Посуда и реактивы

• Бюретка вместимостью 25 или 50 см³.

• Пипетка Мора вместимостью 10 см³.

• Мерная колба вместимостью 100 см³.

• Коническая колба для титрования вместимостью 100 см³. Мерные цилиндры вместимостью 10 см³- 2 шт.

• Химический стакан вместимостью 100 см .

• Воронка диаметром 3 см.

• Часовое или покровное стекло.

• Экран для титрования.

• Промывалка с дистиллированной водой,

• Стандартный раствор дихромата калия, с(1/6К₂Сг₂0₇) = = 0,2000 моль/дм³.

• Рабочий раствор тиосульфата натрия, c(l/lNa₂S₂0₃) и и 0,02 моль/дм³.

• Раствор серной кислоты, c(l/2H₂S0₄) = 2,0 моль/дм³.

• Раствор иодида калия с массовой долей 10,0 %.

• Раствор крахмала с массовой долей 0,5 %.

Порядок выполнения работы:

Приготовление стандартного раствора. Стандартный рас­твор дихромата калия готовят в мерной колбе разбавлением в 10 раз исходного раствора с молярной концентрацией эквивален­та 0,2000 моль/дм³. Полученный раствор имеет молярную кон­центрацию эквивалента с(1/6К₂Сг₂07) = 0,02000 моль/дм³.

Стандартизация рабочего раствора N028203- Бюретку че­рез воронку заполняют рабочим раствором тиосульфата натрия. На штатив помещают экран для титрования.

В колбу для титрования мерными цилиндрами отмеряют 5- 7 см³ раствора KI и 5-10 см³ раствора серной кислоты. К полу­ченной смеси мерной пипеткой прибавляют 10,00 см³ приготов­ленного раствора дихромата калия. Колбу закрывают часовым или покровным стеклом, чтобы предотвратить испарение 1₂. Для завершения реакции колбу помещают на 5 мин в затемненное ме­сто (рис. 13). Затем стекло снимают и ополаскивают из промы- валки водой, промывные воды собирают в колбу для титрования. Сразу приступают к титрованию.

Окрашенный в бурый цвет раствор титруют раствором тио­сульфата натрия до светло-желтой окраски, когда в колбе оста­нется небольшое количество свободного иода. Затем добавляют несколько капель раствора крахмала, раствор в колбе приобрета­ет синий цвет, продолжают титровать до обесцвечивания рас­твора, Последние капли титранта прибавляют медленно, пере­мешивая раствор после каждой прибавленной капли.

Чтобы убедиться в правильности результата, в колбу добав­ляют 1 каплю стандартного раствора дихромата калия, при этом раствор приобретает бледно-синюю окраску.

Точное титрование выполняют не менее трех раз; результаты записывают в таблицу.

По результатам всех титрований рассчитывают молярную концентрацию эквивалента и титр раствора тиосульфата натрия:

Тема 2.5. Методы комплексонометрии. Трилонометрия.

ОСНОВЫ МЕТОДА

Комплексометрия - титриметрический метод анализа, осно­ванный на взаимодействии металлов с моно- или полидентатны- ми лигандами с образованием комплексных соединений. Для решения аналитических задач в комплексометрии в качестве тит- рантов применяют, как правило, полидентатные органические реагенты, так как только при этом можно получить четкий скачок на кривой титрования и зафиксировать точку эквивалентности.

Метод титрования с применением полидентатных органиче­ских реагентов (комплексонов) называется комплексонометрией. Начало применению комплексонов как аналитических реагентов положил швейцарский химик Г.Шварценбах (1945 г.). Комплек­сны относятся к классу полиаминополикарбоновых кислот. Эти соединения называются "хелатоны" (США), "трилоны" (Герма­ния), "комплексоны" (Россия).

Наибольшее распространение и применение в анализе среди комплексонов получили комплексон II (ЭДТУ) - этилендиамин- тетрауксусная кислота

и хорошо растворимая в воде двунатриевая соль этилендиамин- тетрауксусной кислоты - комплексон III (ЭДТА)

Особенности строения комплексонов'.

