Complessometria

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(1)ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. COMPLESSOMETRIA.

(2) 2. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. TITOLAZIONI CON FORMAZIONE DI COMPLESSI. Un complesso, o composto di coordinazione, è un composto chimico in cui un atomo (o ione) forma un numero di legami superiore al suo n. di ossidazione Nelle reazioni di complessazione, i leganti (o ligandi) sono specie elettron-donatrici (basi di Lewis), e formano legami covalenti dativi (legame coordinativo) con un atomo centrale (acido di Lewis, in genere ione positivo): Mz+ + nL = [MLn]z+ Il numero di legami covalenti dativi formati da un catione (n nella reazione qui sopra) viene chiamato numero di coordinazione (n>ox). Dato che i leganti possono essere molecole neutre (NH3, H2O, ecc.) o ioni negativi (CN-, Cl-, SO42-, ecc.) le specie complesse in soluzione possono essere neutre: Cu(NH2CH2COO)2, possedere una carica positiva (Ag(NH3)2+, FeCN2+, ecc.) o negativa [Ag(NH3)Br2]-, Fe(CN)64-,2 Cd(OOCH)3-, ecc.)..

(3) 3. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. NOMENCLATURA Ag+ + 2 NH3 = [Ag(NH3)2]+. complesso positivo, diaminoargento. Fe3+ + 6CN- = [Fe(CN)6]3-. complesso negativo, esacianoferrato (III). [Cr(NH3)2(SCN)4]-. diaminotetratiociano cromato (III). Per specie neutre il complesso prende il nome del sale corrispondente Leganti importanti: H2O: acquo; NH3: amino; OH-: idrossi; CN-: ciano; SCN-: tiociano; Cl-: cloro; etc.. Spesso l’acqua viene omessa dalla struttura es: FeSCN++ in realtà è [Fe(H2O)5SCN]++. 3.

(4) 4. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Dissoluzione di precipitati mediante complessazione Un precipitato può essere solubilizzato mediante complessazione. Il caso più semplice è quello in cui un precipitato MX viene dissolto mediante aggiunta di un complessante L. L'esempio classico è quello della dissoluzione del cloruro di argento in ambiente ammoniacale AgCls + 2 NH3 = Ag(NH3)2+ + ClLa formazione delle specie complesse rende possibile la dissoluzione di ulteriori quote di precipitato. La beuta usata per titolare i cloruri non può essere lavata per bene con acqua distillata: il cloruro di argento residuo, aderente alle sue pareti, è un sale molto insolubile. Si può facilitarne la dissoluzione aggiungendo pochi millilitri di ammoniaca diluita: la formazione del complesso Ag(NH3)2+ aumenta la solubilità al punto da permettere la perfetta pulizia della beuta, che può essere usata per una nuova titolazione. 4.

(5) 5. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Titolazioni con acidi poliamminocarbossilici I leganti finora considerati (NH3, Cl-, CN-, CH3COO-, ecc.), possono formare un solo legame coordinativo e vengono quindi definiti monodentati. Esistono leganti che avendo a disposizione più doppietti elettronici possono formare più di un legame e vengono definiti quindi bidentati, tridentati, tetradentati, ...,polidentati. I complessi formati da leganti polidentati vengono anche chiamati chelati (dal vocabolo greco indicante le chele dei granchi) e sono caratterizzati da una stabilità particolarmente elevata, spiegabile sia in termini entropici (quando un legante multidentato forma un primo legame con uno ione metallico i successivi doppietti utilizzabili per formare altri legami sono anch'essi vicini allo ione metallico) che entalpici: la formazione di anelli pentatomici multipli aventi elevata stabilità. Etilendiammina (EN) (n = 2). H2N-CH2-CH2-NH2. diammino-dietilammina (DEN) (n = 3) H2N-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2 ac. nitrilo-triacetico (NTA) (n = 4). (HOOC-CH2)3N. ac. etilen-diammino-tetra-acetico (EDTA) (n = 6) (HOOC-CH2)2N-CH2-CH2-N(CH2-COOH)2 5.

