Равновесия в водных растворах ЭДТУК

Комплексоны — это чаще всего многоосновные аминополикарбоновые кислоты и их соли, анионы которых, выступая в роли полидентатных хелатообразующих лигандов, способны образовывать со многими катио­нами металлов устойчивые растворимые комплексы — комплексонаты.

Комплексоны.

При комплексонометрическом титровании в результате реакции меж­ду катионом металла и комплексоном образуется комплексонат металла.

Как правило, комплексонаты металлов содержат один сложный циклообразующий лиганд, приходящийся на один катион металла-комплексообразователя, или, как говорят, комплекс имеет состав 1:1.

Известно большое число комплексонов, например, комплексоны I—IV, перечисленные ниже.

Комплексон I, или нитрилотриуксусная кислота N(CH₂COOH)₃.

Комплексон II, или этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУК)

(HOOCCH₂)₂N – CH₂CH₂ - N(CH₂COOH)₂,

имеющая бетаиновое строение (два протона связаны с атомами азота):

-OOCH₂C H+ H+ CH₂COO-

N – CH₂ – CH₂ – N

HOOCH₂C CH₂COOH

Эту четырехосновную кислоту, как уже отмечалось выше, часто сокращенно обозначают символом Н₄Y; такое обозначение мы будем использовать в дальнейшем.

Комплексон III, Na₂H₂Y·2H₂O – двунатриевая соль ЭДТУК; этот комплексон часто называют также ЭДТА (этилендиаминтетраацетат), трилон Б, хелатон III и т.д. Комплексонаты металлов, образованные катионами металлов с ЭДТА, называют также «эдетеатами», в отличии от комплексов с другими комплексонами.

Комплексон IV - диаминциклогексантетрауксусная кислота

В титриметрическом анализе наиболее широко применяется комплексон III; остальные комплексоны, а их известно несколько десятков, применяются в титриметрии реже.

Комплексон H₄Y — четырехосновная кислота. В сильно кислых растворах при рН < 1,6 она протонируется: протоны присоединяются к молекуле ЭДТУК образуя протонированные формы (катионы) H₅Y⁺ и H₆Y²⁺:

Кислотная диссоциация H₆Y²⁺ протекает ступенчато:

H₆Y²⁺ = H⁺ + H₅Y⁺, pK₁ = 0,9,

H₅Y⁺ = H⁺ + H₄Y, pK₂ = 1,6,

H₄Y = H⁺ + H₃Y^-, pK₃ = 2,00,

H₃Y^- = H⁺ + H₂Y^2-, pK₄ = 2,67,

H₂Y^2- = H⁺ + HY^3-, pK₅ = 6,16,

HY^3- = H⁺ + Y^4-, pK₆ = 10,26.

В водных растворах сосуществуют и находятся в равновесии все 7 форм ЭДТУК, однако, в зависимости от кислотности среды, доминиру­ет та или иная форма в интервалах ∆рН изменений рН раствора:

рН раствора доминирующая форма

<0,7 H₆Y²⁺

pH < 1,6

0,8-1,6 H₅Y⁺

~1,6-1,8 H₄Y – нейтральная молекула

~1,9-2,6 H₃Y^-

pH > 1,8

2,8-6,1 H₂Y^2-

6,2-10,2 HY^3-

>10,5 Y^4-

Максимальная относительная концентрация каждой формы соответствует приблизительно середине соответствующего интервала изменения рН.

Общая концентрация с(Y) всех незакомплексованных (не связанных в комплексах) равновесных форм ЭДТУК в растворе равна сумме концентраций всех форм:

С(Y) = [H₆Y²⁺] + [H₅Y⁺] + [H₄Y] + [H₃Y^-] + [H₂Y^2-] + [HY^3-] + [Y^4-].

Дата добавления: 2014-01-04