• Наличие в молекулах комплексонов нескольких групп ки­слотного характера (-СООН), атомы водорода которых способны замещаться на металл. При этом образуется валентная связь.

• Присутствие двух атомов азота, имеющих неподеленную пару электронов и, следовательно, способных образовывать ко­ординационные связи с металлом.

Шесть функциональных групп с донорными атомами азо­та и кислорода позволяют комплексонам реагировать со всеми металлами, кроме металлов со степенью окисления 1, образуя комплексные соединения - комтексонаты,

Реакция комплексообразования протекает мгновенно, прак­тически необратима.

Свойства комплексонатов:

Комплексонаты - прочные соединения, слабые электро­литы. Их прочность обусловлена наличием в молекуле двух ви­дов связи (валентной и координационной) и замкнутых циклов, разветвленных в пространстве. Состояние комплексонатов в рас­творе характеризуется константой устойчивости ((3).

Чем выше степень окисления металла, тем устойчивее комплексонат и, следовательно, выше константа устойчивости

• Независимо от степени окисления металла, комплексона- ты характеризуются одинаковым составом 1:1. Ступенчатое ком- плексообразование отсутствует. Поэтому эквиваленты металлов, как и комплексонов, равны 1.

• Комплексонаты хорошо растворимы в воде, растворы их бесцветны.

Условия комплексе неметрического титрования. Реакция комплексообразования сопровождается изменением pH вследст- вие накопления протонов:

Ме²⁺ + H₂Y ²~ ^iMeY²'+2Н⁺.

Изменение pH влияет на устойчивость комплексонатов: с увеличением pH устойчивость комплексонатов повышается. По­этому Ме²⁺ определяют в щелочной или нейтральной среде, Ме³⁺ и Ме⁴⁺ - в кислой среде. При выборе условий титрования раство­ра соли определенного металла необходимо учитывать константу Р, которая прямо зависит от pH

Растворы, содержащие Mg , Са , Ва ⁺, титруют при pH = 9 - 10 в присутствии аммонийной буферной смеси.

Особенность комплексонометрического титрования состо­ит в том, что в одной пробе без предварительного разделения можно раздельно определять катионы различных металлов, варьируя условия с помощью буферных растворов. Несколько металлов в растворе можно определять при условии, если кон­станты устойчивости их комплексонатов отличаются более, чем на четыре порядка (pi/ р2>Ю⁴). При этом для титрования раствора соли каждого катиона должен быть свой индикатор.

Фиксирование точки эквивалентности. Для визуального фиксирования точки эквивалентности в комплексонометрии при­меняются металлоиндикаторы - органические соединения, из­менение окраски которых зависит от концентрации ионов метал­ла в растворе. Металлоиндикаторы с ионами титруемого металла образуют окрашенные комплексы.

Способы комплексонометрического титрования.

1. Прямое титрование. Применяется для определения со­держания солей металлов в пищевых продуктах, питьевой, при­родной и сточной воде промышленных предприятий, в почвах (табл. 11). Надежный способ определения жесткости воды. Тит- рант - раствор комплексона III.

2. Обратное титрование. Применяется для определения солей металлов, когда трудно подобрать индикатор или при мед­ленном взаимодействии ионов металла с титрантом. К анализи­руемому раствору добавляют избыток титрованного раствора комплексона III, не вступивший в реакцию остаток ЭДТА тит­руют раствором MgS0₄.

3. Косвенное титрование. Применяется для определения анионов (S0₄²~; Р0₄³~; С₂0₄²~ и другие). Анионы из раствора оса­ждают титрованным раствором соли металла, избыток которого затем оттитровывают раствором комплексона Ш.

Раствор комплексона III готовят по точной навеске в мерной посуде, но концентрацию раствора необходимо уточнять (препа­рат Na₂H₂Y 2Н₂0 гигроскопичен, массовая доля влаги до 0,3 % влаги). Стандартные вещества метода - MgS0₄, СаСОз, ZnCl₂.