(6) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. ACIDO. Struttura delle forme protonate dell’EDTA. pH Ka1= 1.02x10-2 Ka2= 2.14x10-3 Ka3= 6.92x10-7 Ka4= 5.5x10-11. BASE.

(7) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 7. H4Y = H3Y- + H+. pK1 = 2,01. H3Y- = H2Y2- + H+. pK2 = 2,75. H2Y2- = HY3- + H+. pK3 = 6,24. HY3- = Y4- + H+. pK4 = 10,3. L’EDTA ha 4 costanti di dissociazione acide. Tra queste, pK1 e pK2 sono molto simili perché la distanza tra i primi due gruppi carbossilici che si dissociano è notevole.. L’ac. libero, H4Y, ed il sale sodico possono diidrato, Na2H2Y.2H2O, essere usati come standard primari dopo essiccamento (a temperature dell’ordine di 130-145°C e di 80°C, rispettivamente). 7.

(8) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. CHELOMETRIA: ASPETTI TEORICI: i chelanti saturano la sfera di coordinazione degli ioni metallici a cui si legano in uno stadio singolo e con un rapporto stechiometrico ben definito, di solito 1:1 Chelante multidentato (legante esadentato) acido etilendiamino-tetra-acetico (EDTA) CaY2H4Y. M2+ +. Y4-. '. MY2-. K = [MY2-] / ( [M2+][Y4-] ). Metallo. logKstab. Metallo. logKstab. Metallo. logKstab. Na+ Li+ Ba2+ Mg2+ Ca2+ Mn2+. 1.8 2.9 7.8 8.7 10.7 13.8. Fe2+ Ce3+ Co2+ Al3+ Cd2+ Zn2+. 14.3 15.9 16.3 16.4 16.5 16.6. Pb2+ Ni2+ Cu2+ Hg2+ Cr3+ Fe3+. 18.1 18.7 18.8 21.8 24.0 25.1.

(9) 9. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. H6Y2+ = H5Y+ + H+ pK1 = 0,0 H5Y+ = H4Y + H+. pK2 = 1,5. H4Y = H3Y- + H+. pK3 = 2,01. H3Y- = H2Y2- + H+. pK = 2,75. H2Y2- = HY3- + H+. pK5 = 6,24. HY3- = Y4- + H+. pK6 = 10,3. L’ac. libero, H4Y, ed il sale sodico diidrato, Na2H2Y.2H2O, possono essere usati come standard primari dopo essiccamento (a temperature dell’ordine di 130-145°C e di 80°C, rispettivamente)..

(10) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Complesso EDTA con ioni metallici L’EDTA è il chelante di scelta nelle titolazioni complessometriche per i seguenti motivi: - forma chelati con tutti i cationi (eccetto metalli alcalini) - la maggior parte dei chelati è stabile (struttura a gabbia del chelato). Mn+ + Y4- ' MY (n-4)+ Ag+ + Y4- ' AgY 3Al3+ + Y4- ' AlY Costante stabilità EDTA-metallo (logKstab). Struttura complesso chelato metallo/EDTA. NB: la K si riferisce all’equilibrio che coinvolge la specie Y4-.

(11) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Calcoli di equilibrio relativi all’EDTA. Mn+. +. Y4- '. MY. (n-4)+. Kstabilità =. [MY (n-4)+] [Mn+] [Y4-]. La Kequilibrio effettiva dipende non solo dalla Kstabilità ma anche dalla temperatura e dal mezzo in cui si opera la titolazione ed in particolare dal pH (α) e dalla presenza di altri complessanti (β). Kstabilità. Kequilibrio = β = [H4Y] + [H3Y-] + [H2Y2-] + [HY3- ]+ [Y4-]. α β •. Influenza del pH: α Considerando le diverse specie cariche di EDTA, si definisce α per ciascuna specie la frazione di EDTA presente in quella forma. α Y4- =. [Y4-] [EDTA]. [Y4-] = [EDTA] α Y4-. [EDTA]= la somma di tutte le specie di EDTA in forma libera Quindi alfa è la frazione molare della specie x nella soluzione.

