лаб.работа 5 трилонометрия

Комплексонометрическое титрование.

Особое положение среди методов комплексообразования занимает так называемая комплексонометрия (комплексонометрическое титрование), основанная на применении реакций образования прочных комплексных соединений с нитрилтриуксусной, этилендиаминтетрауксусной и другими аминополикарбоновыми кислотами. Дающими комплексные соединения со многими катионами.

Комплексонами обычно называют класс органических соединений, представляющие собой производные аминополикарбоновых кислот. Простейший комплексон- нитрилотриуксусная кислота (НТА), известная под названием комплексон I (сокращенно H₃Y).

Наибольшее значение имеет четырёхосновная этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА)- комплексон II(сокращённо H₄Y)/

Комплексоны наряду с карбоксильными группами (-СООН) содержат и амино- группу (N). Благодаря такому строению эти соединения отличаются мульти(поли)дентатностью, т.е. способностью образовывать сразу несколько координационных связей с ионами металлов-комплексообразователей.

На практике обычно применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, которую называют комплексон III или трилоном Б (сокращённо Na₂H₂Y): или ЭДТА

HOOСH₂C CH₂OONа

N-CH₂-CH₂-N · х 2H₂O

NaOOCH₂C CH₂COOН

Реакции между комплексоном и ионами металлов-комплексообразователей протекают стехиометрически, т.е. в строго эквивалентных отношениях, это обстоятельство открывает широкие возможности применения комплексонов для количественного определения многих катионов, в том числе кальция, цинка, меди, алюминия, индия и др.

Комплексоны широко используются для комплексонометрического титрования многих катионов и анионов (косвенным методом). При этом используют метод прямого и обратного титрования.

Комплнксонометрия (хелатометрия) представляет собой титриметрический метод анализа, основанный на реакциях, при которых определяемые ионы образу

ют комплексные соединения с некоторыми органическими соединениями. Если при этом получаются внутрикомплексные соединения хелаты, как, например, с комплексонами, то имеет место комплексонометрическое (хелатометрическое) титрование.

Условия комплексонометрического титрования. Основным условием комплексонометрического титрования является титрование, предъявляемое к реакции, которая должна протекать таким образом, чтобы в точке эквивалентности определяемые катионы были практически полностью связанны в комплекс. Константа нестойкости таких комплексов должна быть очень незначительной. При этом определяемые катионы должны образовывать с металл- индикатором комплексы, отличающиеся меньшей прочностью, чем их комплексы с комплексоном.

Титрование комплексоном III проводится при строго определённых условиях, из которых наибольшее значение имеет соблюдение требуемого значения pH титруемого раствора.

Вот почему титрование большинства катионов обычно проводят в аммиачной буферной среде (NH₄OH+NH₄Cl) при pH=8-9

Способы хелатометрического титрования

Существует несколько способов хелатометрического титрования: прямое и обратное титрование, титрование заместителя.

Метод прямого титрования. Анализируемый раствор, содержащий катионы определяемого металла, разбавляют в мерной колбе ,берут для титрования определенную(аликвотную) часть пипеткой и титруют в щелочной среде, при pH=10. это значение pH поддерживают при помощи аммонийной буферной среды. Для титрования используют стандартный раствор комплексона III. Индикаторы- комплексообразователи,т.е. органические красители, образующие с катионами окрашенные комплесные соединения ( так называемыми металл-индикаторами). В настоящее время для хелатометрического титрования титрования используют хромоген черный специальный ЕТ-ОО( С₂₀Н₁₃N₃S) и мурексид (C₈H₆N₆O₆).

В процессе прямого титрования концентрация определяемого катиона сначала снижается постепенно, затем вблизи точки эквивалентности резко падает. Этот момент замечается по изменению окраски введенного индикатора, мгновенно реагирующего на изменение концентрации катионов металла-комплексообразователя.

Методом прямого комплексонометрического титрования определяют Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и некоторые другие катионы.

Метод обратного титрования. В тех случаях, когда по тем или иным причинам невозможно провести прямое титрование определяемого катиона, нет подходящего индикатора или комплексообразование протекает медленно, пользуются методом обратного титрования. В подобных случаях к анализируемому раствору прибавляют точное измеренный объем стандартного раствора комплексонаIII, нагревают до кипения для завершения реакции комплексообразования, затем охлаждают и оттитровывают избыток комплексона титрованным раствором сульфата магния (MgSO₄ ) или сульфата цинка( ZnSO₄.) Для установления точки эквивалентности применяют Металл-индикатор, реагирующий на ионы магния и цинка.

