Determinação da Dureza da água

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Segundo Brown e Lemay (2005), a formação das ligações metal-ligante podem afetar profundamente as propriedades físicas e químicas dos íons metálicos. Os complexos são compostos completamente diferentes, se comparado aos seus formadores. Os complexos apresentam cores que diferem totalmente de seus íons metálicos, e sua formação pode alterar também a capacidade de oxidação ou redução.

Dizemos que o íon metálico possui duas valências, sendo elas a primeira valência e a segunda valência. A primeira valência é entendida como o número de oxidação (NOX) do metal, e a segunda valência representa o número de átomos diretamente ligado ao íon metálico, e é chamada também de número de coordenação. Os números de coordenação mais comuns são 2, 4 e 6. Os complexos podem ser catiônicos, aniônicos ou neutros, e estas definições dependem da carga total do complexo. Os metais como o cobre (II), podem formar complexos dos três tipos citados acima, dependendo do ligante com que se encontra coordenado (BROWN e LEMAY, 2005; SKOOG et al, 2006).

Um ligante pode ter mais de um átomo com elétrons livres, porém o átomo doador é aquele que se encontra ligado diretamente ao íon metálico. Alguns íons metálicos apresentam número de coordenação constante, porém outros apresentam variações na quantia de átomos dadores que podem acomodar ao seu redor. O número de ligantes em um íon metálico é influenciado pelo tamanho do ligante, e pelo tamanho do íon. Quanto maior o raio atômico do metal, mais ligantes ele pode acomodar, assim como menor o tamanho dos ligantes ao redor deste mesmo íon, mais ligações podem ocorrer (BROWN e LEMAY, 2005).

Os ligantes que possuem apenas um átomo doador, como por exemplo, a amônia, são chamados de ligantes monodentados ou unidentados (dente único), porém é possível que em uma mesma molécula estejam presentes mais átomos doadores de elétrons. Um ligante que possuiu mais átomos doadores pode ligar-se simultaneamente ao íon, ocupando assim mais sítios de coordenação. Ligantes com mais átomos doadores são chamados de polidentados (muitas dentadas). Como parecem agarrar o metal entre um átomo e outro, os ligantes polidentados são conhecidos também como agentes quelantes, que deriva do grego, cujo significado é “garra”. Em geral os agentes quelantes formam complexos mais estáveis com os íons metálicos (BROWN e LEMAY, 2005; SKOOG et al, 2006).

Segundo Vogel (2013), as espécies complexas não contêm mais do que um íon metálico, mas, em condições adequadas, é possível a formação de complexos chamados de binucleares, que são complexos com dois íons metálicos, ou até mesmo complexos polinucleares, que contém mais de dois íons metálicos. A formação de complexos binucleares e polinucleares é favorecida por concentrações elevadas do íon metálico. Se o metal estiver presente em baixas quantidades, a formação desses complexos com mais de um núcleo é pouco provável.

A estabilidade termodinâmica de uma espécie é a medida da extensão de sua formação, em determinadas condições, a partir de outras espécies, quando o sistema atinge o equilíbrio. Considerando um metal M em solução juntamente com um ligante monodentado L, a reação de complexação pode ser descrita como:

[pic 1]

Como as reações de complexação ocorrem em etapas, a reação a cima é seguida por outras reações:

[pic 2][pic 3][pic 4]

Assim as constantes de equilíbrio para as reações são respectivamente:

[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Essas constantes são denominadas constantes de estabilidade parciais. Uma forma alternativa e simplificada de representar a constante de formação dos complexos é:

[pic 9]

Onde podemos representar a constante de equilíbrio como:

[pic 10]

Kf representa a constante de formação do complexo. A seletividade de um ligante sobre diversos íons metálicos se refere sobre a estabilidade do complexo formado. Quando maior for a estabilidade do complexo que se forma, maior será a constante de formação (Kf), assim se compararmos os complexos que um ligante L pode formar com dois íons distintos M1 e M2, o composto formado em maior quantidade será aquele que possuir a maior constante de formação metal-ligante. O conhecimento sobre as constantes de estabilidade em química analítica é de suma importância, uma vez que elas nos dão informações sobre a concentração de várias espécies formadas durante uma análise (SKOOG et al, 2006; VOGEL, 2013).

3.2-Titulações Complexométricas

A formação de complexos é muito útil em química analítica, destacando as titulações complexométricas. Nestas titulações um íon metálico reage com um ligante para formar um complexo, sobre a presença de um indicador adequado, o qual indica o ponto final da titulação. O principal objetivo de uma titulação complexométrica é a determinação de íons metálicos (SKOOG et al, 2006; VOGEL, 2013).

Geralmente em análises volumétricas envolvendo reações de complexação, o metal é o analito, enquanto a solução contendo o ligante é o titulante, porém o contrario pode ser verdadeiro. Os ligantes mais simples são unidentados, os quais formam complexos de baixa estabilidade, e isto pode atrapalhar na detecção do ponto final da titulação, por este fato, em titulações por complexação são empregados titulantes polidentados, mais especificamente, aqueles que possuem quatro ou seis grupos doadores, ou seja, os agentes quelantes. Além da estabilidade do complexo formado a partir de um ligante multidentado ser maior se comparado a um ligante monodentado, a outro fator que faz com que eles sejam usados como titulantes, os ligantes multidentados reagem com os íons em uma única etapa (SKOOG et al, 2006; VOGEL, 2013).

A maioria dos agentes complexantes são orgânicos, devido a sua sensibilidade inerente e seletividade potencial em reagir com íons metálicos. Os reagentes orgânicos mais úteis são aqueles que formam complexos tipo quelato com os íons metálicos. Outra aplicação importante dos agentes quelantes orgânicos é na sua utilização como agentes mascarantes. Os agentes mascarantes são também ligantes, os quais formam complexos muito estáveis com metais que são considerados interferentes em uma análise. Esses metais interferentes, na ausência do agente mascarante,