3. Edta

NaOOCH2C CH2COOH

‎‎ > N─CH₂─CH₂─N<

NaOOCH2C CH2COOH

Ка1 = 10^-2 рКа1 = 2

Ка2 = 2,16·10^-3 рКа2 = 2,67

Ка3 = 6,92·10^-7 рКа3 = 6,16

Ка4 = 5,5·10^-11 рКа4 = 10,26

Этилендиаминтетрауксусная кислота (Н4Y) – белое кристаллическое вещество, малорастворимое в воде: так при 20°С растворимость ее всего лишь 28,3 мг в 100 мл. Растворимость Н4Y минимальна при рН = 1,6 - 1,8. При повышении и понижении концентрации ионов водорода растворимость растет.

Дигидрат Na2H2Y·2H2O относительно хорошо растворяется в воде: 108г/л при 22° С.

Из-за низких значений рКа1 и рКа2 в водном растворе EDTA содержатся главным образом ионы H2Υ^2-, в слабоосновной среде ионы H2Υ^3-, а при рН>11 – полностью депротонированные ионы Υ^4-.

3. Комплексы ионов металлов с комплексонами – состав, структура и устойчивость.

Комплексоны с несколькими донорными атомами в молекуле действуют как полидентантные лиганды.

Так, EDTA содержит 4 донорные группы с кислородными атомами () и 2 группы с атомами азота, в силу чего координационная сфера ионов металлов с КY=4(6) может быть полностью заполнена. Поэтому у комплексов, образованных этими лигандами состав всегда М:L=1:1

Для Ca²⁺

Помимо основных реакций комплексообразования в системе М-ЭДТА-Н₂О протекают конкурирующие реакции протонирования ЭДТА, образования гидроксокомплекса металла. На прочность комплексов влияет рН среды. Некоторые комплексы, например, Са и Мg, устойчивы только в щелочной среде, более прочные комплексы, образованные ионами Zn², Pb²⁺, можно титровать в умеренно кислой среде, а трех - и четырех зарядные ионы (Fe³⁺, Zr⁴⁺) –даже в сильнокислой среде. Поскольку в результате реакции рН среды меняется (выделяются ионы Н₃О⁺), для предотвращения смещения равновесия реакции в обратном направлении, титрование ведут в присутствии буферной смеси, чаще всего NH₄OH и NH₄Cl.

Большое число хелатных циклов в комплексонатах и связанный с этим хелатный эффект являются одной из главных причин высокой устойчивости этих комплексов.

Фиксирование точки эквивалентности в комплексоно-метрических методах титрования можно устанавливать с помощью таких физических методов, как потенциометрические, амперометрические, фотометрические и другие, на практике наиболее часто для этой цели используют индикаторы. Последние изменяют цвет раствора в зависимости от концентрации определяемого иона металла, вследствие чего называются металлоиндикаторами. Это обычные слабые протолиты, образующие с ионами металлов интенсивно окрашенные комплексы, цвет которых отличается от сводного индикатора. Устойчивость этих комплексов должна быть достаточно высокой, чтобы они могли образовываться даже при очень низких концентрациях ионов металлов. С другой стороны, их устойчивость должна быть ниже устойчивости соответствующих комплексонатов, чтобы в присутствии комплексона они не могли прочно связывать соответствующий ион металла.

4. Металлохромные индикаторы. Принцип действия. Основные требования.

Металлохромные индикаторы изменяют цвет раствора в зависимости от концентрации определяемого иона металла.

Слабые протолиты, образующие с ионами металла интенсивно окрашенные комплексы, цвет которых отличается от такового свободного индикатора.

Т.к. MInd < MY,

раствор окрашивается в цвет свободного индикатора.

рМ = ℓg MInd - в момент изменения окраски, т.е. в конечной точке титрования, когда [Ind] = [MInd].

Интервал перехода рМ : Δ рМ = ℓg MInd 1

Основные требования, предъявляемые к металлоиндикаторам:

1. Металлоиндикаторы должны в выбранной области рН образовывать с ионами металлов достаточно устойчивые комплексы с соотношением М:Ind=1:1. Условные константы устойчивости комплексов МInd должны быть меньше условных констант устойчивости комплексов данных металлов с ЭДТА т.е. 10<^/_MY/^/_Mind<10⁴. В свою очередь достаточно большие значения констант устойчивости комплексов МInd позволяют использовать небольшие соотношения концентраций индикатора и металла с_Ind/c_M <0.1, что соответствует уменьшению погрешности титрования.

2. Изменение окраски в конечной точке титрования должно быть контрастным.

Число индикаторов, используемых в комплексонометрии, превышает сотню. Они являются, как правило, многоосновными кислотами. Очень часто в комплексонометрии применяют мурексид и эриохром черный Т.

Мурексид представляет собой аммониевую соль пурпурной кислоты. Эриохром черный Т - краситель из группы азокрасителей и является слабой трехосновной кислотой H₃Ind.

Процесс фиксирования точки эквивалентности в комплексонометри-ческом определении Ca²⁺.

1)Me + Ind = MeInd, Ca²⁺+ 2Ind = Ca(Ind)₂

1. Me + EDTA = MeEDTA, Ca²⁺ + Y^4- = CaY^2-

2. MeInd + EDTA = MeEDTA + Ind, Ca(Ind)₂ + Y^4- = CaY^2- + 2Ind^-

Следует отметить, что для титрования ионов Ca²⁺ эриохром черный Т пригоден только в интервале pH=9-10. Применяемый индикатор кислотный хром синий К. Титруем при pH=11.

5. Расчеты

=5,1*10 ¹⁰

Этап титрования	Степень оттитрованности	Формула	Состав	pCa
I	0	pCa=-lg[Ca]	Ca2+	1
	0,5		Ca2+	1,48
	0,9		Ca2+	2,2
	0,999		Ca2+	4,3
II	1		CaY2-	5,85
III	1,001	pCa=pCm+ lgMY - pY	CaY2-, Y2-	7,4
	1,1		CaY2-, Y2-	9,38
	1,5		CaY2-, Y2-	10

Проведены расчеты показывают, что для установления конечной точки титрования подойдет любой индикатор, меняющий окраску в интервале 4,3 - 7,4