Diagramas Unidimensionales de Zona de Predominio (DUZP)

Introducción

Reacciones donador-receptor de partícula

Estos diagramas resultan útiles para predecir reacciones en sistemas donador-receptor donde existe un Donador (puede ser un agente Reductor, un ácido o un complejo de coordinación) de partícula P (puede ser un electrón e^-, un protón H⁺ o un ligante L) la cual la recibe un Receptor (puede ser un agente Oxidante, una base o un catión metálico M).

Estos diagramas se trazan mediante una escala de potencial de partícula a lo largo de lo cual trazamos a los donadores y a los receptores según su fuerza de intercambio de partícula, para esto es necesario conocer los siguientes datos:

• La o las reacciones de intercambio de partícula
• La fuerza relativa del intercambio, la cual puede ser
  • El potencial de electrón pe^- o el potencial estándar de reducción E^o
  • La constante de disociación ácida K_aj o de formación global β_j
  • La constante de formación K_fn o de formación global β_n

Tal información suele estar reportada en la bibliografía, a continuación se enlistan algunas tablas disponibles en el AMyD de la Facultad de Química, UNAM:

• Manual de química analítica
• Tabla de datos de pK_a y E^o bioquímicos
• Formación de complejos en química analítica
• pK_a compilada por R. Williams

Caso general

Para construir un DUZP en general es necesario seguir los siguientes pasos:

1. Trazar una línea recta horizontal (aunque bien se puede hacer vertical) la cual servirá como nuestro eje potencial de partícula pP. Esta servirá para ubicar a los pares donador-receptor según su fuerza relativa.
   
2. Identificar los pares donador-receptor dada su fuerza relativa, esta variará de tal forma que a menor pP mayor será su fuerza de intercambio y viceversa, a mayor pP menor será su fuerza. Para ejemplificar hemos de plantear dos equilibrios con sus respectivas fuerzas.
   
   Supongamos que pP₁ < pP₂ esto es Donador₁ es más fuerte que Donador₂.
3. Ubicar a los pares en la escala pP según su fuerza relativa de izquierda a derecha colocando a las especies donadoras en la parte superior y a las receptoras en la inferior.
   
   Esto puede hacerse para uno o más, tantos pares como todos los que participen en tu sistema en cuestión siempre y cuando todos intercambien el mismo tipo de partícula (no puedes mezclar equilibrios simultáneos para el mismo DUZP).
4. Identificar a los donadores más fuertes así como a los receptores. Para esto hemos de leer la escala superior de izquierda a derecha en orden decreciente de fuerza y viceversa a la escala inferior para los cuales el orden es creciente, entonces llegamos a la conclusión de que el Donador₁ es el más fuerte, mientras que el Receptor₂ es el más fuerte.
   
5. Identificar a los pares reaccionantes dada la máxima "el donador más fuerte reacciona con el receptor más fuerte", estas reacciones reaccionan espontáneamente en la disolución para dar a sus respectivas contrapartes respetando algo conocido como la regla de la N debido a la forma que dan las flechas que dirigen a las especies reaccionantes. En este caso Donador₁ reacciona con Receptor₂ para formar Receptor₁ y Donador₂.
   
   
6. Calcular la constante de reacción para el nuevo equilibrio considerando la distancia entre ambos pares implicados, esta distancia corresponde a la diferencia de potencial de partícula ΔpP correspondiente a la reacción de interés.
   
   
   Resulta fácil eliminar el cologaritmo si se requiere abordar algebraicamente el equilibrio. A estas alturas contamos con la reacción de interés y su constante de equilibrio.

Sistemas óxido-reducción

a

Sistemas ácido-base

s

Sistemas complejos

s