Расчетные формулы для построения кривых титрования в комплексонометрии

До точки эквивалентности [Mⁿ⁺]=(C_MV_M – C_ЭДТАV_ЭДТА )/(V_М +V_ЭДТА). (21)

В точке эквивалентности [Mⁿ⁺] = . (22)

После точки эквивалентности [Mⁿ⁺] = . (23)

На рис. 9 показаны кривые титрования иона кальция в буферных растворах с различными значениями рН. Видно, что титрование Са²⁺ возможно только при рН  8.

Классификация методов комплексонометрического титрования

Метод прямого титрования. Применяют для анализа ионов металлов, быстро реагирующих с ЭДТА, при наличии подходящего индикатора. Титрование ведут стандартным раствором ЭДТА при определенном значении рН (буферный раствор) с выбранным металлохромным индикатором.

Этим методом определяют Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и некоторые другие катионы (около 25 катионов).

Рис. 9. Кривые комплексонометрического титрования

ионов кальция раствором ЭДТА при разных рН раствора

Метод обратного титрования. Метод обратного титрования применяют в тех случаях, когда реакция комплексообразования протекает медленно или отсутствует подходящий индикатор.

В этом случае к анализируемому раствору прибавляют точно измеренный объем стандартного раствора ЭДТА, нагревают до кипения для завершения реакции и затем «на холоду» оттитровывают избыток ЭДТА титрованным раствором Mg²⁺, Zn²⁺ или Cu²⁺. Для установления точки эквивалентности применяют металл-индикатор, реагирующий на ионы магния, цинка или меди.

Метод титрования заместителя. Метод основан на том, что ионы Mg²⁺ дают с ЭДТА менее устойчивое комплексное соединение (рК_MgY^2- = 8,7), чем подавляющее большинство других катионов. В связи с этим, если к катиону определяемого металла добавить комплексонат магния, произойдет реакция обмена и выделение эквивалентного количества ионов магния, которые титруют стандартным раствором ЭДТА.

Sn⁴⁺ + MgY^2- → SnY + Mg²⁺

Данный метод используется для высокозарядных ионов, гидролизующихся при рН > 1,5 (Bi³⁺, Sn⁴⁺, Th⁴⁺). Например, при определении ионов висмута (Bi³⁺) в анализируемый раствор при рН=1– 1,5 предварительно вводят комплексонат магния MgY^2-, а затем выделившиеся ионы Mg²⁺ оттитровывают стандартным раствором ЭДТА при рН=10.

Лабораторная работа 3 Определение содержания кальция (II) и магния (II) в растворе при совместном присутствии методом комплексонометрии

Цель работы:

1. освоение метода комплексонометрического титрования;

2. практическое применение метода комплексонометрии для определения массы кальция (II) и магния (II) в растворе при совместном присутствии.

Реактивы

1. Раствор ЭДТА с молярной концентрацией  0,05 моль/дм³.

2. Н₂О дистиллированная.

3. Стандартный раствор Mg (II) с молярной концентрацией 0,0250 моль/дм³.

4. Аммиачный буфер с рН = 9,5.

5. Раствор гидроксида калия КОН с массовой долей 5%.

6. Эриохром черный Т, индикаторная смесь³.

7. Калькон, индикаторная смесь.

Теоретические основы метода:

Метод основан на взаимодействии ионов Са²⁺и Мg²⁺ с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (Na₂H₂Y₂ или Na-ЭДТА) с образованием прочных комплексов в молярном отношении M:L=1:1 в определённом интервале рН.

Для фиксирования точки эквивалентности при определении Са²⁺и Мg²⁺ используют калькон и эриохром черный Т.

Определение Са²⁺ проводят при рН ≈ 12, при этом Mg²⁺ находится в растворе в виде осадка гидроксида магния и не титруется ЭДТА.

Mg²⁺ + 2OH^- = Mg(OH)₂↓

Са²⁺ + Y^4-  CaY^2-

При рН ≈ 10 (аммиачный буферный раствор) Мg²⁺ и Са²⁺ находятся в растворе в виде ионов и при добавлении ЭДТА титруются совместно.

Ca²⁺ + HY^3-  CaY^2- + H⁺

Mg²⁺ + HY^3-  MgY^2- +H⁺

Для определения объема ЭДТА, затраченного на титрование Mg²⁺, из суммарного объёма, пошедшего на титрование смеси при рН ≈ 10, вычитают объём, пошедший на титрование Са²⁺ при рН ≈ 12.

Для создания рН ≈ 12 применяют 5% – ный раствор KOH, для создания рН ≈ 10 используют аммиачный буферный раствор (NH₃H₂O + NH₄Cl).

Ход выполнения работы: