Комплексонометрическое титрование

Комплексонометрия − титриметрический метод, основанный на реакциях взаимодействия определяемых ионов со специальными органическими реактивами (комплексонами) − полиаминокарбоновыми кислотами и их производными. Несмотря на то, что в настоящее время известно большое количество комплексонов, в основном находят применение следующие реагенты:

1). Этилендиаминотетрауксусная кислота (ЭДТУ) или комплексон II

НООС – СН₂ СН₂ – СООН

N – CH₂- CH₂ - N

НООС- СН₂ СН₂ – СООН

2). Натриевая соль этилендиаминотетрауксусной кислоты (ЭДТА, Na₂H₂Y, комплексон III), известная под торговым названием трилон Б.

NaOOC - CH₂ CH₂ – COONa

N – CH₂ – CH₂ – N

HOOC - CH₂ CH₂ – COOH

Реакции взаимодействия различных катионов с ЭДТА в растворе протекают по уравнениям:

Са²⁺ + Н₂Y^2- = CaY^2- + 2H⁺

Bi³⁺ + H₂Y^2- = BiY^- + 2H⁺

Zr⁴⁺ + H₂Y^2- = ZrY + 2H⁺

Как видно, независимо от заряда катиона, в реакции комплек-сообразования принимает участие один анион и происходит выделение двух ионов водорода. Степень протекания реакции зависит от рН раствора, что особенно заметно при титровании катионов, образующих сравнительно малоустойчивые комплексы (Mg²⁺, Ca²⁺). Многие катио-ны титруются в аммиачном буферном растворе, т.е. при рН 8 – 9.

Основным рабочим раствором в комплексонометрии является раствор ЭДТА. Эта соль практически не содержит примесей, хорошо растворима в воде, растворы устойчивы при хранении.

Высокая устойчивость координационных соединений позволяет определять большую группу катионов. Прямым титрованием опреде-ляют Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺.

Широко применяется в комплексонометрии и метод обратного титрования, для чего к анализируемому раствору добавляют избыток титрованного раствора ЭДТА и не вступивший в реакцию избыток оттитровывают солью магния или цинка. Обратным титрованием опре-деляют, например, Hg²⁺, Al³⁺, Cr³⁺.

В настоящее время комплексонометрические методики разработаны для анализа многих веществ. Первым, практически важным применением ЭДТА в аналитической химии стало определение жесткости воды, которая характеризуется молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния. Содержание этих элементов определяют прямым титрованием пробы воды в аммонийном буферном растворе 0,01 М раствором ЭДТА в присутствии индикатора, в качестве которого применяют эриохром черный Т и рассчитывают по формуле:

С(Na₂H₂Y) V(Na₂H₂Y) 1000

V(H₂O)

где V(H₂O) — объем воды, взятый для титрования, мл.

Пример: Раствор солей кальция и магния разбавили водой до 100,0 мл. На титрование 20,00 мл с эриохром черным Т израсходовали 18,45 мл 0,0102 М раствора ЭДТА, а на титрование такой же аликвоты с мурексидом затратили 8,22 мл ЭДТА. Какая масса кальция и магния содержалась в исходном растворе?

Решение: С индикатором эриохром черный Т оттитровываются оба иона (Са²⁺ и Мg²⁺), а с мурексидом образует комплекс только кальций, следовательно масса кальция в растворе:

m_Ca = 0,001 ^. с(Na₂H₂Y) ^.V(Na₂H₂Y) ^. М_э(Са) ^. V_k/V_a = 0,001 ^. 0,0102 ^. 8,22^. 40 ^. 100/20 = 0,0168 г.

Содержание магния рассчитываются по разности объемов:

18,45 – 8,22 = 10,23 мл Na₂H₂Y пойдет на взаимодействие с магнием, масса которого рассчитывается аналогично массе кальция:

m_Mg = 0,001 ^. 0,0102 ^. 10,23 ^. 24,31 ^. 100/20 = 0,0127 г.

М (Са) = 40,08 г/моль; М (Mg) = 24,31 г/моль.

Дата добавления: 2014-01-04