Практические работы

Работа 1. Приготовление и стандартизация раствора ЭДТА

Реагенты

ЭДТА (комплексон III), Na₂C₁₀H₁₄O₈N₂·2H₂O.

Цинк металлический (х.ч.) или MgSO₄·7H₂O (х.ч.).

Аммиачный буферный раствор (рН 9–10).

Серная кислота H₂SO_4, 2 н. раствор.

Металлоиндикатор: кислотный хромовый темно-синий.

Выполнение работы

1. Приготовление раствора ЭДТА. Навеску (приблизительную) для приготовления 250 мл 0,05 М (0,1 н.) раствора ЭДТА рассчитывают по формуле

m = С · M · V,

где m – масса ЭДТА, г; С – молярная концентрация эквивалента, моль/л; M – молярная масса эквивалента, г/моль; V – требуемый объем, л.

Навеску взвешивают на технохимических весах, переносят в мерную колбу, растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем водой до метки (вода должна выдержать пробу на отсутствие комплексообразующих металлов, перемешивают и переливают в склянку.

2. Приготовление раствора стандартного вещества – металлического цинка. Точную навеску (взятую на аналитических весах) металлического цинка (х.ч.) для приготовления 250 мл 0,05 М раствора растворяют в 10 мл 2 н. раствора H₂SO₄ в мерной колбе вместимостью 250 мл, доводят водой до метки, тщательно перемешивают и переливают в склянку. Рассчитывают молярную концентрацию эквивалента этого раствора С = m/M·V, где m – навеска х.ч. металлического цинка, г; M – молярная масса эквивалента, г/моль;V – объем, л.

Вместо металлического цинка в качестве стандартного вещества можно использовать MgSO₄·7H₂O.

3. Приготовление 0,1 н. (0,05 М) раствора стандартного вещества – сульфата магния.

Из точной навески MgSO₄·7H₂O готовят раствор в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Рассчитывают концентрацию как в п. 2.

4. Стандартизация раствора ЭДТА. В колбу для титрования помещают 15,00 мл приготовленного раствора цинка или сульфата магния, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, 50 мл воды, около 0,03 г индикатора кислотного хром темно-синего и титруют раствором ЭДТА до перехода красной окраски в сине-фиолетовую. Титрование повторяют 2–3 раза и берут среднее значение объема. Рассчитывают молярную концентрацию эквивалента ЭДТА: С_А · V_A = C_B ·V_В,

где С_А и С_В – молярные концентрации эквивалента растворов ЭДТА и стандартного соответственно, V_А и V_В – их объемы.

Работа 2. Определение цинка

Ионы цинка образуют с ЭДТА бесцветный комплекс состава ZnY² – c константой устойчивости 3,27·10¹⁶.

Реагенты

Сульфат ZnSO₄ или нитрат цинка Zn(NO₃)₂, 2,5 н. раствор.

ЭДТА (комплексон III), Na₂C₁₀H₁₄O₈N₂·2H₂O, 0,02 н. раствор.

Металлоиндикатор эриохром черный Т, 1%-я твердая смесь с твердым хлоридом натрия.

Аммиачный буферный раствор (рН 9-10).

Выполнение определения

Отбирают пипеткой 5,00 мл раствора нитрата или сульфата цинка, переносят в мерную колбу на 500 мл, разбавляют дистиллированной водой до метки и перемешивают. Отбирают пипеткой 10,00 мл этого раствора, переносят в колбу для титрования, прибавляют около 10 мл аммиачной буферной смеси (отмеряют с помощью мерного цилиндра), добавляют 0,1 г смеси твердого индикатора с хлоридом натрия и перемешивают до получения отчетливой вишневой окраски. Титруют стандартным раствором ЭДТА до перехода вишневой окраски индикатора в синюю от одной капли избытка титранта. Титрование повторяют 2–3 раза и вычисляют среднее значение объема. По результатам титрования находят молярную концентрацию эквивалента раствора по ионам цинка, титр раствора по цинку и массу цинка в г по формулам

С_А · V_A = C_B · V_B ; С_А = C_B V_В / V_A ;

Т_А = С_А · М_А / 1000 ; m_A = Т_А · V,

где С_А и V_A молярная концентрация эквивалента и объем раствора цинка;

C_B и V_В тоже для раствора ЭДТА; Т_А – титр раствора по цинку; М_А – молярная масса эквивалента цинка; m_A – масса цинка, содержащаяся в объеме V колбы, из которой отбирали аликвотную часть.

