Applicazione della spettrometria di massa con ionizzazione ad elettrospray (ESI-MS) allo studio degli equilibri in soluzione dell'alluminio(III)

Lo studio degli equilibri di complessamento metallo-legante in soluzione viene usualmente condotto mediante potenziometria, che si è dimostrata essere la tecnica più accurata tra quelle disponibili. L’unica sua limitazione intrinseca consiste nel fatto che tale tecnica è prettamente quantitativa, per cui la stechiometria dei complessi formati è desumibile solo in maniera indiretta, valutando l’accordo tra la curva di titolazione sperimentale e quella calcolata, e confrontando i risultati ottenuti per diverse ipotesi di speciazione. Questa limitazione diviene particolarmente pesante nei sistemi in cui si ha la formazione di numerose specie, e/o di specie polinucleari complicate (quale è il caso per molti metalli in ambiente acquoso), la cui identificazione risulta talvolta impossibile. Per tale motivo si ritiene in genere opportuno, se non indispensabile, affiancare alla potenziometria altre tecniche indipendenti, che permettano di ottenere dati qualitativi più diretti. Le tecniche più usate a questo scopo sono principalmente le spettroscopie NMR, IR ed UV. La spettrometria di massa con ionizzazione ad elettrospray (ESI-MS) è una tecnica relativa-mente nuova che consente lo studio della massa di specie presenti direttamente in soluzione acquosa. Le sue applicazioni in chimica inorganica, metallorganica ed organica risultano in rapidissima crescita, anche grazie alla particolare “delicatezza” del metodo di ionizzazione, che limita la frammentazione delle specie e ne consente una più facile identificazione. L’ESI-MS risulta tuttavia ancora solo sporadicamente impiegata nel campo della chimica di coordinazione: nel caso dell’alluminio(III), ad esempio, sono apparsi in letteratura pochissimi lavori (vedi bibliografia), nei quali la tecnica viene utilizzata per lo studio della formazione di complessi metallo-legante in solu-zione. Nel presente lavoro è stata valutata, a livello preliminare, l’applicabilità dell’ESI-MS allo studio degli equilibri di complessamento dell’alluminio(III). Dai dati ottenuti appare evidente che nel corso dell’introduzione del campione si verificano significative variazioni della composizione della soluzione, ed in particolare del suo pH; questo fatto preclude l’esame di sistemi cineticamente labili. Fortunatamente, nel caso dell’alluminio(III), la velocità di scambio alluminio-legante è sufficientemente bassa (tempi nell’ordine dei secondi) da impedire un significativo riarrangiamento del sistema durante i tempi di analisi (che sono nell’ordine dei millisecondi). I risultati ottenuti dallo studio ESI-MS di alcuni sistemi legante-alluminio in acqua sono stati confrontati con i corrispondenti dati potenziometrici, mostrando un accordo per certi versi sorprendente. Vengono infine discusse potenzialità e limitazioni del metodo. Bibliografia 1) Deng H.T., Vanberkel G.J., J. Mass Spectrom., 1998, 33 (11), 1080-1087 2) Bertani R., Bombi G.G., Bortolini O., Conte V., Di Marco V.B., Tapparo A., Rapid. Comm. Mass Spectrom., 1999, 13 (18), 1878-1881 3) Gumienna Kontecka E., Berthon G., Fritsky I.O., Wieczorek R., Latajka Z., Kozlowski H., J. Chem. Soc. Dalton Trans., 2000, (22), 4201-4208 4) Bartok M., Szabo P.T., Bartok T., Szollosi G., Balazsik K., Rapid Comm. Mass Spectrom., 2001, 15 (1), 65-69