Вопросы к коллоквиуму № 2

1. Комплексонометрическое титрование

Методы комплексообразования основаны на реакциях, в результате которых между катионами и анионами образуются комплексные ионы: Комплексы, полученные в результате этих реакций, должны быть устойчивыми. Устойчивость комплексов определяется константой нестойкости или константой устойчивости (константой образования – β): Чем меньше константа нестойкости или чем больше константа устойчивости, тем более устойчивый комплексный ион образуется и тем больше вероятность применения его в объемном анализе. При титровании концентрация титруемых ионов постепенно уменьшается, а концентрация реагирующих с ними ионов рабочего раствора постепенно увеличивается. Если реакция идет в несколько стадий, то на кривой титрования будет несколько ступеней. Для определения точки эквивалентности применяют индикаторы, которые дают либо окрашенные, либо нерастворимые соединения с определяемым веществом. Причем эти соединения индикатора должны быть менее прочными, чем соединения, получаемые по основной реакции титрования. В настоящее время наиболее широко применяется метод комплексонометрии, основанный на реакциях, осуществляемых с помощью комплексонов.

Понятие о комплексонах

Комплексонами обычно называют группу полиаминополикарбоновых кислот. Хотя число различных комплексонов очень велико, под термином «комплексонометрия» или «хелатометрия» обычно имеются в виду реакции титрования солями этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), чаще всего двухзамещенной натриевой солью Na₂H₂Y×2H₂O, широко известной под торговым названием трилон Б

Символом Y (или Y^4-) обозначают четырехзарядный анион этилендиаминтетрауксусной кислоты (ООСCH₂)₂NCH₂CH₂N(CH₂COO)₂^4-. Сокращением ЭДТА обычно обозначают анион H₂Y^2-, входящий в состав трилона Б.

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

Ca²⁺ + H₂Y^2- = CaY^2- + 2H⁺,

Bi³⁺ + H₂Y^2- = BiY^- + 2H⁺,

Zr⁴⁺ + H₂Y^2- = ZrY + 2H⁺.

Таким образом, независимо от заряда катиона, в реакции комплексообразования принимает участие один катион и один анион. Поэтомумолярные массы эквивалента титранта и определяемого катиона равны их молярным массам (f_э=1).

Уравнения приведенных выше реакций показывают, что степень их протекания зависит от pH раствора. Влияние кислотности раствора особенно заметно при титровании катионов, образующих сравнительно малоустойчивые комплексы (Mg²⁺, Ca²⁺ и др.): их можно оттитровать лишь в щелочной среде. Многие катионы титруются в аммиачном буферном растворе.

Рабочие растворы

Основным рабочим раствором в комплексонометрии * является раствор Na₂H₂Y×2H₂O. Эта соль легко получается в чистом виде, хорошо растворима в воде, растворы устойчивы при хранении. В обычных условиях препарат содержит примерно 0,3% влаги, поэтому титрованныерастворы трилона Б можно готовить по точной навеске (с учетом 0,3% H₂O). Однако обычно его титр устанавливают (например, по раствору соли цинка, полученному растворением точной навески металлического цинка в соляной кислоте). Применяемые для титрования растворы ЭДТА имеют концентрацию 0,01…0,05 моль/л и реже 0,1 моль/л.