Комплексонометрический метод

Сущность метода.

Комплексонометрический метод основан на реакции образова­ния прочных, хорошо растворимых в воде внутрикомплексных сое­динений ионов металлов с аминополикарбоновыми кислотами и их солями, получившими общее название комплексонов. Из многочисленных аминополикарбоновых кислот наибольшее аналитическое применение нашел комплексов Ш (трилон Б, хелатон III) - кислая двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. Состав комплексона III отвечает

формуле:

Синтез его сравнительно несложен, он хорошо растворим в воде. Раствор комплексона III является рабочим раствором метода. Комплексон III отвечаег требованиям, предъявляемым к исходным веществам, и поэтому раствор его можно приготовить по точной навеске в малых объемах .

Индикаторы комплексонометрии

Индикаторами в методе комплексонометрии являются сложные органические вещества, реагирующие на изменение кондентрации определяемых ионов металла, поэтому их называют иначе металл-индикаторами. Вещества могут быть комплексонометрическими индикаторами, если:

1) их собственная окраска в растворе отличается от окрас­ки их соединений с ионами металлов;

2) комплексное соединение ионов металла с индикаторами яв­ляется менее прочным, чем комплексное соединение ионов метал­ла с комплексоном III.

Различают следующие две группы комплексонометрических индикаторов:

1) специфические индикаторы, реагирующие только с опреде­ленным металлом. Так, Fe³⁺ ионы можно титровать комплексоном III при рН= 2, используя реактивы, дающие окрашенные соединения с Fe³⁺ (роданид аммония, сульфосалициловая кислота и др.).2) металл-индикаторы- органические вещества, чаще всего сами окрашенные и образующие тоже окрашенные, но в другой цвет соединения с различными металлами. Эти индикаторы, как правило, являются многоосновными кислотами. В качестве индикаторов при комплексонометрических титрованиях часто применяют красители: кислотный хром темно-синий, кислотный хромоген черный специальный (эриохром черный) и др. Они применяются в щелочной среде( аммиачный буфер, рН = 8-10) для определения ионов цинка, магния, кальция и других. Окраска индикатора в точке

эквивалентности из фиолетовой становится синей.

Если изобразить условно формулу индикатора так H₂Ind, то протекаемую реакцию между эриохромом черным (рис. 1) и ионом металла при рН=8-10 можно записать так:

H₂Ind + Me²⁺ = MeInd + 2H⁺

синий цвет красный цвет

Рис. 1 Эриохром черный

В области 7 < pH < 12, представляющей наибольший интерес для метода комплексонометрии, группа сульфоновой кислоты полностью диссоциирована. Значения рК отщепления обоих протонов рК₁ = 6,3 и рК₂ = 11,6 ограничивает три области:

рН < pK₁ Диссоциация не происходит. Соединение окрашено в красный цвет.

7 < pH < 11 Существует амфолит. Ионы окрашены в синий цвет.

pH > 12 Обе ОН- группы диссоциированы. Ионы окрашены в желто-оранжевый цвет.

Поскольку комплексы эриохрома Т с металлами окрашены в красный цвет, при проведении титрования в области 7 < pH <11 происходит четкое изменение окраски из красной в синюю. Красную окраску имеет комплекс индикатора с металлами: Mg, Ca, Sr, Y, Mn, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Pb, Al, Fe, Ti, Co, Ni, Cu, платиновыми металлами, лантаноидами.

Таким образом, при добавлении к анализируемому раствору индикатора раствор окрашивается в красный цвет. При титровании раствором комплексона III в точке эквивалентности окраска раствора становится синей, так как комплексон III образует более прочное соединение с металлом, чем индикатор:

MeInd + Na₂H₂I = Na₂MeI + H₂Ind

красный цвет синий цвет

Щелочные растворы индикатора чувствительны к действию окислителей, поэтому индикатор добавляют непосредственно перед титрованием. Поскольку водные растворы эриохрома Т неустойчивы, обычно его в сухом виде смешивают с хлоридом натрия (для разбавления).

Комплексонометрическим методом можно определять индивидуальные соли , смеси солей, некоторые органические соединения.

Комплексоны достаточно эффективны при выведении из живых организмов токсических ионов металлов, в том числе радиоактивных изотопов. Комплексоны применяются в качестве стабилизаторов при хранении крови( они связывают ионы тяжелых металлов, катализирующих окисление органических соединений).

Рис. 2 Структура комплекса металла с ЭДТА

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ Zn²⁺ и ZnSO₄ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ

В основе определения лежит реакция:

Na₂H₂I + ZnSO₄ = Na₂ZnI + H₂SO₄

H₂I^2- + Zn²⁺ = ZnI^2- + 2H⁺

Молярная масса эквивалента Zn²⁺ : M (0,5 Zn²⁺ ) = 0,5 ∙ 65,38 = 32,69 г/ моль

Молярная масса эквивалента ZnSO₄ : M (0,5 ZnSO₄) = 0,5 ∙161,44 = 80,72 г/моль

Молярная масса эквивалента комплексона: M (Na₂H₂I) = 0,5 ∙ 372,24 = 186,12 г/моль

Приготовление 100 мл 0,05 н рабочего раствора комплексона III по точной навеске.

КомплексонIII отвечает всем требованиям, предъявляемым к исходным веществам, поэтому раствор его можно готовить по точной навеске.

Расчет навески: m( комплексона) = 0,05 ∙186,12 ∙ 0,1 = 0,9306г

Навеску комплексона, взятую на аналитических весах, количественно переносят в мерную колбу на 100 мл.

Порядок титрования

В бюретке – раствор комплексона, в колбе для титрования – раствор сульфата цинка и буферная смесь с рН =10( аммиачный буфер).

Лабораторная работа