+(ac), Bi3+

(ac), Ni2+(ac), Al 3+

(ac) reaccionan estequiométricamente con EDTA HOOC-CH2)2=NCH2-CH2-N=(CH2-COONa)2, dando complejos en relación 1:1 . Por ej. la estructura molecular del quelato que forma con el Ca2+

(ac) es la siguiente: En estas titulaciones se utilizan indicadores que a su vez son agentes quelantes. Los quelatos que forman los indicadores mencionados son coloreados y difieren del color que tiene el indicador sin reaccionar. La estabilidad del quelato metal-indicador deberá ser menor que la estabilidad del quelato metal-reactivo. Los indicadores que funcionan de este modo se denominan metalcrómicos. La titulación con EDTA de los iones Mg2+

(ac) y Ca2+(ac) se lleva cabo a pH 10

aproximadamente, pues a ese pH son más estables los complejos formados. Cuando la concentración de Cu2+

(ac) es superior a 0,3 mg dm-3 causa interferencia . En este caso se adiciona una pizca de CN-

(ac) o cuando se prepara el indicador se agrega dietilditiocarbamato. DETERMINACION DE CALCIO Y MAGNESIO EN AGUA La titulación con EDTA se aplicará a la determinación del contenido de Ca2+

(ac), Mg2+

(ac) en agua, es decir a la denominada dureza de agua. También se puede aplicar para dosar estas especies químicas en otras muestras que se encuentren en solución. El Ca2+

(ac) y Mg2+(ac)

pueden determinarse conjuntamente titulando una solución que los contenga, con una solución valorada de EDTA, utilizando como indicador Negro de Ericromo T (NET), Eriochromo Black T). Esta sustancia forma a pH 10 con el Mg2+

(ac) un compuesto rojo vinoso, en ausencia de Mg2+

(ac) el color es azul. Si a una solución acuosa conteniendo Ca2+ y Mg2+ se agrega Negro de Eriocromo T, se observa una coloración rojo vinosa, ( previo ajuste de pH), al combinarse con Mg2+ , si se agrega luego solución de EDTA , ésta reacciona primero con el Mg2+ y Ca2+ de la solución, formando los respectivos complejos. Cuando la solución quede libre de Ca2+ y Mg2+, el EDTA reacciona con el Mg2+ del indicador, haciendo que la coloración rojo-vinosa pase a azul, indicando este cambio el punto final de la titulación. De acuerdo al volumen de solución de EDTA gastado se calcula el contenido de Ca2+

(ac) y Mg2+(ac). El Ca2+ puede titularse

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2 directamente con solución de EDTA utilizando calcón carbónico, murexida o calceína como indicador. La sal disódica del ácido etilendiaminotetraácetico se puede representar como Na2H2Y, que en solución acuosa se disocia totalmente(la sal) y con los indicadores metal-crómico y metales alcalino-térreos presenta los siguientes equilibrios: Na2H2Y (ac) 2 Na+ (ac) + H2Y

2-(ac)

Me2+(ac) + Ind(ac ) MeInd2-

(ac)

H2Y

2-(ac) + 2 OH-

(ac) + Mg2+

(ac) MgY2-(ac)

+ 2 H2O H2Y

2-(ac) + 2 OH-

(ac) + Ca2+(ac) CaY2-

(ac) + 2 H2O MeInd(ac) + H2Y

2-(ac) + 2 OH-

(ac)- MeY2-(ac) + 2H2O + Ind(ac)

En la determinación de Ca2+

(ac) se debe regular el pH a 12 o más para evitar las interferencias de iones del grupo II de la tabla periódica. Mg2+

(ac) + 2 OH-(ac) Mg(OH)2(S)

Objetivos: -Que el alumno establezca el nexo con los conceptos teóricos que fundametan la interpretación de los aspectos experimentales. − Que el alumno adquiera hábitos observación, de precisión e interpretación de los resultados obtenidos. − 2 PARTE EXPERIMENTAL 2.1 Material necesario: el común en volumetría.

- *solución acuosa de EDTA 0,005 moles dm-3 (pesar 1,89 g de la sal disódica del ácido etiliendiaminotetraacético p.a. y enrasar en 1 dm3 con agua destilada).

- Buffer de NH3(ac) y NH4Cl(ac): disolver 67,5 g de NH4Cl en 0,570 dm3 de NH3 (ac), agregar 10 g de NaCl y llevar todo a 1 dm3 con agua destilada.