Работа 3. Определение меди

Ионы меди образуют с ЭДТА комплексы голубого цвета с константой устойчивости 6,3·10¹⁸. В присутствии мурексида, образующего комплекс с медью зеленовато-желтого цвета, титрование можно вести при комнатной температуре при рН 6 (условная константа устойчивости комплексоната меди при рН 6 равна 1,4·10¹⁴).

Реагенты

ЭДТА, 0,0500 М стандартный раствор.

Металлоиндикатор мурексид (смесь с твердым хлоридом натрия в соотношении 1:100).

Ацетатный буферный раствор с рН 6.

Выполнение определения

Анализируемый раствор разбавляют водой до метки в мерной колбе вместимостью 100,0 мл (раствор должен содержать 0,1–0,2 г меди). После перемешивания отбирают пипеткой 10,00 мл раствора в коническую колбу емкостью 100,0 мл, прибавляют 20 мл дистиллированной воды, 5 мл буферного раствора, на кончике шпателя 20–30 мл индикаторной смеси, перемешивают и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски в чисто-фиолетовую. Замечают объем ЭДТА и вводят 1–2 мл ацетатного буферного раствора (или 1 каплю 2 М раствора NH₃). Если цвет раствора остается фиолетовым, титрование прекращают, а если от добавления буферного раствора окраска изменилась в желтую или желто-зеленую, продолжают титрование раствором ЭДТА до устойчивой фиолетовой окраски. Расчеты проводят также как в работе 2.

Работа 4. Определение кальция и магния при их совместном присутствии

Константы устойчивости комплексов кальция и магния с ЭДТА различаются на 2 порядка (логарифмы констант устойчивости равны 10,7 и 8,7 для кальция и магния соответственно). Поэтому эти ионы нельзя оттитровать раздельно, используя только различие в константах устойчивости комплексонатов. При рН~10 в качестве металлоиндикатора используют эриохром черный Т. При этих условиях определяют сумму кальция и магния. В другой аликвотной части создают рН > 12, вводя NaOH, при этом магний осаждается в виде гидроксида, его не отфильтровывают, и в растворе определяют комплексонометрически кальций в присутствии мурексида, флуорексона или кальциона, являющихся металлоиндикаторами на кальций. Магний определяют по разности.

Метод пригоден для определения жесткости воды. Следы тяжелых металлов титруются совместно с кальцием и магнием; поэтому их маскируют перед титрованием цианидом калия или осаждают сульфидом натрия либо диэтилдитиокарбаминатом натрия. Практически все ионы, присутствующие в воде, можно замаскировать цианидом калия и триэтаноламином; не маскируются щелочные металлы, кальций и магний.

1,0 мл 0,0100 М раствора ЭДТА эквивалентен содержанию 0,408 мг Са; 0,561 мг СаО; 0,243 мг Mg; 0,403 мг MgO.

Реагенты

ЭДТА, 0,0500 М стандартный раствор.

Аммиачный буферный раствор с рН 10 (67 с NH₄Cl и 570 мл 25 %-го NH₃ в 1 л раствора).

NaOH или КОН, 2 М растворы.

Металлоиндикаторы: эриохром черный Т; мурексид, флуорексон; кальцион (смеси с хлоридом натрия в соотношении 1:100).

Выполнение определения

1. Определение суммы кальция и магния. Отбирают пипеткой 10,00 мл анализируемого раствора (его можно приготовить, взяв навеску смеси солей кальция и магния на аналитических весах, перенеся ее в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворив, доведя до метки водой и тщательно перемешав) из мерной колбы (100 мл) в коническую колбу для титрования вместимостью 100 мл, прибавляют 2–3 мл буферного раствора с рН 10 и 15 мл воды, перемешивают, прибавляют на кончике шпателя 20–30 мг смеси эриохром черного Т и хлорида натрия. Перемешивают до полного растворения индикаторной смеси и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора из винно-красной в голубую.

2. Определение кальция. Отбирают пипеткой 10,00 мл анализируемого раствора в коническую колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 2–3 мл раствора NaOH или КОН, разбавляют водой примерно до 25 мл, вводят 20–30 мг индикаторной смеси мурексида, флуорексона или кальциона с хлоридом натрия и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора от одной капли ЭДТА.

Изменение окраски в конечной точке титрования зависит от выбранного индикатора. При использовании мурексида окраска изменяется из розовой в фиолетовую; при использовании флуорексона – из желтой с зеленой флуоресценцией в бесцветную или розовую с резким уменьшением интенсивности флуоресценции; при использовании кальциона – из бледно-желтой в оранжевую. В последнем случае щелочную среду создают только 2 М раствором КОН.

3. Определение магния. Объем титранта, израсходованный на титрование магния, вычисляют по разности объемов ЭДТА, пошедших на титрование при рН 10 и рН 12.