(12) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Curva di composizione delle specie in soluzione. α Y4- =. [S] [EDTA]. Mn+ + Y4- ' MY (n-4)+. costante formazione Condizionale è la costante solo al pH per il quale α Y4- e’ applicabile. Kformazione =. [MY (n-4)+] [Mn+] [EDTA] α Y4-. K’formazione = Kformazione α Y4- =. [MY (n-4)+] [Mn+] [EDTA].

(13) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. H4Y ' H3Y- + H+ H3Y- ' H2Y2- + H+ H2Y2-. '. HY3-. +. H+. HY3- ' Y4- + H+. Ka1 =. [H+] [H3Y-] [H4Y]. Ka2 =. [H+] [H2Y2-] [H3Y-]. Ka3 =. [H+] [HY3-] [H2Y2-]. Ka4 =. [H+] [Y4-] [HY3-]. β = [H4Y]+ [H3Y-] + [H2Y2-] + [HY3-] + [Y4-] β = [H4Y] +. Ka1 [H4Y] [H]+. +. Ka2 [H3Y-] [H]+. +. Ka3 [H2Y2-] [H]+. [1]. +. Ka4 [HY3-] [H]+. [2].

(14) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. K [H Y] β = [H4Y] + a1 4 [H]+. +. Ka2 [H3Y-] [H]+. +. Ka3 [H2Y2-] [H]+. +. Ka4 [HY3-]. [2]. [H]+. Esprimendo in funzione di [Y4-] e [H+] HY3-. '. Y4-. +. H+. Ka4 =. H2Y2- ' HY3- + H+ Ka3 = H3Y-. '. H4Y '. H2Y2-. H3Y-. +. H+. Ka2 =. [H+] [Y4-] [HY3-]. +] [Y4-] [H [HY3-] = Ka4. [H+] [HY3-] [H2Y2-]. [H2Y2-]. [3] [H+]2[Y4-] Ka3 Ka4. [4]. [H+] [H2Y2-] [H+] [H2Y2-] [H+]3[Y4-] [H3Y ] = = [H3Y -] Ka2 Ka3 Ka4 Ka2. [5]. [H+] [HY3-] = = Ka3. +] [H Y-] [H+]4[Y4-] [H+] [H3Y-] [H 3 + Ka1 = [H4Y] = [6] = Ka1 Ka2 Ka3 Ka4 Ka1 [H4Y] β = [H4Y]+ [H3Y-] + [H2Y2-] + [HY3-] + [Y4-] [1]. H+. [H+]4[Y4-] [H+]2[Y4-] [H+]3[Y4-] + β= + Ka3 Ka4 Ka1 Ka2 Ka3 Ka4 Ka2 Ka3 Ka4. [H+] [Y4-] + Ka4. + [Y4-]. [7].

(15) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. [H+]4[Y4-] [H+]2[Y4-] [H+]3[Y4-] + β= + Ka3 Ka4 Ka1 Ka2 Ka3 Ka4 Ka2 Ka3 Ka4. 1. (K. β=. α. a1 Ka2. ) [H ] [Y ] + K + 4. Ka3 Ka4. 4-. a1 [H. +]3[Y4-] +. [H+] [Y4-] + Ka4. + [Y4-]. Ka1 Ka2 [H+]2[Y4-]. [7]. [8]. + Ka1 Ka2 Ka3 [H+] [Y4-] + Ka1 Ka2 Ka3Ka4[Y4-]. Ka1 Ka2 Ka3 Ka4. Y4Y. = 4-. = β. [H+]4 Ka1 [H+]3 + Ka1 Ka2 [H+]2 + Ka1 Ka2 Ka3 [H+] + Ka1 Ka2 Ka3Ka4. β = [EDTA]. [9].

(16) Impiego della costante di formazione condizionale. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Calcolare la concentrazione di Ca2+ libero in una soluzione di CaY2- 0.1 M a pH 10 e a pH 6 La reazione di formazione del complesso è la seguente: Ca2+ + EDTA ' CaY2Determinando α. Y4-. Kf= 4.9x1010. come descritto si calcolano le costanti di formazione condizionale. K’formazione = Kformazione α Y4K’f= (0.36)(4.9 x 1010) = 1.8 x1010 K’f= (2.3X10-5)(4.9 x 1010) = 1.1 x106. A pH = 10 A pH = 6. Ca2+ + EDTA x. Concentrazioni all’equilibrio. [CaY2-]. = [Ca2+] [EDTA]. 0.1 - x x2. '. x. CaY20.1 - x. a pH = 10 K’f= 1.8 x1010 a pH = 6 K’f= 1.1 x106. Calcolando il valore di x (=[Ca2+]), si trova [Ca2+]= 2.4x10-6 M (pH=10) e 3.0x10-4 M a pH 6.