- calcón carbónico: 0,100 g de ác. calcón carbónico + 10 g de K2SO4 p.a. se coloca en un mortero de porcelana y porfirizar hasta obtener una mezcla homogénea; guardar en frasco color caramelo.

- eriocromo T: 1 g de eriocromo T + 40 g de K2SO4 p.a. y se mezclan perfectamente. Conservar en frasco color caramelo.

- solución acuosa de KOH al 10 %.

- solución patrón de Ca2+(ac) 0,005 moles dm-3. Pesar 0,5004 g de CaCO3 p.a.(previamente

secado a 100 - 110ºC), agregar 5 cm3 de HCl(d) hasta solubilizarlo totalmente, calentar para eliminar el CO2(g), dejar enfriar y enrasar con agua destilada. Homogeneizar.

* En condiciones atmosféricas normales el dihidrato tiene un exceso de 0,3- 5% de humedad, respecto a la cantidad estequiométrica. El dihidrato se puede secar a 80ºC durante varios días en una atmósfera de humedad relativa del 50%. 2.2 Valoración del EDTA con solución patrón de Ca2+

(ac)

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3 Procedimiento: Se miden con pipeta aforada 20 cm3 de una solución que contenga 0,005 moles dm-3 de Ca2+ , regular el pH agregando 5 cm3 de KOH al 10 %, agregar indicador calcón carbónico y titular con EDTA desde la bureta. Se debe realizar un duplicado y ambos no deben diferir en más de 0,2 cm3. Calcular el título de la solución de EDTA. M EDTA = VCa2+ x MCa2+ / VEDTA

2.3 Valoración de calcio: Tomar.........cm3 de la muestra colocarlos en un erlenmeyer adecuado, agregar 5 cm3 de solución de KOH al 10 % y una pizca del indicador calcón carbónico. Titular con solución de EDTA hasta que el color rojizo inicial pase a azul. Cálculos: Nº de moles de Ca2+ = VEDTA x MEDTA Arca: 40 Ca2+(g dm-3) = (Nº moles de Ca2+ x 40 g mol-1) / vol.muestra (dm3) 2.4 Valoración de calcio y magnesio Tomar .........cm3 de muestra , colocarlos en un erlenmeyer adecuado, agregar 10 cm3 de buffer y una pizca de ericromo T. Titular con la solución de EDTA, hasta que el color rojizo pase a azul. Cálculos: Nº moles de Ca2+ + Mg2+ = VEDTA x MEDTA (viraje eriocromo) ArMg:24 Nº moles de Mg2+ = Nº moles Mg2+ + Ca2+ - Nº moles Ca2+

Mg2+(g dm-3) = (Nº moles Mg2+ x 24 g mol-1)/ Vol. muestra (dm3) 2.5 Expresar el resultado como dureza total Dureza V(EDTA) x M(EDTA) x 100 g mol-1 CaCO3

(mg dm-3de CaCO3) = ---------------------------------------- x 10 3 mg g-1

vol de muestra (dm3) Siendo V (EDTA) el volumen de EDTA gastado para titular los iones Ca2+ y Mg2+ expresado en dm3. Nota: Para muestras que contengan más de 0,3 mg dm-3 de Cu2+

(ac) o 20 mg dm-3 de Fe3+(ac),

Ni2+(ac), o Co2+

(ac) se agrega por cada 50 cm3de muestra 0,25 mg de NaCN(ac), se homogeneiza y se procede a titular. Comentario: de estos dos cationes el Mg2+ posee efectos catárticos que se potencian en presencia de SO4

2- y Cl-. Un agua de buena calidad debe tener una relación Ca2+ / Mg2+ de 2 o superior a 2 (Astum, 1977). Para obtener esta relación las concentraciones deben expresarse en moles dm-3 o en mmoles. cm-3. Cuando esta proporción está muy desbalanceada se aconseja efectuar aportes incorporando a la dieta sales que contengan calcio y fósforo. La presencia de calcio en el agua atenúa los efectos de los sulfatos, pudiendo precipitar en el tracto digestivo como CaSO4 y ser eliminados con las heces. Agar informa de acuerdo a su

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4 experiencia que los bovinos para carne pueden tolerar hasta 0,5 g dm-3 de Mg2+. En cambio en vacas lecheras se observó un efecto perjudicial cuando consumían aguas que contenían 0,3 g dm-3. Para ovinos el límite sería de 0,6 g dm-3, según comenta el mismo autor.

