Ácido nitrilotris-(metilen)fosfónico (NTMP) como agente de extracción de cationes metálicos en suelos: estudio teórico y experimental

MARÍA DEL PILAR MORALEJO; SILVIA G. ACEBAL; RICARDO M. FERULLO; NORBERTO J. CASTELLANI

Salta

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

La presencia de distintos agentes complejantes en sistemas naturales puede ejercer tanto efectos favorables como desfavorables. Estos compuestos poseen la acción potencial de alterar la especiación natural de los iones metálicos e influenciar su biodisponibilidad, pero si están en elevadas concentraciones puede conducir a la removilización de cationes de metales pesados presentes en suelos, sedimentos y/o acuíferos (Nowack, 2008). Dentro de esta clase de sustancias, los ácidos fosfónicos desarrollan una efectiva acción complejante ya que existe una elevada tendencia de los grupos fosfónicos (R –PO3H2) a coordinar iones metálicos. Ha sido de significativo interés su aplicación en suelos, debido al uso propuesto de estos agentes complejantes, tanto para la evaluación de los niveles de micronutrientes [Cu(II), Zn(II), Mn(IV) y Fe(III)] en la solución del suelo, como para la remediación de los mismos (Lestan et al., 2008). Los suelos contienen superficies minerales activas y constituyentes orgánicos involucrados en reacciones que afectan la retención de iones metálicos. Por lo tanto, el propósito de este estudio fue analizar el comportamiento de un complejante trifosfónico como extractante de las distintas formas de Zn(II) presentes en suelos. Mediante un procedimiento químico de extracción simple se utilizó el ácido Nitrilotris-(metilen)-fosfónico (NTMP=C3H12NP3O9) como extractante único para la determinación de Zn(II) en suelos agrícolas del Sudoeste de la Provincia de Buenos Aires. El estudio se realizó variando la concentración de agente complejante dentro del rango de pH comprendido entre 5 y 9 unidades y usando dos concentraciones de trabajo. Se utilizó Espectrometría de Absorción Atómica (EAA) para la determinación del elemento. A partir de los resultados obtenidos se observa que el NTMP extrae al catión Zn(II) en todo el rango de pH estudiado, observándose un incremento del nivel de extracción a medida que aumenta la concentración de agente complejante. Los valores obtenidos de Zn(II) oscilan entre 0,5 y 5 ppm. Con la finalidad de analizar las posibles interacciones entre la molécula de NTMP con el catión metálico, se realizaron cálculos químico-cuánticos de las estructuras moleculares de la molécula libre de NTMP y del complejo Zn-NTMP. La estructura más estable de una molécula libre de NTMP es la que presenta dos puentes hidrógeno intramoleculares del tipo PO...H…OP. Cuando se forma el complejo Zn-NTMP, uno de los grupos fosfónicos se orienta de manera tal que el catión se liga con dos grupos P=O, como muestra la figura, estableciéndose además interacciones entre el Zn(II) y el par de electrones sin compartir del átomo de N del grupo nitrilo.