(17) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Il complesso metallo-EDTA diventa meno stabile al diminuire del valore del pH Al diminuire del pH la K di equilibrio si riduce e la reazione di fatto giunge meno a “completamento”.

(18) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 18. i Diagramma delle frazioni dell’EDTA ( diagrammi di distribuzione). αi = Ci/CY CY = [H4Y] + [H3Y-] + [H2Y2-] + [HY3-] + [Y4-]. A coordinare è solo lo ione Y4-. L'EDTA forma complessi molto stabili in rapporto stechiometrico 1:1 con numerosi ioni, tra i quali Ba2+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Hg2+, Mg2+, Mn2+, Ni2+, Sr2+, ecc. La struttura di un generico complesso metallo-EDTA è schematizzata qui di fianco:. 18.

(19) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 19. L'effettiva disponibilità dei doppietti elettronici necessari per i legami di coordinazione dipende dal grado di dissociazione dei gruppi acidi e quindi dal pH.. La frazione α4 tende a 1 per valori alti di pH. Purtroppo non è sempre possibile effettuare le titolazioni con EDTA a pH molto basici, in quanto si può avere la precipitazione di ioni metallici come idrossidi. In una soluzione 0,1 M di Mg2+ la precipitazione dell'idrossido inizia a pH circa uguale a 9 (valore ottenuto considerando il relativo prodotto di solubilità), ma in una soluzione 0,1 M di Fe3+ la precipitazione avviene già a pH = 1,3.. α4 =. [ Y] CY. CY = [H4Y] + [H3Y-] + [H2Y2-] + [HY3- ]+ [Y4-]. 19.

(20) Equilibri durante la reazione di complessazione ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. M2+ +. Y4-. '. MY2-. K = [MY2-] / ( [M2+][Y4-] ). ¾effetto del pH Y4- + nH+ ' HnYn-4 ¾formazione di altri complessi M2+ + mZ ' MZm2+ ¾formazione di altri chelati MY2- ' HMY- , MYOH-, MYNH32-. Es: per titolare il Mg2+ si puo’ operare a pH 10 ma non a pH 5 minimo valore per titolare.

(21) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Spesso le titolazioni Me-EDTA vengono effettuate in presenza di agenti complessanti ausiliari che agendo come tamponi ad un determinato pH, impediscono la precipitazione dell’idrossi o dell’ossido del metallo. Questi reagenti mantengono gli ioni metallici in soluzione senza interferire con l’equilibrio Me-EDTA Agenti complessanti ausiliari Un agente complessante ausiliario permette la titolazione di molti metalli con EDTA anche in soluzioni alcaline Un agente complessante ausiliario lega il metallo in modo sufficientemente forte da prevenire la precipitazione dell’idrossido, ma anche in modo sufficientemente debole da rilasciare il metallo quando viene aggiunto EDTA (es. titolazione di Zn2+ in tampone ammoniacale).. Cu(OH)2 + 4 NH3 Æ Cu(NH3)42+ + 2OHLa stabilità del complesso Cu(NH3)42+ è tale da spostare l’equilibrio decisamente a destra. Un tampone ammoniacale garantisce anche un pH utile per la titolazione con EDTA..

(22) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 22. Interferenze-Agenti mascheranti Con il metodo complessometrico, vengono titolati tutti i cationi bivalenti presenti in un'acqua oltre a ferro e alluminio. Nella determinazione di calcio e magnesio interferiscono quindi tutti gli altri cationi bivalenti, che però nelle acque naturali in genere sono presenti in concentrazioni molto basse. Per eliminare l'interferenza di alcuni di questi cationi, si deve aggiungere KCN oppure Na2S o anche idrossilammina. Questi agenti sono detti agenti mascheranti. Per esempio lo ione cianuro permette la titolazione di Mg e Ca in presenza di Cd, Co, Cu, Ni, Zn, e Pd in quanto forma con essi complessi più stabili dei corrispondenti con EDTA.. 22.

