1.5 Методы титриметрического анализа,основанные на реакциях комплексообразования.
Комплексометрическое титрование основано на реакциях, при которых определяемые ионы образуют комплексные соединения. Если получаются внутрикомплексные соединения, хелаты (с комплексонами), то применяют хелатометрическое титрование. Комплексон- это группа органических соединений-производных аминополикарбоновых кислот. Наиболее широко применяют двухнатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты-комплексон-III(ЭДТА, трилон Б).
Комплексон III содержит наряду с карбоксильными группами-СООН и третичные аминогруппы . Комплексон III образует с катионом прочные, растворимые в воде внутрикомплексные соли. При этом катион металла замещает атомы водорода карбоксильных групп-СООН и одновременно взаимодействует с азотом посредством координационной связи.
Индикаторы комплекснометрического титрования
В качестве металлиндикатора используют в основном хромоген черный (эрихром черный Т) (C20H13O7N3S) и мурексид.
Хромоген черный. Анион этого красителя HInd2- имеет в щелочной среде синюю окраску. С катионами двухвалентных металлов (Mg2+,Ca2+,Zn2+,Cd2+,Co2+,Ni2+) он образует комплексы винно-красного цвета:
Me2++HInd2- → MeInd- +H+
синий винно-красный
При последующем титровании комплексоном III эти комплексы разрушаются. Ионы металла связываются комплексоном в более прочные комплексные соединения, а анионы индикатора переходят в раствор, сообщая ему синюю окраску:
MeInd-+[H2Y]2-→ [MeY]2-+ HInd2-+H+
Винно-красный бесцветный бесцветный синий
В результате этого винно-красная окраска раствора сменяется синей, рН=8-10. Поэтому к титрованному раствору добавляют аммонийную буферную смесь (NH4OH+NH4Cl), которая нейтрализует выделяющиеся при этом ионы водорода.
Мурексид – аммонийная соль пурпурной кислоты, комплексы металлов с мурексидом окрашены в красный цвет, менее устойчивы, чем комплексы металлов с комплексоионом III. При титровании катионы связываются комплексоионом, а анионы индикаторы освобождаются и сообщают раствору сине-фиолетовую окраску.
MeInd++[H2Y]2-→ [MeY]2-+ HInd-+2H+
1.5.1 Лабораторная работа №5. Комплексонометрическое определение общей жесткости воды
Комплексонометрическое определение общей жесткости воды основано на титровании солей кальция и магния, содержащихся в воде и обуславливающих ее общую жесткость, раствором комплексоиона III (трилон Б). В качестве индикатора используется хромоген черный (эриохром черный).
Сa2+ + HInd2- → CaInd- + H+
винно-красный
Константа нестойкости комплексов металлов с индикаторами:
Сa2+ 3,9*10-6
Mg2+ 1,0*10-7
Константа нестойкости комплексов Ca2+, Mg2+ с комплексоионом III меньше (2,7*10-11, 2*10-9). Поэтому при титровании комплекса металлов с индикатором нарушается и образуется более прочные комплексы с комплексоионом III.
CaInd-+Na2[H2Y] → Na2[CaY] + Hind- + H+
винно-красн синий
В эквивалентной точке винно-красная окраска растворов сменяется синей вследствие накопления анионов индикатора.
При реакции образования комплексов металлов с комплексоном III в растворе накапливаются ионы водорода, поэтому титрование следует проводить при рН=8-10 (комплексные соединения металлов с комплексоном III в кислой среде неустойчивы). Титрование следует проводить в присутствии аммонийной буферной смеси.