Метод титрования заместителя. Метод основан на том, что Mg²⁺ - ионы дают с комплексоном ΙΙΙ менее устойчивое комплексное соединения (pH=8,7), чем большинство других катионов. Поэтому, если смешать катионы определяемого металла с магниевым комплексом комплексона ΙΙΙ, то при этом произойдет реакция обмена.

Приготовление стандартного раствора

комплексона ΙΙΙ

Для приготовления стандартного (титрированного) раствора комплексона ΙΙΙ применяют двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, кристаллизующуся с двумя молекулами воды: ее состав отвечает формуле Na₂C₁₀H₁₄O₈N₂·2H₂O.

Раствор комплексона ΙΙΙ обычно готовят из фиксанала. Фиксанал – строго определенное количества вещества, содержащиеся в запаянной ампуле. Фиксаналы готовятся на заводе или в специальной лаборатории. Обычно в ампулах содержится 0,1 г-экв вещества, т.е. столько, сколько требуется для приготовления 1 л точно 0,1 н. раствора. Фиксаналы могут содержать как растворы ( серная и соляная кислота, щелочи), так и сухие вещества ( перманганат калия, карбонат или оксалат натрия и др.)

Для приготовления стандартного раствора из фиксанала необходимо предварительно обмыть ампулу дистиллированной водой. В мерную колбу емкостью 1л поместить воронку с пробойником и резким ударом разбить дно ампулы о пробойник: другим пробойником разбить верхнюю часть ампулы, содержимое ампулы количественно переносят в колбу смывая его дистиллированной водой из промывалки, тщательно ополаскивают воронку, следя за тем, чтобы на ней не осталось кристаллов вещества, затем воронку вынимают и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.

Комплексонометрический метод определения кальция и магния

Комплексонометрическое определение кальция основано на прямом методе титрования его ионов стандартным раствором комплексона ΙΙΙ в присутствии мурексида или кислотного хром темно-синего. Индикатор образует с ионами кальция комплексное соединение красного цвета. При титровании раствора комплексоном ΙΙΙ в точке эквивалентности красная окраска переходит в окраску, характерную для свободного индикатора.

Титрование солей кальция раствором ЭДТА нужно проводить в сильно щелочной среде при pH>12. В этом случае достигается полная нейтрализация образуещейся в процессе титрования свободной кислоты и наблюдается максимальный скачок кривой тирования.

Ход определения. В мерную колбу вместимостью 100 мл возьмите (у преподавателя) определенный объем анализируемой смеси. Раствор доведите до метки дистиллированной водой и тщательно перемешайте. Из колбы отбирают аликвотную часть полученного раствора, добавляют 50 мл дистиллированной воды, 5 мл аммиачной буферной смеси, 2-3 капли эрихром черного Т (или кислотного хром темно-синего) и титруют0,05н. стандартным раствором комплексона ΙΙΙ до перехода вино-красной окраски раствора в фиолетово-синюю. Под конец титрование проводят очень медленно. Добейтесь, чтобы красноватый оттенок полностью исчез. Повторить титрование 2-3 раза.

Для определения содержания ионов кальция вновь отбирают аликвотную часть раствора, добавляют 2,5 мл 2н раствора NaOH, доводят общий объем до 100 мл, вносят на кончике шпателя 30-40 мг смеси мурексида с хлоридом натрия и медленно тируют стандартным раствором ЭДТА до перехода красно-розовой окраски в сине –фиолетовую, не исчезающую в течении 3 минут .Повторите титрование 3 раза и из сходящихся отсчетов возьмите среднее.

Вычисления:

Содержание ионов Кальция вычисляют по формуле:

Содержание ионов магния вычисляют по формуле:

где: Э – эквивалент кальция и магния

V₁ – объема комплексона ΙΙΙ, пошедший на титрование смеси магния и кальция, мл

V₂ – объем комплексона ΙΙΙ, пошедший на титрование кальция, мл

Vk – объем мерной колбы, мл

V₀ – объем пробы, взятой на титрование, мл

N₁ – нормальность раствора комплексона ΙΙΙ.