Especiación y complejación acuática
La especiación y la complejación determinan las formas químicas de los metales y los ligandos en las aguas naturales, lo que a su vez rige su solubilidad, transporte, biodisponibilidad y toxicidad.
Definition
La determinación y predicción de las formas químicas en las que se encuentran los elementos en las aguas naturales, incluyendo iones libres, complejos inorgánicos y especies unidas orgánicamente.
Scope
Este tema abarca la distribución de un elemento entre sus formas disueltas, la formación de complejos metálicos inorgánicos y orgánicos, el papel de la materia orgánica natural y los quelantes, y cómo la especiación controla la reactividad y la absorción biológica.
Core questions
- ¿Qué formas adopta realmente un metal disuelto en el agua natural?
- ¿Cómo controlan los ligandos orgánicos naturales y los quelantes la disponibilidad de metales?
- ¿Por qué la especiación, en lugar de la concentración total, rige la toxicidad?
- ¿Cómo predicen las constantes de estabilidad la distribución de complejos?
Key theories
- Control de la biodisponibilidad por iones libres y complejación
- La reactividad, movilidad y toxicidad de un metal dependen de su especiación, especialmente de la actividad del ion libre, con la complejación por ligandos inorgánicos y orgánicos reduciendo la fracción biodisponible.
Mechanisms
Los metales se distribuyen entre iones acuosos libres y complejos de acuerdo con las concentraciones de ligando y las constantes de estabilidad. La materia orgánica natural, especialmente las sustancias húmicas, proporciona abundantes sitios de unión; la competencia entre ligandos y protones, junto con el pH y el redox, establece la especiación de equilibrio que determina si un metal precipita, se sorbe o es absorbido por los organismos.
Clinical relevance
La especiación explica por qué dos aguas con la misma concentración total de metal pueden diferir enormemente en toxicidad, y sustenta los enfoques de ligando biótico para los criterios de calidad del agua.
History
El modelado de la especiación en equilibrio surgió de la química de coordinación y se aplicó sistemáticamente a las aguas naturales a finales del siglo XX, lo que permitió el desarrollo de marcos de iones libres y ligandos bióticos.
Key figures
- Werner Stumm
- Francois M. M. Morel
Related topics
Seminal works
- stumm1996
- vanLoon2017
Frequently asked questions
- ¿Por qué medir la especiación de metales en lugar de solo el metal total?
- La fracción tóxica y reactiva suele ser la forma libre o débilmente unida, por lo que la concentración total puede sobrestimar o subestimar gravemente el impacto ambiental.