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Tema III.5.- Volumetría por formación de complejos (complejometría)
Complejometría
El tema de valoraciones complejométricas resulta realmente sencillo a pesar del nombre relacionado con especies químicas complejas. Desde la introducción del reactivo ácido etilendiaminotetraacético, más comúnmente conocido como EDTA (por sus siglas en inglés), el análisis volumétrico de metales polivalentes se lleva a cabo mediante complexometría o complejometría.
Una de las ventajas de las valoraciones complejométricas es la relación estequiométrica que se establece entre el analito y el agente que forma el complejo, ya que suele ser 1:1 tal como se muestra en la figura (M = metal).
Definición de complejo, ligando y quelato
Un complejo es un compuesto que está formado por la combinación de un metal iónico con una molécula que es capaz de donar pares de electrones.
Un ligando es la molécula capaz de donar pares de electrones a un ion metálico.
Un quelato es un complejo cíclico. La carga neta del complejo dependerá de las cargas iónicas extras del ligando que no neutralicen las cargas del ion metálico, por ejemplo:
Carga eléctrica del quelato
Tanto el cianuro como el hidróxido aportan una carga negativa, mientras el amoniaco es neutro; por esta razón las cargas de los complejos con Co(III) y Cu(II) son las descritas en el recuadro de arriba.
La razón por la cual estos iones metálicos aceptan más de una molécula o anión en la formación de la especie química se debe a la utilización de los orbitales vacíos de los iones metálicos (éste último apartado será explicado en el módulo anexo a este tema).
En las titulaciones complejométricas el punto final se detecta por lo general mediante un cambio de color que genera el agente titulante (ligando) en exceso (primera gota) al formar un complejo secundario con un ion metálico.
Selección del indicador
El indicador es una especie química orgánica, por lo general coloreada, que forma quelatos coloreados con los iones metálicos.
Negro de erio cromo T
La estructura química presenta un grupo sulfónico (-SO3H) y dos grupos hidroxilos fenólicos de carácter ácido. Forma complejos con iones metálicos.
El producto comercial, se expende como una sal monosódica, la cual se puede representar como: NaH2In.
La figura de arriba muestra los colores esperados en una titulación: antes, durante y en el punto final.
Material de apoyo
Descripción del Módulo
Este módulo tiene como objetivo que el estudiante comprenda cómo se forma un complejo, basado simplemente en la distribución electrónica del ion metálico y que adquieran habilidad en los cálculos relacionados con las titulaciones que se basan en las reacciones complejométricas.
No menos importante para el estudiante será comprender parte de la química de los ligandos y su importancia en: (i) la desintoxicación del organismo, (ii) administración de oligoelementos, (iii) uso de quelantes en la preservación de alimentos para inhibir las reacciones de oxidación, (iv) catálisis de ciertas reacciones de síntesis orgánicas, (v) síntesis de agentes quimioterápicos, entre otros.
Cisplatino
La síntesis del cisplatino es clásica en la química inorgánica. El cis-diaminodicloroplatino(II) se usa como medicamento, específicamente en quimioterapia para el tratamiento de varios tipos de cáncer.
La síntesis del fármaco se lleva a cabo con ligando tipo monodentado a partir de tetracloroplatinato de potasio(II), K2[PtCl4], tal como se ejemplariza a continuación:
Cisplatino (continuación)
El complejo simple cisplatino ha dado lugar a la síntesis de otros complejos con ligando tipo polidentado, o mezcla de ellos, en la búsqueda del tratamiento del cáncer.
La figura que se muestra a continuación ilustra un resumen simplificado de la vía de entrada de cisplatino en la célula hacia el ADN hasta su excreción.
Ref. Jan Reedijk (2009). Platinum Anticancer Coordination Compounds: Study of DNA Binding Inspires New Drug Design. Eur. J. Inorg. Chem. 1303–1312.
Cisplatino (continuación)
En la referencia de la figura mostrada se presenta una breve descripción de medicamentos a base de complejos con platino, desde el simple cisplatino hasta otros de uso clínico y experimental en todo el mundo. Los detalles de la unión de estos fármacos con ácidos nucleicos, el sitio de unión preferido, también se discute en función de la búsqueda de nuevos fármacos basados en complejos de platino.
Ref. Jan Reedijk (2009). Platinum Anticancer Coordination Compounds: Study of DNA Binding Inspires New Drug Design. Eur. J. Inorg. Chem. 1303–1312.
Vitamina B12
La cianocobalamina o vitamina B12 es un complejo hexacoordinado de cobalto. Es un complejo cristalino de color rojo intenso. Es la única sustancia bioquímica que contiene este elemento.
Es producida por un microorganismo unicelular. La vitamina B12 actúa como una coenzima en el metabolismo, y cataliza varias reacciones. La vitamina B12 es un nutriente esencial para todas las células del organismo; es necesario para la síntesis de ADN y del ARN. Su carencia produce la llamada anemia megaloblástica (glóbulos rojos grandes).
Vitamina B12. Ref. [http://www.cienciaonline.com/2008/08/20/dorothy-crowfoot-hodgkin/].
EDTA
Se añade a los medicamentos como agente quelante de iones metálicos que podrían eventualmente causar reacciones redox y así mejorar la estabilidad
EDTA-Na
Es un ligando bajo la forma de sal. El sitio web de Información Cosmética afirma que el EDTA tetrasódico también evita la rancidez y por lo tanto puede extender la vida útil del champú.
EDTA-Cu
Es un complejo de EDTA-Cu utilizado como un aditivo para conferir color azul.
Ref. [Katherine J Franz (2013). Clawing back: broadening the notion of metal chelators in medicine. Current Opinion in Chemical Biology 17(2):143-149].
Agentes quelantes
Ligandos aprobados por la FDA de los EUA para indicaciones relacionadas con la toxicidad de metales pesados. Por ejemplo, retención excesiva de cobre, y la sobrecarga de hierro en la enfermedad denominada talasemia.
Los átomos que participan en la unión a iones metálicos se resaltan en negrita y con código de color.
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