6.Каков механизм действия металл-индикаторов?

Первым металлоиндикатором был мурексид – аммонийная соль пурпуровой кислоты

Его открытие было основано на случайном наблюдении в лаборатории Шварценбаха. Было замечено, что если после работы с урамилдиуксусной кислотой колбу мыли водопроводной водой, происходило резкое изменение окраски. Оказалось, что это вызвано реакцией ионов кальция, содержащихся в водопроводной воде, с мурексидом, который образовывался при окислении урамилдиуксусной кислоты кислородом воздуха.

Если формулу мурексида сокращенно записать в виде NH₄H₄Ind, то равновесия в его растворе можно представить схемой:

С ионами Ca²⁺ мурексид образует соединение красного цвета, с ионами Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺ – желтого.

На примере эриохром черный Т, относящийся к группе азокрасителей и имеющий в молекуле хелатообразующие OH-группы

Протон сульфогруппы в растворе диссоциирует практически полностью. Дальнейшее отщепление протонов от OH-групп приводит к изменению цвета индикатора. Окраска эриохром черного Т зависит от pH среды в растворе

Преобладающий в аммиачном буферном растворе анион Hind^2- взаимодействует с ионами металла, образуя окрашенное в красный или фиолетовый цвет соединение:

M²⁺ + HInd^2-  MInd^- + H⁺.

Голубой      красный

При титровании катиона M²⁺ ЭДТА в аммиачном буферном растворе в присутствии эриохром черного Т вблизи точки эквивалентности процесс протекает по уравнению

              MInd^- + H₂Y^2- + NH₃ = MY^2- + HInd^2- + NH₄⁺.

Красный                                  голубой

В результате происходит изменение окраски раствора.

7.Чему равен фактор эквивалентности в комплексонометрии?

В растворе трилон Б диссоциирует на ионы:

Во всех случаях независимо от степени окисления катионов они реагиру­ют с комплексоном в соотношении 1: 1, поэтому фактор эквивалентности для ЭДТА и катионов металла равен 1.

8.Почему определение жесткости воды проводят в щелочной среде?

Общую жесткость воды определяют комплексонометрическим методом с помощью двухзамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (техническое название – трилон Б, упрощенная формула Na₂H₂R, где R – радикал кислоты). В щелочной среде Трилон Б образует с катионами кальция и магния устойчивые комплексные соли:

Ca²⁺ + H₂R^2– + 2NH₄OH → [CaR]^2– + 2H₂O + 2 ,

Mg²⁺ + H₂R^2– + 2NH₄OH → [MgR]^2– + 2H₂O + 2 .

В ходе реакции рН среды должен уменьшатся, так как при замещении ионами кальция и магния ионов водорода последние переходят в раствор. Поэтому титрование необходимо проводить в щелочной среде (при рН = 10). Для создания и поддержания постоянной величины рН в раствор до титрования добавляют буферную смесь, содержащую NH₄OH и NH₄Cl.

Список литературы

1. Александрова, Э.А. Аналитическая химия. Теоретические основы и лабораторный практикум. В 2-х т. Т. 2. Физико-химические методы анализа / Э.А. Александрова. - М.: КолосС, 2011. - 352 c

2. Жебентяев, А.И. Аналитическая химия. Хроматографические методы анализа: Учебное пособие / А.И. Жебентяев. - М.: НИЦ ИНФРА-М, Нов. знание, 2013. - 206 c.

3. Иванова, М.А. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Учебное пособие / М.А. Иванова. - М.: ИЦ РИОР, 2013. - 289 c.

4. Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В 2-х т. Т. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа: Учебник для вузов / Ю.Я. Харитонов. - М.: Высш. шк., 2010. - 559 c.

5. Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В 2-х т.Т. 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ: Учебник для вузов / Ю.Я. Харитонов. - М.: Высш. шк., 2010. - 615 c.