Predicción de la composición fraccional y construcción de diagramas de zonas de predominancia de especies en solución

S.E. COLLINS, A.L. BONIVARDI

Rosario, Argentina

Congreso; I Jornadas Nacionales de la Asociación Argentina de Químicos Analíticos; 2001

Asociación Argentina de Químicos Analíticos

La determinación de la composición fraccional de especies iónicas en equilibrio con agentes complejantes/quelantes y la construcción de diagramas de zonas de predominancia (DZP), constituyen un conocimiento importante en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la química analítica. Dada su utilidad en campos tales como la geoquímica, química ambiental, entre otros, resulta esencial el empleo de herramientas computacionales sencillas que permitan realizar ese proceso desde los primeros años universitarios. En este trabajo se reportan los resultados obtenidos mediante la utilización de un software comercial de bajo costo, Mathcad® 7 Professional. Este utiliza notación simbólica real, sin recurrir a conocimientos de lenguajes de programación, permitiendo concentrase en aspectos conceptuales de la química involucrada. Se eligió como sistema modelo In3+/OH-/Cl- dado el impacto ambiental del In debido a su empleo en la fabicación de materiales semiconductores aplicados en circuitos integrados y diodos lasers. Se comparan tres métodos de construcción de DZP para la especiación de In3+ a fuerza iónica constante: i) el método clásico descripto por J. N. Butller (en "Ionic Equilibrium: A Mathematical Approach"), ii) el método del grupo de A. Rojas-Hernández et al. (en artículos del J. Chem. Educ. y Anal. Chim. Acta) empleando el concepto de concentraciones condicionales, y iii) el método de resolución completa a partir de los equilibrios termodinánicos y los balances de masa y carga. En este último método se utilizó álgebra matricial para la resolución de las ecuaciones linealizadas de los equilibrios termodinámicos, y el método iterativo de Levenberg-Marquart (algoritmo MiniPack) para la resolución del sistema de ecuaciones no-lineales derivado. Los dos primeros métodos arrojaron similares DZPs en función del pH y pCl, notándose su diferencia sólo si el interés se centra en concentraciones condicionales. Por su parte, el tercer método permitió la confección de gráficos tridimensionales de las fracciones molares para cada una de las especies en función de las variable seleccionadas, y la construcción de diagramas DZP.