(23) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Determinazione del punto finale in chelometria La determinazione del punto finale viene di solito rivelata con indicatori metallo-cromici (formano chelati colorati già alla conc. pari a 10-7M) o mediante metodi strumentali sensibili alla conc. del metallo libero. L’indicatore deve soddisfare i seguenti requisiti: - deve dare una reazione cromatica netta e sensibile - deve dare un complesso abbastanza stabile con il metallo ma meno stabile di quello EDTA-metallo - deve dare una reazione rapida con il metallo. M + In ' M-In Colore A. Colore B. M-In + EDTA ' EDTA-M + In. Kstabilità M-In=. [M-In] [M][In]. e Kstab EDTA-M. L’indicatore ottimale soddisfa i seguenti requisiti:. ≥ 105. Kstab M-Ind. = 104.

(24) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. CURVA DI TITOLAZIONE PRIMA DEL P.E.: si osserva il colore del complesso metallo-indicatore DOPO IL PE: l’EDTA sposta l’indicatore provocando un cambiamento di colore Sono indicatori acido-base e cambiano colore con la perdita di H+. Ognuno ha un proprio pH di lavoro.

(25) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 25. Curve di titolazione di 30 mL di una soluzione 0,005 M di ioni calcio e di 50 mL di una soluzione 0,005 M di ioni magnesio con EDTA 0,01 M in presenza di NET(nero eriocromo T) a pH 10. Il salto di pM al p.e. è tanto maggiore quanto maggiore è la costante condizionale. [MY ] ' K MY = α 4K MY = [M] ⋅ C Y. Ovviamente esistono molti altri indicatori metallocromici..

(26) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Indicatori metallocromici:coloranti organici •reazione cromatica deve essere sensibile e rapida e selettiva •Kindicatore-catione < KEDTA-catione = il complesso tra analita e indicatore deve essere meno stabile di quello formato tra analita e titolante. •Il contrasto di colore tra indicatore libero ed quello complessato con il metallo deve essere facilmente rilevabile. •Il complesso indicatore-metallo si deve formare in prossimità del punto equivalente cioè quando la concentrazione di ioni metallici è molto piccola •La reazione tra metallo ed indicatore deve essere rapida e reversibile e deve verificarsi al pH in cui si opera la titolazione.

(27) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 27. Nelle titolazioni complessometriche l'individuazione del punto di arresto può essere effettuata mediante uso dei cosiddetti indicatori metallocromici. Questi, come l'EDTA, sono acidi poliprotici in grado di formare chelati con l'analita in esame, e sono caratterizzati dal fatto che, in opportune condizioni di pH, l'indicatore libero e quello legato al metallo hanno diversa colorazione. L'indicatore metallocromico più noto, il nero eriocromo T (NET o EBT, dall'inglese Erio-Black T) e' un acido triprotico, H3In (pK1 = 3,9, pK2 = 6,4 e pK3 = 11,5). Nell'intervallo di pH utile ai fini delle titolazioni con EDTA (5 < pH < 13) esistono le specie H2In-, HIn2- e In3-, di colore rosso, blu e arancione, rispettivamente. Es: complesso Mg2+-NET è rosso a pH<10 la formazione del complesso non è completa A pH tamponato 10 ho viraggio da rosso a blu Si evita di superare pH 11 altrimenti il viraggio è da rosso ad arancione e si vede poco..

(28) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. NERO ERIOCROMO T = NET Rosso < pH 6 - Blu - pH 12 > Arancio. pH ottimale di lavoro è 10, si opera In tampone ammoniacale. Nero mordente C20H12N3NaO7S. (Mr 461,4).1056800. [1787-61-7]. Schultz No. 241. Colour Index No. 14645. Sodio 2-idrossi-1-[(1-idrossi-2-naftil)azo]-6-nitronaftalen-4-solfonato. Nero eriocromo T. Polvere nero-brunastra, solubile in acqua e in alcool. Viraggio : libero BLU Ö complesso VIOLETTO.

