Классификация методов комплексонометрического титрования

Комплексонометрическое титрование основано на реакциях образования прочных комплексных соединений между катионами металлов (комплексообразователей) и хелатообразующими органическими лигандами (комплексонами)

Метод прямого титрования. Анализируемый раствор, содержащий катионы определяемого металла, разбавляют в мерной колбе и берут для титрования аликвотную часть раствора.

Титрование ведут стандартным раствором комплексона III в щелочной среде с эриохром черным Т или в кислой среде с ксиленоловым оранжевым. Для этого титруемый раствор предварительно перед титрованием доводят до определенного значения pH при помощи буферного раствора. Наряду с буферным раствором иногда добавляют еще вспомогательный комплексующий агент (тартрат, цитрат и др.), связывающий некоторые катионы и удерживающий их в растворимом состоянии во избежание выпадения осадков гидроокисей в щелочном растворе.

В процессе прямого титрования концентрация определяемого катиона сначала снижается постепенно, затем вблизи точки эквивалентности резко падает. Этот момент замечается по изменению окраски введенного индикатора, мгновенно реагирующего на изменение концентрации катионов металла-комплексообразователя.

Методом прямого комплексонометрического титрования определяют Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Th^IV, Al³⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и некоторые другие катионы.

Определению мешают другие комплексующие вещества, удерживающие ионы в виде комплексных ионов, которые не разрушаются комплексонами.

Метод обратного титрования. В тех случаях, когда по тем или иным причинам невозможно провести прямое титрование определяемого катиона, пользуются методом обратного титрования. В подобных случаях к анализируемому раствору прибавляют точно измеренный объем стандартного раствора комплексона, нагревают до кипения для завершения реакции комплексообразования и затем на холоду оттитровывают избыток комплексона титрованным раствором MgSO₄ или ZnSO₄. Для установления точки эквивалентности применяют металл-индикатор, реагирующий на ионы магния или цинка.

Метод обратного титрования применяют в тех случаях, когда нет подходящего индикатора на катионы определяемого металла, когда в буферном растворе катионы образуют осадок и когда реакция комплексообразования протекает медленно. Методом обратного титрования также определяют содержание катионов в нерастворимых в воде осадках (Ca²⁺ в CaC₂O₄, Mg²⁺ в MgNH₄PO₄, Pb²⁺ в PbSO₄ и т.п.).

Метод титрования заместителя. В некоторых случаях вместо описанных выше методов пользуются методом титрования заместителя. Метод комплексонометрического титрования заместителя основан на том, что Mg²⁺-ионы дают с комплексоном менее устойчивое комплексное соединение (pK = 8,7) чем подавляющее большинство других катионов. Поэтому, если смешать катионы определяемого металла с магниевым комплексом комплексона III, то при этом произойдет реакция обмена.

Например, эта реакция используется для определения ионов тория, когда в анализируемый раствор предварительно вводят комплексонат магния MgY^2- (а), а затем оттитровывают выделившиеся Mg²⁺-ионы стандартным раствором ЭДТА (б):

Вследствие того, что Th^IV образует с комплексоном более устойчивое комплексное соединение, чем Mg²⁺, равновесие реакции (а) сдвигается вправо.

Если по окончании реакции вытеснения оттитровать Mg²⁺ стандартным раствором комплексона III в присутствии эриохрома черного Т, то можно рассчитать содержание Th^IV-ионов в исследуемом растворе.

Метод кислотно-основного титрования. В процессе взаимодействия комплексона с теми или иными катионами металлов выделяется определенное количество эквивалентов ионов водорода.

Образующиеся при этом в эквивалентном количестве ионы водорода оттитровывают обычным алкалиметрическим методом в присутствии кислотно-основного индикатора или другими способами.