En general se considera que la concentración del ión Mg en un agua (uso animales mayores) es buena cuando posee menos de 400 ppm; regular entre 400 y 500 y mala si posee más de 500 ppm. En el libro "Aguas y Aguadas" de Bavera et. Al, (2004) citan los siguientes valores guías para el magnesio: para vacas lecheras hasta 0,250 g dm-3; para terneros destetados hasta 0,400 g dm-3 y para vacunos adultos 0,500 g dm-3. Para el ión calcio no se fijan límites en la bibliografía.

Ejercitación

1.1- ¿ Cuál es el significado de la palabra EDTA, puede actuar como ligando exadentado? Mencione otros ligandos polidentados que puedan usarse enlas titulaciones complexometría. 1.2- Definir los términos "anillo quelante", "ión central" y "número de coordinación". 1.3-¿ Por qué son preferibles los ligandos multidentados a los ligandos unidentados en las valoraciones complexométricas?. 1.4-Explique el funcionamiento de los indicadores metalcrómicos. Indique los requisitos que debe cumplir una sustancia para actuar satisfactoriamente como indicador. 2-¿Cuántos mg de CN-

(ac) como NaCN están presentes en 10 g de muestra vegetal en la que HCN(ac) liberado por destilación se valoró con Ag+

(ac) gastándose 20,05 cm3. La solución de Ag+ se preparó pesando 8,125 g de AgNO3(s) y llevándose a 1L. Rta: 94 mg Mr AgNO3 : 169 Mr NaCN :49 3- En un análisis de agua se realizaron las siguientes titulaciones utilizando EDTA 5.10-3 moles dm-3 como titulante :Expresar los contenidos de Ca2+ y Mg2+ en ppm y meq dm-3. 3.1- Midiendo 50 cm3 de muestra y en presencia de calcón carbónico como indicador se gastaron 8 cm3 de EDTA (en que rango de pH se trabaja? y por qué?). 3.2- Midiendo el doble de volumen que en 3.1 y en presencia de NET como indicador se consumieron 20,0 cm3 de EDTA (como se ajusta el pH y por qué?). 3.3- Plantear las ecuaciones correspondientes a los equilibrios que se producen. ArMg: 24 ArCa:40 Rta: 32 ppm 0,8 meq dm-3 de Ca2+ y 4,8 ppm y 0,2 meq dm-3de Mg2+

4.1- Se desea preparar una solución de EDTA tal que 1 cm3 de la misma sea equivalente a 0,001 g de CaCO3 p.a. ¿ Cuál será la molaridad el EDTA ¿Qué masa en g de Na2H2Y . 2H2O (372 g mol-1) deberá pesarse para preparar 1 dm3 de solución? Rta: 0,01 mol dm3 ; 3,7224 g 4.2-Las soluciones de EDTA deben conservarse en envases de.................................bedido a que ..... 5- Si Ud. está titulando iones Ca2+

(ac) y Mg2+ (ac) y en la muestra hay iones Cu2+

(ac) ¿ Qué reacción

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5 puede darse? En caso afirmativo como disminuye esta interferencia?.(Se supone que utiliza EDTA como titulante). 6-Para determinar la dureza total de una muestra de agua se miden 200 cm3 que consumen 13,75 cm3 de solución 0,0195 moldm-3 de EDTA. Calcular la dureza en ppm de CaCO3 y en grados franceses y alemanes. 1 grado francés (ºF) de dureza equivale a 10 mg dm-3 de CaCO3 1 grado alemán (ºA) de dureza equivale a 10 mg dm-3 de CaO Rta: 134 ppm CaCO3; 13,4 ºF; 7,5 ºA

7- Una muestra de orina recogida durante 24 h se diluyó a 2 dm3. Después de tamponar a pH 10, una alícuota de 10,0 mL consumió en su valoración 26,80 mL de EDTA 0,0035 moles dm-3. Se precipitó el ión calcio de una segunda alícuota de 10,00 mL, en forma de CaC2O4(s), se redisolvió en ácido y se valorá con 13,60 mL de la disolución de EDTA. Suponiendo que son normales de 15 a 300 mg de magnesio y de 50 a 400 mg de calcio por día¿ está dentro de estos límites la muestra analizada? ArMg: 24 Ar Ca:40

Rta: Contenido de Mg y Ca 221 mg día-1 y 380 mg día-1 respectivamente (ambos son valores normales) BIBLIOGRAFIA

� Hammerly, J.A.; Marracino, J.M. y Piagentini, R.O. 1984. Curso de Química Analítica. Ateneo. 1006 p.

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