(29) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Indicatori per titolazioni con EDTA. H2O + H2In- ' HIn2- + H3O+ K1= 5x10-7 blu rosso Acido solfonico. Nero Eriocromo T (nero mordente). O +. N O. -. MIn- + HY3- ' HIn2- + MY2-. O N. S O. O Na O. O H. +. N. K2= 2.8x10-12. Il Nero ET è anche un indicatore acido-base. I complessi metallici del Nero ET sono rossi e per tale motivo si tampone il pH a 7 (o maggiore) per avere la forma HIn2(blu). L’aggiunta del metallo comporta la formazione del complesso MIn2- (rosso). Al primo eccesso di EDTA la soluzione diventa blu in conseguenza della reazione (M= metallo bivalente):. HIn2- (blu). M. H2O + HIn2- ' In3- + H3O+ blu arancione. Il nero ET si usa per il magnesio, zinco, cadmio e piombo e non per il calcio in quanto la Kstabilità Ca2+-Ind è troppo bassa. M. (rosso). Il nero mordente viene usato in dispersione aq. o in soluzione etanolica (0.4% m/v).

(30) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. CALCONE Acido calconcarbossilico. C21H14N2O7S.3H2O. (Mr 492,5). 1015300. [3737-95-9]. Acido 2-idrossi-1-(2-idrossi-4-solfo-1-naftilazo)naftalen-3-carbossilico. Polvere nero-brunastra, poco solubile in acqua, molto poco solubile in acetone e in alcool, moderatamente solubile nelle soluzioni di sodio idrossido. Viraggio : libero BLU Ö complesso VIOLETTO. DITIZONE Ditizone. C13H12N4S. (Mr 256,3). 1033900. [60-10-6]. 1,5-Difeniltiocarbazone. Polvere nero bluastra, nero brunastra o nera, praticamente insolubile in acqua, solubile in alcool. Viraggio: libero BLU VERDASTROÖcomplesso VIOLETTO ROSSASTRO.

(31) Muresside. N. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. HO. OH O. N. N. OH N. Ca2+ pH= 12. N. HO. Ca2+. N. N. N. OH N. N. OH. OH. OH. OH rosso. violetto. -O3S OH N N. OH O. OH. Calcon Determinazione del Ca2+ in EP.

(32) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 32. 32.

(33) Titolazioni chelometriche: classificazione. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. A) Titolazione diretta Il metodo consiste nell’aggiunta di un indicatore metallico ad una soluzione tampone. A tale soluzione si aggiunge la soluzione di chelante fino al viraggio (si possono aggiungere agenti ausiliari). Il metodo non può essere utilizzato nei seguenti casi: - non si abbia a disposizione l’indicatore adatto - si abbia difficoltà a mantenere lo ione in soluzione a causa del pH - la velocità di formazione del precipitato è troppo lenta. B) Metodo inverso Si aggiunge un eccesso di EDTA che viene retrotitolato con ZnCl2 o ZnSO4. Il metodo viene utilizzato quando la reazione è lenta. Unica condizione da osservare è che la stabilità EDTA-metallo > EDTA-Zn. L’errore di una titolazione inversa è > della diretta. C) Metodo per spostamento Si usa quando la titolazione non può essere effettuata perché non c’è un indicatore adatto. Si aggiunge alla soluzione un sale di EDTA che contiene un metallo che forma un complesso meno stabile di quello del metallo da determinare, solitamente sali di Mg2+ o Zn2+. L’eccesso di Mg2+ o Zn2+ equivalente allo ione da determinare viene titolato con EDTA. Ba2+ + MgY2- ' BaY2- + Mg2+.

