Determinación espectrofotométrica de la constante de estabilidad de un complejo: Uso de métodos computacionales.

GABRIELA A. IBAÑEZ; SERGIO H. ALARCÓN; GRACIELA M. ESCANDAR; ALEJANDRO C. OLIVIERI

Santa Fe

Congreso; 4tas Jornadas Nacionales y 1eras Jornadas Internacionales de Enseñanza Universitaria de la Química.; 1999

Asociación Química Argentina

Las constantes de equilibrio asociadas a la formación de complejos entre iones metálicos y la forma mas básica de un ligando se denominan constantes de estabilidad o de formación y determinan la capacidad de un ligando de coordinar con iones metálicos. Los primeros estudios cuantitativos consistieron en la obtención de constantes de formación globales y constantes parciales involucrando complejos monodentados. En ambos casos las constantes se calculaban a partir de ciertas simplificaciones. En la década de los 40´ se realizaron tratamientos algebraicos exactos de los datos experimentales para obtener constantes de equilibrio. A partir de los setenta la disponibilidad de computadoras ha cambiado y acelerado los métodos de cálculo de constantes de estabilidad a partir de datos de equilibro, de manera que en la actualidad se pueden evaluar de forma relativamente sencilla sistemas complejos sin necesidad de aproximaciones. Existen diferentes técnicas experimentales que pueden ser utilizadas para determinar, con un grado de exactitud razonable la concentración de al menos una de las especies que participan del equilibrio químico. Este valor, junto con el conocimiento de la concentración analítica de todos los componentes de la solución experimental, permite determinar las concentraciones de las especies remanentes y así, el valor de la constante de equilibro. La potenciometría y la espectrofotometría de absorción son algunas de las técnicas más comúnmente utilizadas en tales mediciones. En el presente trabajo se presenta un práctico de laboratorio que se realiza desde 1997 en la asignatura Química Analítica II de las carreras de grado de Bioquímica, Farmacia, Licenciatura en Biotecnología y Licenciatura en Química. El práctico consiste en la determinación de la constante de estabilidad (P) del complejo entre Fe3+ y fenol. El fenol reacciona con Fe3+  para formar un complejo1:1, de acuerdo a la siguiente reacción:   PhO-+ Fe3+  ↔ (PhO.Fe)2+               b= [(PhO.Fe)2+]/[PhO-][ Fe3+]    Sin embargo la reacción de complejamiento es pH dependiente por lo tanto la reacción global es:   PhOH + Fe3+  ↔ (PhO.Fe)2+ + H+       KT = [(PhO.Fe)2+][H+]/[PhOH] [Fe3+] = Ka. b  (1)   Para obtener el valor de la constante (b) debemos conocer la concentración de todas las especies intervinientes. A 550 nm el complejo presenta un máximo de absorción mientras que hierro y fenol no absorben. Por lo tanto la absorbancia a 550 nm va a estar dada por:   A = ec.b.[ (PhO.Fe)2+]                                                                                                      (2)   de donde puede calcularse la concentración de complejo. Las concentraciones de hierro y fenol pueden obtenerse a partir de las ecuaciones de balances de masa (BM). Reemplazando en 1 las concentraciones obtenidas de los BM, y la ec. 2, y reordenando se obtiene la siguiente expresión:   (b.Ka).A2550 ?{[H+] + (CaFenol + CaHierro). b.Ka. ec}A550 + CaFenol.CaHierro. b.Ka. ec = O   (3) En la ecuación las incógnitas son b y el ec del complejo. Si la constante de formación del complejo es grande, puede estimarse el ec a partir de soluciones donde existe un gran exceso de ligando. A partir de los valores obtenidos de una titulación espectrofotométrica, graficando A550 vs [H+]), puede determinarse el valor de b por medio de un ajuste por regresión no lineal de la ec. 3. Otra alternativa que permite obtener no sólo el valor de b sino también el ec es utilizar programas específicos de cálculos que no requieren definir las ecuaciones de los sistemas propuestos como en el caso anterior. En el laboratorio se utiliza el programa EPSILON.