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El efecto quelato es la capacidad de los ligandos multidentados de formar complejos metálicos más estables que los que pueden formar los ligandos monodentados similares a
El EDTA es un sistema hexaprótico, que se puede designar como H6 Y2+. Los átomos de H ácidos, que están resaltados en la fórmula, son los únicos que se pierden cuando se forma el complejo con un metal.
Los cuatro primeros valores de pK se refieren a los protones carboxilicos, y los dos últiÂmos a los protones de amonio.2 El ácido neutro es tetraprótico, con fórmula H4Y El reacÂtivo comúnmente utilizado es la sal disódica.
La fracción de EDTA en cada una de sus formas protonadas se representa en la figura 13.6. Al igual que en el apartado 11.5, podemos definir un a para cada especie como la fracción de EDTA que se encuentra en esa forma. Por ejemplo, ay, se define como
donde [EDTA] es la concentración total de todas las especies de EDTA libres que hay en la disolución. Por "libre", entendemos el EDTA no unido a los iones metálicos. Siguiendo la deducción hecha en el apartado 11.5, se puede demostrar que cxY4- viene dada por
La tabla 13.1 da valores de ay, en función del pH.
La fracción del EDTA total en la forma de Y4- se llama Y,-. A pH 6,00 y una concentración formal de 0,10 M, la composición de una disolución de EDTA es
SOLUCIÓN   y-a es la fracción en forma de Y-4:
Complejos con EDTA
La constante de formación Kf, de un complejo metal-EDTA es la constante del equilibrio de la reacción
La constante de formación de la ecuación 13.5 describe la reacción entre Y4- y un ion metálico. Como se puede ver en la figura 13.6, por debajo de un pH 10,24 la mayorÃa del
Tabla 13.2 • Constantes de formación de complejos metal-EDTA
Ion log Kf Ion log Kf Ion log Kf
Li+ 2,79 Cr3+ 23,4 Ce3+ 15,98
Na+ 1,66 Mn3+ 25,3 (25 °C) Pr3+ 16,40
K+ 0.8 Fe3+ 25,1 Nd3+ 16,61
Be 2+ 9,2 Co3+ 41,4 (25 °C) PM 3+ 17,0
Mg 2+ 8,79 Zr4+ 29,5 Sm3+ 17,14
Ca 2+ 10,69 Hf4+ 29,5 (, = 0,2) Eu3+ 17,35
Sr 2+ 8,73 VO2+ 18,8 Gd3+ 17,37
Ba2+ 7,86 VO 15,55 Tb3+ 17,93
Ra2+ 7,1 Ag+ 7,32 Dy3+ 18,30
Sc3+ 23,1 TI+ 6,54 Ho3+ 18,62
Y3+ 18,09 Pd.2+ 18,5 (25°, = 0,2) Er3+ 18,85
La 3+ 15,50 Zn2+ 16,50 Tm3+ 19,32
V2+ 12,7 Cd2+ 16,46 Yb3+ 19,51
Cr2+ 13,6 Hg2+ 21,7 Lu3+ 19,83
Mn2+ 13,87 Sn2+ 18,3 ( = 0) Am3+ 17,8 (25 °C)
Fe2+ 14,32 Pb2+ 18,04 Cm3+ 18,1 (25 °C)
Co 2+ 16,.31 Al3+ 16,3 Bk3+ 18,5 (25 °C)
Ni2+ 18,62 Ga3+ 20,3 Cf3+ 18,7 (25 °C)
Cu 2+ 18,80 In 3+ 25,0 Th4+ 23,2
Ti3+ 21,3 (25 °C) Tl3+ 37,8 ( = 1,0) U4+ 25,8
V3+ 26,0 Bi3+ 27,8 Np4+ 24,6 (25 °C, = 1,0)
Nota: La constante de formación es la constante de equilibrio de la reacción. Los valores en la tabla se aplican a 20
°C y = 0,1 M, a menos que se diga otra cosa. FUENTE: A. E. Martell y R. M. Smith, Critical Stability Constants, Vol. 1 (New York: Plenum Press, 1974), pp. 204-211.
donde [EDTA] indica la concentración total de todas las especies de EDTA no unidas al ion metalico.
La constante de equilibrio de la reacción 13.5 se puede volver a escribir como
Si se fija el pH mediante un tampón, Y4- es constante y se puede englobar con Kf:
El valor K´f = Y4-kf f se llama constante de formación condicional, o constante de ,formación efectiva. Esta constante describe la formación de MY"-4 a un pH determinado.
La constante de formación condicional nos permite considerar que en la formación de un complejo de EDTA todo el EDTA no complejado se encuentra en un única forma:
A un pH dado, podemos hallar Y4- y evaluar K´f.
 Ejemplo 13.2
 Uso de la constante de formación condicional
La constante de formación que aparece en la tabla 13.2 para FeY- es 1025,' = 1,3 x 1025. CalcuÂ-lar las concentraciones de Fe (Ill) libre en una disolución de FeY- 0,10 M a pH 4,00 y a pH 1,00.
SOLUCIÓN La reacción de formación del complejo es
donde el EDTA que hay a la izquierda de la ecuación se refiere a todas las formas de EDTA que no forman complejo (=Y4-, HY;3-, H2,Y2-, H3Y-, etc.). Usando el aY4_ de la tabla 13.1, hallamos que
A pH 4,00: K´f = (3,8 x 10-9)(1,3 x 1025) = 4,9 x 1016
A pH 4,(K): K´f  = (1,9 x 10-I8)(1,3 x 1025) = 2,5 x 107
Dado que la disociación de FeY- debe producir cantidades iguales de Fe3+ , y EDTA, se puede escribir
Concentración inicial (M) 0    0     0,10ConcentracÃón final (M)  x    x     0.10 - x
Una vez hallada.y (= Fe3+), hemos hallado [Fe3+ = 1,4 x 10-9 M a pH 4,00, y 6,4 x 10-5 M a pH 1.00. Usando la constante de formacion condicional a un pH fijo , podemos tratar la disolucion del EDTA como si fuese una única especie..
Se puede ver por el ejemplo que los complejos de metal-EDTA son menos estables a pH bajo. Para que una valoración sea efectiva, debe transcurrir "por completo", lo que significa que la constante de equilibrio tiene que ser grande, es decir el analito y el valoÂrante deben reaccionar prácticamente por completo en el punto de equivalencia. La figura 13.8 muestra cómo afecta el
pH en la valoración de Ca con EDTA. Por debajo de pH  8 el salto en el punto final no es suficientemente brusco para permitir una determinación precisa. A valores más bajos de pH desaparece el punto de inflexión, porque la constante condicional del CaY2- es demasiado pequeña.
La figura 13.9 da el pH mÃnimo necesario para la valoración de muchos iones metáliÂcos. Esta figura proporciona una estrategia para valorar selectivamente a un ion en presenÂcia de otro. Por ejemplo, una disolución que contenga Fe3+ y Ca2+ se podrÃa valorar con EDTA a pH 4. A este pH, El Fe3+ se valora sin interferencia del ion Ca2+
SOLUCIÓN Sea la concentración de MYn-4 F en el punto de equivalencia. Si la reacción de complejación se ha llevado a cabo en un 99,910. [Mn+] = [EDTA] = 10-3 F.
Si F = 10-2 M, Kf deberÃa haber sido 106/10-2 = 108 para que la reacción fuera completa en un 99,9%. Los puntos de la figura 13.9 están calculados suponiendo una Kf igual a l08.