Самостійна робота № 7.

Тема: Комплексонометричний метод аналізу.

Повинні знати: поняття про комплексони особливість будови молекули трилону Б та механізм його взаємодії з іонами кальцію та магнію особливості впливу рН середовища на змінення хімічної рівноваги реакції комплексоутворення вплив буферного розчину та механізм дії індикатора використання методу для контролю сировини харчових виробництв

Повинні вміти: написати хімізм реакції комплексоутворння показати особливості будови молекули трилону Б та механізм його взаємодії з іонами кальцію та магнію

План:

1. Комплексонометричне титрування.

2. Класифікація прийомів комплексонометричного титрування.

Стислі теоретичні відомості

1. Комплексонометричне титрування.

Титриметричний аналіз, в якому титрантом використовують розчини комплекса, який утворює речовини, називають комплексонометрією. До комплексонів відносяться водно-розчинні органічні полікислоти або їх солі, які містять відкриті ланцюги амінооцетової кислоти.

Титриметричне визначення, основане на взаємодії іонів-комплексоноутворювачів з поліпептидними лігандами, які приводять до утворення розчинних хелатів, називають хелатометрією. Із хелатометричних методів найбільш широке використання нашло титрування розчинами комплексонів – комплексонометрія.

Комплексонами називають органічні речовини, які містять одну або декілька амінодикарбоксильних груп – N (СН₂СООН)₂. Найбільше розповсюдження получив комплексон ІІ, який називається етилендиамінтетраоцтова кислота (Н₄У) (ЕДТА),

Н Н

О    О

С – С С – С

НО   ОН

Н Н

N – C – C – N

Н Н

НО    ОН

С – С С – С

О   О

Н Н

а також комплексон ІІІ – динатрієва сіль етилендиамінтетраоцтова кислота (Na₂Н₄У).

Н Н

О    О

С – С С – С

НО  Н Н  ОН

Н   Н

N – C – C – N

Н   Н

NaО  Н Н   ОNa

С – С С – С

О   О

Н Н

Товарна назва кристалогідрату динатрієвої солі етилендиамінтетраоцтової кислоти (Na₂Н₂С₁₀Н₁₂О₈Н₂  2Н₂О) – трилон Б, а метод аналізу, який використовує його водний розчин як титрант – трилонометрією.

Н₄У – чотирьохосновна кислота і дисоціює по чотирьом ступеням:

Н₄У  Н⁺ + Н₃У^- рК₁ = 2,00

Н₃У^-  Н⁺ + Н₂У^2- рК₂ = 2,76

Н₂У^2-  Н⁺ + НУ^3- рК₃ = 6,16

НУ^3-  Н⁺ + У^4- рК₄ = 10,26

Як бачимо, що при дисоціації по першим двум ступеням вона веде себе як кислота середньої сили, а при дисоціації по третій і четвертій ступеням – як слабка і дуже слабка кислота.

У водних розчинах іони багатовалентних металів, мають здібності заміщувати іони водню карбоксильних груп у іоні (Н₂У^2-), при цьому утворює одночасно з азотом аміногрупу координаційного (донорно-акцепторну) зв’язку. В результаті чого утворюються міцні і розчинні у воді комплексні сполуки. Багатовалентні іони металів взаємодіють з кислотним залишком Н₂У^2- по рівнянню:

Ме²⁺ + Н₂У^2- = МеУ^2- + 2Н⁺

Ме²⁺ + Н₂У^2- = МеУ^- + 2Н⁺

Ме²⁺ + Н₂У^2- = МеУ + 2Н⁺

Незалежно від валентності іонів металів утворюються комплекси з молекулярним співвідношенням метал:ліганд (1:1). При цьому міцність комплексу виростає.

Процес комплексоноутворення супроводжується відщіпленням двух іонів водню, для того щоб виникнути підвищення кислотності, яке може привести до недостатньо повного зв’язування іонів металів, обично використовують буферні розчини. Останні часто виконують і іншу важливу функцію: утворюя комплекси з іонами металів, вони утримують їх у розчині, коли комплексонометричне визначення потрібно проводити в умовах, які проводять до їх осадження.

Точку еквівалентності при комплексонометричному титруванні визначають декількома способами:

• іони водню, які виділяються у кількості, еквівалентному катіонам, можна визначити алкаметрично з одною із кислотно-основних індикаторів;

• фізико-хімічними методами: потенціометрії, кондуктометрії і ін.;

• за допомогою металхромових індикаторів, це органічні забарвники, які утворюють з катіонами забарвлення комплексної сполуки.

Комплексні сполуки металлохромових індикаторів з іонами металів менш прочні, чим комплекси тих же іонів з комплексом ІІІ. Тому при титруванні аналізуємого розчину комплексоном ІІІ іони метала проходять від індикатора до комплексу і виділяється вільний індикатор, який володіє характерним забарвленням.

Відомо багато металохромових індикаторів, із яких одні універсальні: еріохром чорний Т, 8-оксихинолин, алізариновий червоний S, ксиленовий ярко жовтий: другі специфічні: арсеноза І, сульфосаліцілова кислота.