10 Комплексонометрія

План

10.1 Теоретичні основи комплексонометрії.

10.2 Індикатори комплексонометрії.

10.3 Аналіз магнію і лужноземельних металів у розчині.

10.1 Теоретичні основи комплексонометрії

Методи комплексонометрії, які засновані на реакціях комплексоутворення катіонів металів з особливими органічними реактивами комплексонами, широко застосовуються в лабораторній практиці.

Комплексони – складні органічні полідентатні ліганди (похідні імінодіоцтової кислоти HOOC-H₂C-NH-CH₂-COOH), здатні утворювати з катіонами різних металів міцні й добре розчинні у воді внутрішньокомплексні сполуки, які називають хелатами.

Серед них найбільше значення має динатрієва сіль етилендіамінтетра­оцтової кислоти або трилон Б:

Схематичне позначення цієї сполуки – Na₂H₂У.

Трилон Б утворює стійкі комплекси з великою кількістю катіонів. Графічну формулу комплексонатів двовалентних металів схематично можна показати так:

Характерно, що трилон Б утворює стійкі комплекси з катіонами металів у мольному співвідно­шенні 1:1, причому незалежно від валентності металу.

Повнота зв'язування різних катіонів трилоном Б залежить від кислотності середовища, в якому відбувається реакція. Так, катіони лужноземельних металів повністю зв'язуються у лужному середовищі, а тривалентні катіони – за низьких зна­чень рН. Для створення відповідного рН середовища добавля­ють різні буферні розчини залежно від йона, який визначають (таблиця 10.1). Оскільки реакція між трилоном Б і катіонами дво- і тривалентних металів відбувається за співвідношенням 1:1 при різній кислотності розчину, це дає змогу одні метали визначати у присутності інших.

Процес взаємодії двох-, трьох- і чотирьохвалентних катіонів металів з трилоном Б (Na₂H₂У) схематично подають такими йонними рівняннями:

Me²⁺ + Н₂У^2– MeY^2– + 2Н⁺

Me³⁺ + Н₂У^2– MeY^– +2Н⁺

Me⁴⁺ + Н₂У^2– MeY + 2H⁺

Таблиця 10.1 – Необхідні умови для визначення йонів Ca²⁺, Mg²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺

Йон, який визначають	Умови для проведення визначення	Індикаторна суміш	Зміна забарвлення
Ca2+	Розчин NaOH(конц.)	Кальконкарбонова кислота (1 ч. + 99 ч. NaCl)	Фіолетове /синє
Mg2+	Амоніачний буферний розчин, рН = 10,0, Т = 40 °С	Хромоген чорний (еріохром чорний) (1ч. +99ч. NaCl)	Фіолетове / синє
Pb2+	Гексаметилентетрамін (лужне середовище) рН  7,8-8,2	Ксиленоловий оранжевий (1ч. + 99ч. KNO3)	Фіолетово-рожеве / жовте
Zn2+	Гексаметилентетрамін (лужне середовище рН  7,8-8,2	Ксиленоловий оранжевий (1ч. +99ч. KNО3)	Фіолетово-рожеве / жовте

В аналітичній практиці важливою є реакція взаємодії трилону з катіонами ряду мета­лів, для яких комплексоутворення з іншими речовинами не характерне. Так, трилон утворює стійкі сполуки з катіонами лужноземельних мета­лів – барієм, стронцієм, кальцієм і магнієм. Взаємодія трилону з луж­ноземельними металами є основою їх кількісного визначення, один з прикладів якого розглянуто нижче.

Отже, комплексонометричне титрування – це метод кількісного визначення катіонів металів з використанням робочого титрованого розчину динатрієвої солі етилендіамінтетра­оцтової кислоти – натрій едетату або трилону Б.

Для приготування робочого розчину цього комплексону ви­користовують дигідрат динатрієвої солі етилендіамінтетраацетатної кислоти Nа₂ЕДТА∙2Н₂O (М=372,25 г/моль). Його мо­лярну концентрацію еквівалента і титр установлюють за допо­могою розчинів MgSO₄ або СаСl₂ точно відомої концентрації.