methodes complexometriques-complexes solubles

METHODES COMPLEXOMETRIQUES-COMPLEXES SOLUBLES

Faculté de Médecine et des Sciences Biomédicales _ Université de Ydé I

Dr.rer.nat. Patrice DJIELE NGAMENITel: 77 13 54 99

Email: [email protected]

PLAN DU COURS

• Définitions• Propriétés et stabilité des complexes• Domaine de prédominance des complexes• Titrage complexométrique• Utilisation des complexes• Complexes & Vie

METHODES COMPLEXOMETRIQUES Définitions

Un complexe est composé d’une particule centrale M (molécule, ion) autour du quelle d’autres particules appelés ligand L sont arrangés en nombre bien défini. La particule centrale est généralement un cation métallique. Les molécules ou les ions se liant à l’ion métallique centrale sont appelés ligands. L’interaction entre métal/ligand est du type acide de Lewis/base de Lewis

M + nL MLn


• Acide selon LewisUn acide est une espèce chimique contenant Un atome susceptible de se fixer sur un doubletélectronique libre• Base selon Lewis

Une base est une espèce chimique possédant un doublet libre


Les molécules ou atomes qui entourent le centre métallique sont les ligands (aussi appelés coordinats), connectés au centre métallique par une liaison chimique.

Exemple:


Les ligands peuvent être des ions constitués d'un seul atome:

• comme les ions halogénures : Cl-, Br-,I- ;• des molécules neutres (comme l'eau H2O ou

l'ammoniac NH3); • des ions moléculaires (organiques : comme

l'acétate CH3COO- ou minéraux : comme le phosphate PO4

3-)


• Le nombre de ligands qui entourent le centre métallique est le nombre de coordination

du complexe (noté NC, anciennement appelé indice de coordination ou coordinence).

• Les nombres de coordination les plus courants sont 2, 4 et 6. Beaucoup de cations

métalliques ont un nombre de coordination préféré.Le nombre de coordination varie avec la nature du coordinat, en particulier avec sa taille (n diminue si la taille augmente)

NB: Les coordinations 3,5,7,8 et 9 existent

GEOMETRIE DES COMPLEXES• Le polyèdre de coordination est le corps décrit par la position des

ligands dans l'espace. Les géométries les plus courantes des complexes sont : L'octaèdre, si le nombre de coordination est 6, par exemple [Ni(OH2)6]2+.Le tétraèdre ou le plan carré, si le nombre de coordination est 4, par exemple [CoCl4]2- est tétraèdrique, [PtCl4]2- est plan carré.Linéaire, si le nombre de coordination est 2 (par exemple [Ag(NH3)2]+).

• La charge du complexe est la somme des charges des cations et des anions dont il est constitué.

Ex: [Ni(CN)4]2- ; [Co(NH3)6]3+ ; [Co(NH3)4Cl2]+

METHODES COMPLEXOMETRIQUES EXEMPLE DE LIGANDS

NB: Les complexes formésAvec les ligands polydentatesSont appelés des chélates

Le Coordinat se fixe à l’atome centrale par 2 positions

METHODES COMPLEXOMETRIQUES Rôle particulier du solvant eau

La molécule d’eau, qui comporte deux doublets libres sur l’atome O, peut se comporter en ligand et faire des aquo-complexes

Pour éviter ce phénomène appelé aquation, on conserve les chlorocomplexes dans l’eau en présence d’un excès d’ions Cl-.

Les complexes de cuivre Cu(H2O)62+ est de couleur bleue tandis que

Cu2+ est incolore. Les cristaux de CuSO4 anhydre sont blanc, mais s’hydratent facilement en prenant la couleur bleue

[Pt(Cl6)]2- + H2O [Pt(Cl5)(H2O)]- + Cl-

NB: Le pouvoir complexant de H2O est très inférieur à celui de la plupart des ligands utilisés (EDTA, NH3, CN-,…..); même en présenceD’un grand excès d’eau (solvant), les aqua-complexes sont souvent négligeable devant les autres complexes

COMPOSES DE COORDINATIONNOMENCLATURE

Principe général• Anion: nom du ligand/ nom du métal+suffixe « ate »/

nombre d’oxydation• Cation ou neutre• Nom des ligands /nom du métal/ nombre d’oxydation• Lorsqu’il existe un pont entre les cations, on précise le

coordinat qui constitue le pont en faisant précéder de la lettre

COMPOSES DE COORDINATIONNOMENCLATURE

F- Cl- Br- I- H- CN- CO

fluoro Chloro bromo iodo hydrido cyano carbonyl

O2- O22- OH- NO2- ONO- NH3 NO

oxo peroxo hydroxo nitro nitrito ammino nitrosyl

[Fe(CN)6]3+ = ion hexacyanoferrate III

K3[Fe(CN)6] = hexacyanoferrate III de potassium

[PtCl(NH3)5]3+ = ion pentaamminechloro platine IV

[CrCl2(H2O)4]Cl = Chlorure de tetraaquadichloro chrome III

STABILITE D’UN COMPLEXE

METHODES COMPLEXOMETRIQUES Constante d’équilibre de complexation

COMPLEXESCONSTANTE GLOBALE DE DISSOCIATION

COMPLEXESDIAGRAMME DE PREDOMINANCE

COMPLEXESSENS D’ECHANGE DES LIGANDS

Titrage complexométrique

EDTA

M2+

Exemple: on effectue le dosage du cation M2+ à la concentration C par l’EDTA à la concentration xC à pH supérieur à 10,3 car à ce pH l’EDTA est sous forme ionisé

