5. Комплексометрическое титрование

5.1. Равновесие комплексообразования

Таблица 18. Константы устойчивости комплексных соединений

Константа устойчивости – основная характеристика комплексного соединения, численное значение которой необходимо для решения многих химико-аналитических задач:

1. расчёт равновесных концентраций ионовв растворах комплексных соединений;

2. расчёт сложных равновесий в многокомпонентных растворах:

• расчёт растворимости малорастворимого электролита, если один из ионов одновременно участвует в реакции комплексообразования;

• расчёт окислительно-восстановительного потенциала, если один из компонентов сопряжённой окислительно-восстановительной пары одновременно участвует в реакции комплексообразования;

расчёт кривыхкомплексометрическоготитрования;

выбор маскирующего агентадля конкретного иона (см. Пример 11);

оценка возможностиобнаружения или количественного определения конкретного иона с использованием реакцийкомплексообразования(см. Пример 12);

прогнозированиевозможности титрования ионов-комплексообра-зователей или ионов-лигандов (см. Пример 12).

При решении некоторых из этих задач используются следующие условия и количественные критерии:

• Суммарная константа устойчивости равна произведению ступенчатых констант:

К = К₁·К₂·К₃·...·К_n–1·К_n

или

рК = рК₁ + рК₂ + рК₃ +...+ рК_n–1 + рК_n.

• В случае ступенчатого комплексообразования скачок на кривой титрования будет наблюдаться, если ступенчатые константы устойчивости различаются не менее чем в 10⁴ раз.

Очень часто для облегчения расчётов используется не значение самой константы устойчивости К, а её логарифм

рК= –lgК,

который и приведен в таблице.

• Пример 11.Необходимо замаскироватьFe³⁺(продукт реакции мешает зафиксировать к. т. т. за счёт собственной окраски) при перманганатометрическом определенииFe²⁺в сильнокислой среде.

По данным таблицы выясняем, что Fe³⁺образует комплексы со многими лигандами:CN^–,Cl^–,F^–,HPO₄^2–,H₂PO₄^–,OH^–,SCN^–. Из них:

• комплексы с ионами Cl^–иSCN^–являются малоустойчивыми, значит, непригодными для целей маскирования;

• лиганд CN^–очень токсичен;

• комплексы с ионами OH^–не могут существовать в условиях проведения анализа (сильнокислая среда);

• комплексы с ионами F^–,HPO₄^2–,H₂PO₄^–являются очень устойчивыми, кроме того, они неокрашены. Следовательно, эти лиганды можно использовать для маскированияFe³⁺, например, добавить в титруемый раствор немного фосфорной кислоты.

  • Пример 12.Можно ли провести количественное определениеCu²⁺, используя реакции комплексообразования с неорганическими лигандами ?

Ион Cu²⁺– типичный комплексообразователь, образует устойчивые комплексы со многими неорганическими лигандами, например сNH₃,OH^–,SCN^–. Однако комплексометрическое титрование с использованием этих реакций провести невозможно, поскольку разница в ступенчатых константах устойчивости составляет 1–3 порядка, т. е. скачка на кривой титрования не будет.

Таблица 18