Susana Castillo-Rojas - Instituto de Ciencias Nucleares ...

INFORME TÉCNICO 01, 1-11, (2007) Castillo-Rojas, S.
10
Departamento de Química de Radiaciones y
Radioquímica. ICN-UNAM
Apéndice II
A continuación, haremos un análisis para saber la forma más estable probable de las especies que se encuentran en
solución, utilizando las constantes de equilibrio de los complejos de hierro descritas en el Handbook Lange´s (10) y
que se muestran en la tablas 4 y 5, considerando los iones que se tienen en solución antes de irradiar y las especies
que se formarán cuando agreguemos la especie acomplejante para hacer la determinación cuantitativa.
Tabla 4. Constantes de formación acumulativa de complejos de hierro con ligantes orgánicos e inorgánicos.
log K 1 log K 2 log K 3
Oxalato (C 2O 2- 4 )
Fe(II) 2.9 4.52 5.22
Fe(III) 9.5 16.2 20.2
1,10-Fenantrolina (phen)
Fe(II) 5.85 11.45 21.3
Fe(III) 6.5 11.4 23.5
Acetato (CH 3COO - )
Fe(II) 3.2 6.1 8.3
Fe(III) 3.2 - -
Sulfato (SO 2- 4 )
Fe(II) - - -
Fe(III) 2.03 2.98 -
A continuación, se propone un mecanismo de disolución de la sal de oxalato férrico y utilizando las constantes
acumulativas arriba señaladas, se calcula la constante de inestabilidad para cada reacción propuesta. La sal se
disocia formando iones complejos de oxalatos y las siguientes ecuaciones químicas permiten visualizar las especies
en solución cuya estabilidad aumenta a medida que la constante de inestabilidad disminuye.
K inestabilidad
K 3Fe(C 2O 4) 3 (s) → [Fe(C 2O 4) 3 (ac) ] 3- + 3K + (ac) (6)
[Fe(C 2O 4) 3 (ac)] 3- → [Fe(C 2O 4) 2(ac) ] 1- + C 2O 4 2 - 1/logk 3 = 1(logK 3 – logK 2)= 1/(20.2 – 16.2) 1 x 10 -4 (7)
[Fe(C 2O 4) 2(ac) ] 1- → [Fe(C 2O 4) (ac) ] + + C 2O 4 2 - 1/logk 2 = 1(logK 2 – logK 1)= 1/(16.2 – 9.5) 2 x 10 -7 (8)
[Fe(C 2O 4) (ac) ] + → Fe 3+ (ac) + C 2O 4
2-
(ac) 1/logk 1 = 1(logK 1) = 1/9.5 k 1= 10 - 9.5 3.2 x 10 -10 (9)
La ecuación (9) muestra que la especie más estable es [Fe(C 2O 4) (ac) ] + alrededor de 10 10 veces. Cuando se irradia
la solución de ferrioxalato, se hace en presencia de H 2SO 4 con una concentración de 0.05 M.
La tabla 5 muestra las constantes de estabilidad de los complejos de Fe 2+ y Fe 3+ con 1,10-fenantrolina.
Tabla 5. Constantes de estabilidad de los de los complejos de Fe 2+ y Fe 3+ con 1,10-fenantrolina.
Iones Complejos de Fe(II) Fe(phen) 2+ Fe(phen) 2
2+
Fe(phen) 3
2+
Constante de Estabilidad K e 10 5.81 10 5.6 10 9.85
Iones Complejos de Fe(III) Fe(phen) 3+ Fe(phen) 2
3+
Fe(phen) 3
3+
Constante de Estabilidad K e 10 6.5 10 4.9 10 12.1
Finalmente, estas tablas muestran que la especie compleja Fe(phen) 3 3+ es del orden de 100 veces más
estable que Fe(phen) 3 2+ . Esto es muy importante porque la cantidad de 1,10-fenantrolina que se agregue
debe ser suficiente para asegurar que todo el Fe(II) producido por irradiación se acompleje completamente.
Es así, que se determinó experimentalmente que la concentración de 1,10-fenantrolina adecuada era una
solución al 2 %, y el volumen agregado fue determinado asegurándose que se acomplejara todo el Fe 2+
producido, es decir, hasta que ya no se incrementó la aparición del color rojo del complejo de Fe(II).