EQUATION DU DOSAGE:


Indicateur métallochrome: Elle permettent de visualiser le point équivalent Ce sont des substances complexantes avec apparition d’une coloration due à la transition « forme libre-forme métallisée ou inversement

UTILISATION DES COMPLEXES• Chimie anti-tumorale (cancer) le complexe Cis-[PtII(NH3)2Cl2] est utilisé dans le

traitement du cancer. Son activité est liée à un échange possible des ligand Cl-(labiles) avec des atomes d’azote de l’ADN responsable de la reproduction cellulaire.

• Traitement de l’empoissonnement par l’ingestion du plomb

Le plomb peut être éliminé par utilisation du complexe Ca-EDTA (CaY2-), qui fait passer le plomb dans les urines

Ca-EDTA2+ + Pb2+ Ca2+ + Pb-EDTA2+

UTILISATION DES COMPLEXES• Les procédés industriels utilisent des complexes

métalliques solubles comme catalyseurs dans des réactions d'hydrogénation et d'oxydation des hydrocarbures, de polymérisation des oléfines, de synthèses d'acides, d'aldéhydes et d'alcools

Exemples• En photographie, la couche sensible contient des

halogénures d’argent (AgBr, AgCl)• Le ferrocyanure ferrique de potassium est utilisé

comme pigment de coloration• Récupération des métaux: en présence d’air, certains

métaux (Ag, Au) sont oxydés et complexés par les ions cyanures

COMPLEXES & VIEHémoglobine et myoglobineDans la myoglobine et l'hémoglobine, la cinquième place de coordination est occupée par l'azote d'une Histidine (qui fait partie d'une protéine) et à la sixième place, l'oxygène peut être lié d'une façon réversible. L'hémoglobine contient quatre unités d'hème. L'hémoglobine permet de transporter l'oxygène des poumons aux cellules et le transfère ensuite aux myoglobines (contenant q'une unité de hème) pour l'utilisation dans le métabolisme.NB: Le monoxyde de carbone et le cyanure forment des complexes très stables avec le fer. Ces ligands bloquent la sixième place de coordination de hème et pour cette raison, ils sont extrêmement toxiques.

COMPLEXES & VIE

Cytochrome et enzymes

Dans les cytochromes et plusieurs autres enzymes (catalase, peroxydase , etc…), des protéines occupent les deux places de coordination laissées libres dans l'hème. Le couple Fe(III)/Fe(II), protégé d'une réaction chimique à l'intérieur des cytochromes, peut fonctionner comme moyen de transfert d'électron(s). Le potentiel normal des cytochromes dépend de la coordination par les protéines.

COMPLEXES & VIE

Complexe Fe2+ de l’hémoglobine

Voici 2 exemples de complexes nécessaire à la vieLe premier concernant le monde vivant animal, l'unité "hème" – un complexe du fer - est à la base de l'hémoglobine. L'hémoglobine permet le transport de l'oxygène dans le sang des poumons vers les cellules. Ainsi chaque cellule du corps est approvisionnée en oxygène. L'unité "hème" est en fait un complexe possédant comme cation métallique le fer.

COMPLEXES & VIE

Complexes Mg2+ de la chlorophylle

Le second exemple concerne le monde vivant végétal : la chlorophylle est un complexe du magnésium présent dans les feuilles des plantes vertes.

La chlorophylle est à la base de la chimie permettant aux plantes de convertir l'énergie lumineuse en matière organique nécessaire à leur croissance, processus de la photosynthèse.

COMPLEXES & L’ être Vivant

• L'être vivant, qu'il soit végétal ou animal est composé de cellules. Ces cellules sont le siège de nombreuses réactions chimiques. Parmi les molécules qui constituent ces cellules,

• nous pouvons distinguer une catégorie particulière : les complexes, constitués de cations métalliques et de ligands.

• En effet, a partir de 1930, on a remarqué qu'un grand nombre d'éléments métalliques – aujourd'hui appelés "oligoéléments" - étaient nécessaires pour un développement sain des animaux et des plantes.

COMPLEXES & L’ être Vivant

• Parmi ces éléments on trouve l'aluminium, le vanadium, le chrome, le manganèse, le cobalt, le nickel, le cuivre, l'étain, le sélénium, le bore, le plomb et d'autres. Le total du poids de ces éléments correspond à moins d'un pour mille du poids de l'individu mais ils sont indispensables dans la constitution de différentes enzymes - catalyseurs du métabolisme.

• Une bonne partie des ces enzymes sont des complexes (ces complexes peuvent servir au transport d'éléments ou avoir un rôle chimique dans la vie cellulaire).

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