10-Como funciona o indicador de ion metálico na volumetria de complexação?

Passo 1

O enunciado pergunta como funciona o indicador de íon metálico na titulação complexométrica, cujo conteúdo é a titulação com EDTA (ácido etilenodiamino-tetra-acético) usando indicadores metalocrômicos. Para resolver precisamos entender a química de equilíbrio entre o metal M^{n+}, o indicador \mathrm{In}^{2-} e o titulante ( \mathrm{Y}^{4-}, representando o EDTA).

Passo 2

O indicador metalocrômico é um ligante fraco que forma um complexo colorido com o metal:
M^{n+} + \mathrm{In}^{2-} \rightleftharpoons M\text{–In}\,,
onde M\text{–In} tem uma cor distinta do indicador livre \mathrm{In}^{2-}. Esse equilíbrio tem uma constante de formação intermediária, suficientemente grande para gerar cor, mas pequena o bastante para ser deslocado pelo EDTA.

Passo 3

Na titulação, inicialmente todo o indicador está coordenado ao metal, dando a cor característica de M\text{–In}. Ao adicionarmos EDTA, este forma um complexo mais estável com o metal:
M^{n+} + \mathrm{Y}^{4-} \rightleftharpoons M\text{–Y}^{(n-4)-}\,,
deslocando o indicador:
M\text{–In} + \mathrm{Y}^{4-} \longrightarrow M\text{–Y}^{(n-4)-} + \mathrm{In}^{2-}\,.

Passo 4

Enquanto houver M^{n+} livre para reagir, o EDTA retira o metal do complexo indicador, liberando \mathrm{In}^{2-} e mantendo a cor do complexo M\text{–In}. Ao atingir o ponto de equivalência, todo o metal foi complexo pelo EDTA; um pequeno excesso de EDTA faz com que sobre indicador livre, cujo sinal é a mudança rápida de cor no meio (cor do indicador livre).

Passo 5

Para escolher o indicador adequado, consideramos o pH (que afeta a forma ionizada do EDTA e do indicador) e as constantes de formação de M\text{–In} versus M\text{–Y}. O ideal é que K_f(M\text{–Y})\gg K_f(M\text{–In}), garantindo deslocamento completo e mudança de cor nítida no ponto final.

Resposta

O indicador metalocrômico funciona formando inicialmente um complexo colorido fraco com o metal. Durante a titulação com EDTA, este forma um complexo muito mais estável com o metal, deslocando o indicador e liberando-o em sua forma livre, que tem cor diferente. A cor muda abruptamente no ponto de equivalência devido ao surgimento de indicador livre em excesso.

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