§ 18. Застосування комплексних сполук в аналізі

Комплексні сполуки з неорганічними й органічними лігандами широко використовують в якісному і кількісному аналізах. Найчастіше їх застосо­вують у таких випадках:

1. для гравіметричних визначень;

2. для титриметричного комплексометричного визначення;

3. для добування забарвлених комплексів, які використовують для якіс­ного виявлення і колориметричного визначення іонів;

4. для зв'язування сторонніх іонів, які заважають визначенню певних іонів;

5. для розчинення осадів.

Прикладом гравіметричних визначень може бути визначення нікелю у вигляді диметилгліоксимату нікелю (див. гравіметричний аналіз). Прик­ладом комплексометричного визначення є методи визначення хлоридів за допомогою нітрату ртуті (II) та трилонометричне визначення твердості води. Ці методи описані у відповідних розділах книги.

Добування забарвлених комплексів описано при виявленні багатьох іонів, а також у розділі «Колориметричні визначення».

Зв'язування сторонніх іонів, які заважають аналізу, можна продемонст­рувати на прикладі визначення нікелю в сталях. Нікель осаджують за допомогою диметилгліоксиму в лужному середовищі. У цих умовах іони заліза та інші катіони осаджуються у вигляді гідроксидів. Щоб запобігти осадженню гідроксидів металів, добавляють розчин винної кислоти, яка з іонами багатьох металів у лужному середовищі утворює стійкі виннокислі комплекси, наприклад:

per нс-о_ч

НС—О—Fe

So

Залізо не осаджується гідроксидом амонію в присутності винної кис­лоти. Утворення стійких виннокислих комплексів багатьох металів викорис­товують для усунення впливу іонів цих металів при визначенні нікелю.

80

В аналізі застосовують різні реактиви для зв'язування («маскування») сторонніх іонів.

Для розчинення осадів часто використовують неорганічні й органічні ліганди, які утворюють стійкі комплекси. Наприклад, хлориди в присут­ності йодидів виявляють так. Спочатку осаджують йодид і хлорид за допо­могою нітрату срібла. Потім на осад, що утворився, діють розчином гідро­ксиду амонію. При цьому хлорид срібла переходить у розчин у вигляді аміакату:

AgCl + 2NH₄OH *± [Ag (NH₃)₂] CI + 2Н₂0.

Розчин фільтрують і підкислюють азотною кислотою. Знову випадає осад хлориду срібла:

[ Ag (NH„)₂] CI + 2HN0₃ ї± [ AgCl] + 2NH₄N0₃.

Поява білого сирнистого осаду свідчить про наявність хлориду в дослі­джуваному розчині.

Тепер розглянемо, чому хлорид срібла розчинився в гідроксиді амонію, а йодид срібла залишився нерозчинним. З таблиць знаходимо, що ДРд_єсі = = 1 • 10-¹⁰, ДР_Ае, - 8 • 10-¹⁸, a tf_Ag(NH + = 6,8 • 10-⁸. Припустимо,

що для розчинення осаду було взято стільки аміаку, що утворився 0,1 М розчин аміакату срібла і надлишок аміаку становив 1 моль/л.

Обчислимо концентрацію іонів срібла в розчині, яка утворюється при дисоціації аміакату срібла в цих умовах, а також при дисоціації насиче­них розчинів хлориду і йодиду срібла *.

lAg+HNH,]' -^

[Ag(NH₃)₂]+ _[Ag (NH₃)J-]

Звідси

[Ag (NH,)+] • 6,8 • 10-⁸

[Ag+] =

[NH₃]² Підставляємо відповідні значення:

[Ag+] = °^Л-⁶-⁸₂-¹⁰~⁸ = 6,8 • 10-⁹ (моль/л).

Концентрацію іонів срібла в насиченому розчині хлориду срібла знахо­димо з добутку розчинності:

Д^р_Аесі = [Ag⁺1 [Сі^-] = 1 • Ю-¹⁰; [Ag+] = У~ДР^ = У 1 • Ш-¹⁰ = 10~⁵ (моль/л). Концентрація іонів срібла в насиченому розчині йодиду срібла буде: [Ag⁺] = У ДР_АеІ = У 8 • 10~¹⁸ да 3 • 10~⁹ (моль/л).

¹ Обчислення має наближений характер, бо тут зроблено допущення, що концентрація гідроксиду амонію дорівнює концентрації аміаку, хоч концентрація аміаку значно менша від концентрації гідроксиду амонію.

81

Порівнявши концентрацію іонів срібла в насиченому розчині хлориду срібла з концентрацією іонів срібла в розчині аміакату срібла, переконає-

1Q—⁵

мось, що перша в ^- s=s 140 раз більша. Реакції відбуваються в бік

6,8 • ю^-8

зменшення концентрації іонів. Отже, хлорид срібла добре розчиняється

в гідроксиді амонію. Концентрація іонів срібла в насиченому розчині йоди-

ду срібла в ' ' _₉ яз 23 рази менша порівняно з концентрацією іонів

срібла в розчині аміакату срібла. Отже, йодид срібла не розчинятиметься в розчині гідроксиду амонію.