12. Понятие о комплексонах. Механизм взаимодействия комплексона с ионами металлов.

Комплексонами обычно называют органические соединения, представляющие собой производные аминополикарбоновых кислот. Простейшими представителями этой большой группы соединений являются: нитрилотриуксусная кислота, известная под названием комплексон I.

Комплексон II обычно записывают как H₄Y, где Н – кислотный водородный катион, а Y – органический анион. Кислоту (H₄Y) не используют в качестве титранта из-за низкой растворимости в воде. Этилендиаминтетрауксусная кислота (комплексон II):

Для титрования на практике обычно применяют двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, которую часто называют комплексон III или трилон Б. Записывают обычно комплексон III как Na₂H₂Y:

Комплексоны наряду с карбоксильными группами (-СООН) содержат аминный азот (= N -) отличаются полидентатностью, т.е. способностью образовывать сразу несколько координационных связей с ионами металлов – комплексообразователей.

Все указанные комплексоны могут быть применены в объёмном анализе, потому что при взаимодействии с неорганическими ионами их реакции удовлетворяют следующим требованиям:

1) реакции комплексообразования протекают быстро и до конца;

2) реакции протекают стехиометрически, т.е. в строго эквивалентных отношениях, образуются комплексные соединения строго определённого состава, а именно такие, в которых отношение ионов металла к лиганду равно 1:1 независимо от заряда катиона.

Например,

Механизм взаимодействия комплексона с ионами металла-комплексообразователя, а также строение образующихся соединений можно рассмотреть на примере взаимодействия комплексона III с солями кальция:

Внутрикомплексная соль образуется, с одной стороны, за счёт замещения ионами металла-комплексообразователя активных атомов водорода карбоксильных групп, с которыми он соединяется главными валентностями, а с другой стороны взаимодействует с атомами азота посредством координационной связи.

Наиболее ценным свойством комплексонов, широко используемым в анализе, является их способность давать внутрикомплексные соли даже с ионами щелочноземельных металлов: Ca²⁺, Mg²⁺ и Ba²⁺, которые, как известно, трудно или невозможно перевести в комплексные соединения другими средствами.

Способность карбоксильных групп образовывать соли металлов усиливается эффектом возникновения внутрикомплексных солей. Поэтому комплексоны образуют внутрикомплексные соединения со многими элементами. Эти соединения отличаются достаточно малыми величинами констант нестойкости комплексных ионов (например, для Са²⁺ около 10^-10, для Zn²⁺ около 10^-16).

13. Способы фиксирования точки эквивалентности в комплексонометрии. Индикаторы, применяемые в методе.

Точка эквивалентности в комплексонометрии фиксируется практически полным исчезновением в титруемом растворе свободных ионов металла. Поэтому для фиксирования точки эквивалентности применяется металлоиндикатор.

Комплексонометрические индикаторы представляют собой органические вещества, которые образуют с ионами металлов окрашенные комплексные соединения. Причём окраска образующегося с ионами металла соединения, должна отличатся от окраски самого индикатора.

В качестве индикаторов при комплексонометрических титрованиях часто применяют красители: кислотный хром темно-синий, кислотный хромоген черный специальный (эриохром черный) и др. Они применяются в щелочной среде (аммиачный буфер, рН = 8-10) для определения ионов цинка, магния, кальция и других. Окраска индикатора в точке эквивалентности из фиолетовой становится синей.

Требования к металлоиндикаторам в комплексонометрии:

1. Должны образовывать с ионом металла достаточно прочное комплексное соединение, однако оно должно быть менее прочным, чем комплексное соединение с этим ионом металла.

2. Окраска комплексного соединения индикатора с ионом металла должна как можно более резко отличаться от окраски самого индикатора, т.е. должен быть контрастный переход окраски.

3. Должна быть минимальной погрешность титрования.