(34) TITOLAZIONI CHELOMETRICHE ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Retro-titolazione: se analita forma complesso con indicatore più stabile rispetto a quello con EDTA Titolazione Diretta. Titolo con EDTA standard a pH tamponato Ø soluz.Me2+ (fino a viraggio). EDTA (eccesso). Me2+. Ø +. titolo eccesso di EDTA con soluz. Zn2+ standard Ø EDTA (fino a viraggio). Titolazione per spostamento Se analita precipita nelle condizioni di reazione Liberato quantitativ. EDTA Ø Mg-EDTA(in eccesso) + soluz.Me2+ Ö soluz. Mg2+ (fino viraggio). Mg-EDTA deve avere una costante di stabilità inferiore.

(35) 35. Reattivi ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Preparazioni e standardizzazione di EDTA Il sale bisodico dell’EDTA (sodio edetato) può fungere da sostanza madre dopo essere stato essiccato per diverse ore a 130-145 C. Tuttavia, in genere si preferisce preparare una soluzione a titolo approssimato e si standardizza poi con sostanze madri come CaCO3, ZnO, HgO. La standardizzazione può essere eseguita con un metodo diretto in presenza di muresside o calcon, oppure per spostamento usando una soluzione di MgEDTA e NET.. 35.

(36) 36. APPLICAZIONI. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. DOSAGGIO ALLUMINIO. Retrotitolazione con sodio edetato. Si aggiunge un eccesso noto di EDTA, e quindi si titola l’eccesso di EDTA con zinco solfato fino a viraggio del Calcon dal blu al viola. •Si preferisce usare un metodo inverso perché anche se il complesso con l’EDTA è stabile si forma troppo lentamente e bisogna riscaldare per completarne la formazione. •Un tampone acetico (pH 5-6) produce il pH ottimale per la determinazione dell’alluminio.. 36.

(37) 37. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. APPLICAZIONI. BISMUTO: titolazione diretta con sodio edetato, indicatore arancio xilenolo. Metodo utilizzato per il dosaggio di bismuto carbonato basico e bismuto salicilato basico.. MAGNESIO: titolazione diretta con sodio edetato 0.1 M in presenza di NET fino al viraggio dal viola al blu. Tale metodo è usato per il dosaggio di magnesio acetato, idrossido, carbonato, cloruro, ossido, stearato e trisilicato.. 37.

(38) 38. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. APPLICAZIONI. CALCIO in prodotti di interesse farmaceutico. Si titola con sodio edetato 0.1 M in presenza di calcon fino al viraggio dal viola al blu. Questo metodo è prescritto per la titolazione del Ca-gluconato e può essere usato per dosare altri sali di Ca, come: CaCO3, CaCl2, Caglicerofosfato, Ca-lattato, Ca-folinato, Ca-stearato, CaSO4, Ca3(PO4)2 e Ca2HPO4. 38.

(39) 39. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. APPLICAZIONI Dosaggio di SO42-: si aggiunge un eccesso noto di BaCl2 in modo da fare precipitare BaSO4. Il Ba2+ che non ha reagito viene retrotitolato con EDTA a pH 10. Si usa una piccola quantità di Mg-EDTA e di NET per rilevare il punto finale. La formazione di sali insolubili e successiva titolazione del catione con EDTA è un metodo utilizzato per la determinazione anche di altri anioni (PO43-) Dosaggio CN-: si aggiunge un eccesso noto di NiSO4. Ni2+ + 4 CN- = Ni (CN)4-2 L’eccesso di Ni2+ che non ha reagito si retrotitola con EDTA a pH 8 usando muresside come indicatore.. 39.

(40) 40. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. DUREZZA DELL’ACQUA. La capacità dei cationi naturalmente disciolti nell’acqua di sostituire gli ioni Na+ e K+ nei saponi e formare prodotti poco solubili definisce la cosiddetta durezza dell’acqua. La maggior parte dei cationi dotati di carica multipla possiede questa capacità, tuttavia, i principali presenti nelle acque naturali sono Ca e Mg. La durezza dovuta ai bicarbonati di calcio e di magnesio è detta durezza temporanea, in quanto questi sali, per il riscaldamento dell’acqua, possono essere eliminati: i bicarbonati di Ca e di Mg, infatti, per azione del calore si decompongono originando i rispettivi carbonati insolubili. Gli altri sali, prevalentemente solfati, cloruri e nitrati di calcio e magnesio, invece, rimangono disciolti nell’acqua anche dopo prolungata ebollizione e perciò costituiscono la durezza permanente. La durezza totale è data da tutti i sali di Ca e Mg disciolti nell’acqua, cioè dalla somma della durezza temporanea e di quella permanente. La durezza viene espressa convenzionalmente come carbonato di calcio o come ossido di calcio. 40.

