Лабораторная работа 11 Определение железа (II) в растворе соли Мора

Определение содержания железа (II) в растворах является одним из важнейших применений перманганатометрии, которое осуществляют прямым методом титрования. Соль Мора (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 6Н₂О окисляется перманганатом калия в среде серной кислоты согласно уравнению:

2KMnO₄ + 10(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + + 10(NH₄)₂SO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.

В отличие от титрования оксалат-иона, данное определение про­водят на холоде, так как при нагревании железо (II) окисляется кислородом воздуха до железа (III).

Ход определения. Исследуемый раствор соли Мора в мерной колбе доводят дистиллированной водой до метки. В колбу для титрования мерной пипеткой отбирают 10,0 мл анализируемого раствора, подкисляют 10–15 мл раствором H₂SO₄ с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л и титруют рабочим раствором перманганата калия до появления устойчивой бледно-розовой окраски. Повторяют титрование 23 раза, результаты записывают в таблицу 8 и определяют содержание железа (II) по формулам:

Таблица 8

№ опыта	V (соли Мора), мл	V (KMnO4), мл
1	10
2	10
3	10
Среднее значение	10

С_{(соли Мора)} = (моль/л);

Т(соли Мора/Fe) = (г/мл);

m(Fe) = Т(соли Мора/Fe) ^. Vколбы (г).

Железо (II) окисляется до железа (III), теряя один электрон. Поэтому молярная масса эквивалента железа равна его атомной массе  55,85.

9.3. Комплексонометрическое титрование

Метод основан на реакции образования прочных комплексных соединений ионов металлов с рядом комплексообразующих органических реагентов, получивших название комплексонов. Связывание определяемого катиона в комплекс происходит тем полнее, чем прочнее образующийся комплекс. Для этого титрование комплексонами проводят при строго определенных условиях, из которых наибольшее значение имеет рН титруемого раствора.

Наибольшее значение из комплексонов имеет двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты  ЭДТА, которую называют также комплексоном III или трилоном Б.

Комплексон III образует со многими катионами достаточно прочные и растворимые в воде внутрикомплексные соли в результате замещения атомов водорода функциональных групп органи­ческого реагента, на катион металла. Одновременно катион металла взаимодействует с атомами азота аминогруппы посредством коор­динационной связи:

или

H₂Y^2 + Me²⁺  MeY^2 + 2H⁺.

Со всеми ионами металлов (кроме одновалентных) ЭДТА реагирует в отношениях 1:1. В умеренно кислых растворах эти реакции могут быть записаны в следующем виде:

H₂Y^2 + Ме²⁺  MeY^2 + 2Н⁺,

H₂Y^2 + Ме³⁺  MeY^ + 2Н⁺,

H₂Y^2 + Ме⁴⁺  MeY + 2Н⁺.

Таким образом, молярная масса эквивалента любого металла будет равна 1/2 его атомной массы. Поскольку степень комплексообразования зависит от рН, титрование раствором ЭДТА проводят при постоянном рН, которое достигается добавлением буферного раствора.

В качестве индикаторов применяют интенсивно окрашенные красители (металлоиндикаторы), образующие с титруемыми ионами металлов комплексы различной ок­раски. Чаще всего в практике используют эриохром черный Т, мурексид, ксиленоловый оранжевый и др.

В зависимости от рН раствора эриохром черный Т существует в трех окрашенных формах:

	pH < 6		pH 7  11		pH > 11
	H2Ind		HInd2		Ind3
	Винно- красный		Синий		Оранжевый

В слабощелочном растворе при добавлении индикатора ионы металла связываются в комплекс винно-красного цвета:

	Me2+	+	HInd2		MeInd	+ H+
					Винно- красный

В точке эквивалентности комплекс металла с индикатором разрушается, то есть образуется более прочный комплекс иона металла с ЭДТА, анионы индикатора освобождаются и переходят в раствор, сообщая ему синюю окраску:

MeInd	+	H2Y2	=	MeY2	+	HInd2	+	H+
Винно-красный		Бесцветный		Бесцветный		Синий