Обучающие задачи.

1. Выбрать наиболее прочное комплексное соединение из соединений Fe²⁺ с биолигандами: глицерином (1), гистидином (2), лизином (3).

Решение: прочность комплекса характеризуется К_нест: чем меньше К_нест, тем более прочный комплекс.

Из справочника: К_нест(1)=1,58·10^-8

К_нест(2)=5,01·10^-10

К_нест(3)=3,16·10^-5

Ответ: наиболее прочное комплексное соединение Fe²⁺ c гистидином, т.к. К_нест(2)‹ К_нест(1)‹ К_нест(3).

2. Вычислить концентрацию ионов Zn²⁺ в растворе Na₂[Zn(CN)₄] с концентрацией 0,3 моль/л при избытке цианид-ионов, равном 0,01 моль/л.

Решение: вторичная диссоциация комплексного иона протекает по уравнению:

[Zn(CN)₄]^2- ↔ Zn²⁺ + 4CN^-

К_нест= (справочная величина)

Ответ: [Zn²⁺] в растворе тетрацианоцинката (II) натрия составляет 7,2·10^-3.

Лабораторная работа №5 «Определение общей жесткости воды (комплексонометрия)»

Комплексонометрия – метод объемного анализа, в основе которого лежат реакции комплексообразования. В качестве рабочего раствора (титранта) используется раствор хелатообразующего лиганда – комплексона, который в присутствии аммиачной буферной смеси образует с катионами металлов комплексные соединения.. Самый распространенный комплексон, который используется в аналитической практике – комплексон III, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, условное обозначение Na₂H₂Y (см. лекционный материал), раствор которого называют трилон Б; реакционноспособная часть реагента - H₂Y^2-, в составе которой два донорных атома аминного азота и четыре карбоксильных группы. Дентатность такого лиганда равна шести, следовательно, взаимодействует он с ионами металлов в соотношении 1:1 независимо от валентности металла.

Определение общей жесткости воды, обусловленное присутствием в ней ионов Са²⁺ и Mg²⁺, основано на реакции: H₂Y^2- + Me²⁺(Ca²⁺,Mg²⁺)  MeY^2- + 2H⁺

Структура комплексного иона - MeY²::

Очевидно, что образование хелата сопровождается обменной реакцией между двумя протонами двух карбоксильных групп на ион Ме²⁺, а также координацией по двум атомам азота (донорно-акцепторный механизм). Следовательно, число эквивалентности (Z) равно 2 как для трилона Б, так и для иона металла. Если проводить титрование в присутствии аммиачной буферной смеси, то подкисление раствора выделяемыми в результате реакции комплексообразования протонами Н⁺ наблюдаться не будет.

Титрование исследуемого раствора выполняют в присутствии аммонийного (аммиачного) буферного раствора с рН 9,6. Точку конца титрования (точку эквивалентности) определяют с помощью металлоорганических индикаторов (металлохромных индикаторов), реакцию комплексообразования которых с определяемыми катионами при тех же условиях в общем виде можно представить следующим образом: ;

в результате раствор приобретает вино-красное окрашивание, характерное для комплексного соединения ионов металла с индикатором. Однако комплексные соединения ионов металлов с индикатором, образующиеся в условиях эксперимента, менее устойчивые, чем комплексы с трилоном Б.

В точке эквивалентности комплексы металлов с индикатором разрушаются, т.к. образуются более устойчивые комплексы катионов металлов с трилоном Б, и индикатор выделяется в раствор, что приводит к резкому изменению окраски раствора: раствор приобретает окраску, характерную для свободного индикатора в интервале рН 9,0-10(сине-серую).

При определении жесткости воды используют индикатор эриохром черный – Т (ЭХЧ-Т) – это сложная трехосновная органическая кислота, которая в зависимости от рН раствора образует в растворе по-разному окрашенные ионы:

H₃Ind H₂Ind^- HInd^2- Ind^3-

pH 6,3 6,3-11,2 >11,2

красный синий желтый

Жесткость воды (Ж) выражается количеством миллимоль – эквивалентов ионов кальция и магния в литре исследуемого раствора:

Жесткость (Ж)

Санитарная норма - Ж<7 ммоль/л; мягкая вода - Ж<2 ммоль/л.

В точке эквивалентности выполняется закон эквивалентов: ;

с учетом концентрации стандартного раствора и его объема израсходованного на титрование:

, откуда