(41) 41. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. In particolare: -un grado francese corrisponde a 1 g di carbonato di calcio contenuto in 100 l d’acqua, ossia 0,01 g/l di CaCO3 (1 mg per 100ml); -un grado tedesco corrisponde a 1 g di ossido di calcio in 100 litri d’acqua; -un grado inglese corrisponde a 1 g di carbonato di calcio per 70 litri di acqua. In Italia la durezza viene correntemente indicata in gradi francesi. °F = PMCaCO3 MEDTA VEDTA / (VH2O 100). Per la determinazione della durezza si usa il metodo complessometrico.. 41.

(42) 42. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. In genere le acque vengono classificate in base alla loro durezza come segue: Fino a 7 °F: meteoriche 7-15 °F: molto dolci 15-20 °F: dolci 20-30 °F: mediamente dure 30-50 °F: dure Oltre 50 °F: molto dure. 42.

(43) ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. 43. DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA TOTALE DELL’ACQUA. 1.. Si prelevano con un matraccio 100ml di H2O da analizzare. Si versano in una beuta e si tampona con 3-4 ml di una soluzione di NH3-NH4Cl. Si aggiungono alcune gocce di soluzione di Nero Eriocromo T che complessano un poco di Ca++ e Mg++: la soluzione è rosa. Si titola con EDTA a titolo noto (0.01 M) fino a colore celeste della soluzione.. 2.. Si calcolano i mg di CaCO3:. VEDTA•MEDTA= n.millimoliEDTA= n.millimoliCaCO3 (n.millimoli Ca + Mg) n.millimoliCaCO3 •P.M.CaCO3= mgCaCO3 in 100 mL. (PMCaCO3=100.087g/mol). (= Gradi Francesi) 43.

(44) 44. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA CALCICA. 1.. Si prelevano con un matraccio 100ml di H2O da analizzare. Si versano in una beuta e si aggiungono 3ml di una soluzione di NaOH 4N. Precipita Mg(OH)2; si aggiunge una punta di spatola di acido calconcarbonico (colore rosso-vino Æ blu). Si titolano con EDTA (0.01 M) gli ioni Ca++ fino al viraggio.. VEDTA•MEDTA= n.millimoliEDTA= n.millimoliCa++ Durezza calcica: n.millimoli•P.M. CaCO3= mgCaCO3 in 100 mL (= Gradi Francesi) Contenuto di ioni Ca++in 1 litro: n.millimoliCa++ •P.A.Ca++= mgCa++ Si rapportano ad 1L i mg trovati in 100ml e si controlla l’etichetta.. 44.

(45) 45. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. DUREZZA MAGNESIACA. Durezza totale – Durezza calcica (o in Gradi Francesi o in ppm). n.millimolitotali – n.millimoliCa= n.millimoliMg Contenuto di ioni Mg++ in 1 litro: mgMg++= n.millimoliMg++•P.A.Mg++ Si rapportano ad 1L i mg trovati in 100ml e si controlla l’etichetta.. 45.

(46) 46. Esempi. ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA I. Calcolare la durezza in gradi francesi di un'acqua sapendo che 25,0 mL hanno richiesto 20,50 mL di EDTA 0,0100 M (titolazione effettuata in tampone ammoniacale a pH 10 utilizzando come indicatore il NET). La durezza espressa in gradi francesi ( F) può essere ottenuta dalla formula: F=. ⋅ CaCO 3⋅ VEDTA M ⋅ 100 PM VH O2. = PM°F CaCO3 MEDTA VEDTA / VH2O 100. EDTA. in cui PMCaCO3 = 100,09. Per soluzioni 0,01 M di EDTA l'equazione diventa °F =. 100,09 ⋅ VEDTA VH2O. Nel nostro caso F = 100,09.20,50/25,0 = 82,1 gradi francesi. 46.

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