2.4. Метод комплексонометрического титрования

В научно-исследовательских лабораториях широко применяют методы анализа, основанные на использовании реакций, которые сопровождаются образованием комплексных соединений катионов с органическими реактивами, называемыми комплексонами.

Понятие о комплексонах. Комплексоны являются производными аминополикарбоновых кислот, среди которых наибольшее практическое значение приобрела этилендиаминтетрауксусная кислота:

НООСН₂C СН₂СООН

\ /

N—СН₃—СН₂—N

/ \

НООСН₂С СН₂СООН

На практике обычно применяют двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, которую сокращенно называют комплексон III (трилон Б):

НООСН₂C СН₂СООН

\ /

N—СН₃—СН₂—N

/ \ NaООСН₂С СН₂СООNa

Это соединение содержит наряду с карбоксильными группами (-СООН) и амминный азот (N---), поэтому оно является одновременно кислотой, способной давать соли с различными катионами, и комплексообразующим веществом. Комплексон III образует со многими катионами прочные растворимые в воде так называемые внутрикомплексные соли.

Внутрикомплексные соли с комплексоном III образуются, с одной стороны, за счет замещения ионами металла-комплексообразователя активных атомов водорода карбоксильных групп, с которыми он соединяется с помощью главных валентностей, а с другой стороны, - взаимодействия с атомами азота, способными сочетаться с данным ионом металла-комплексообразователя посредством побочной (координационной) валентности.

Наиболее ценным свойством комплексонов, широко используемым в анализе, является их способность давать внутрикомплексные соли с ионами щелочноземельных металлов: магнием, кальцием и барием, которые, как известно, трудно или невозможно перевести в комплексные соединения другими средствами.

Строение внутрикомплексной соли кальция можно схематически представить в виде формулы, где сплошными линиями показаны главные валентности, а стрелками побочные.

При комплексонометрическом титровании должно соблюдаться следующее основное условие: в точке эквивалентности определяемые катионы должны быть практически связаны в комплекс. Одним из главных условий является строго определенное значение рН титруемого раствора.

При взаимодействии с комплексоном III ионы металла, например, магния, вытесняют ионы водорода, поэтому концентрация водородных ионов резко возрастает и равновесие реакции сдвигается влево. Для связывания образующихся ионов водорода прибавляют буферную смесь.

Титрование большинства катионов проводят при рН 5-6 (буферная смесь СН₃СООН + СН₃СООNН₄) или рН 8 - 10 (буферная смесь NН₄ОН + +NН₄С1). Однако нельзя слишком сильно повышать рН, так как в этом случае выпадает осадок гидроокиси металла.

Индикаторы, применяемые в комплексонометрическом методе, реагируют на изменение концентрации определяемых ионов металла. Обычно индикаторы в комплексометрии - это окрашенные органические вещества, образующие окрашенные соединения с ионами различных металлов, но другого цвета, чем цвет самого индикатора. Часто применяют индикатор эриохром черный Т при рН 8 - 10.

Раствор индикатора имеет синий цвет, а со многими металлами образует комплексы винно-красного цвета. При титровании определяемых катионов раствором трилона Б в точке эквивалентности полностью разрушается соединение катиона с индикатором, так как весь катион соединяется с трилоном Б и окраска из винно-красной переходит в синюю.

лабораторная работа № 3

комплексонометрическое определение общей жесткости,

кальция и магния в природных и сточных водах

Цель работы: научиться определять общую, временную, постоянную, кальциевую, магниевую жесткость воды. Освоить метод комплексонометрического титрования для анализа объектов окружающей среды.