Комплексонометричне визначення

Принцип методу. При взаємодії іонів Са²⁺ і Мg²⁺ з комплексоном III (двонатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти, скорочено Nа₂Н₂Y) утворюються безбарвні, стійкі у лужному середовищі комплекси складу Ме²⁺ : Nа₂Н₂Y = 1 : 1 за схемою:

Ме²⁺ + Н₂Y^2- ↔ МеY^2- +2Н⁺,

де Н₂Y^2- — аніон комплексону ІІІ.

При добавлянні розчину комплексону III до проби води спочатку утворю­ються більш стійкі комплекси кальцію, а потім менш стійкі комплекси магнію.

Індикатор еріохром чорний Т за рН ~10 утворює з іонами магнію комплек­сну сполуку червоно-фіолетового кольору:

Мg²⁺ + Н₂Іnd^- ↔ МgІnd^- +2Н⁺.

Блакит- Червоно-­

ний фіолетовий

Після досягнення точки еквівалентності магній зв'язується в стійкіший безбарвний комплекс із комплексоном III і розчин забарвлюється в блакит­ний колір унаслідок появи вільних аніонів індикатору:

МgІnd^- + Н₂Y^2- ↔ МgY^2- + Н₂Іnd^-.

Червоно- Блакит-

фіолетовий ний

За наявності іонів металів, комплекси яких з еріохром чорним Т міцніші, ніж із комплексоном III, зміна кольору розчину в точці еквівалентності недо­статньо чітка. Визначенню твердості води заважають іони заліза концентра­цією понад 10 мг/дм³, кобальту, нікелю, міді (концентраціями кожного понад 0,1 мг/дм³) та деякі ін.

Для маскування катіонів металів, які заважають аналізу, застосовують ці­анід калію, солянокислий гідроксиламін або сульфід натрію. Така потреба постає в основному при аналізі стічних вод.

Дуже каламутні води фільтрують крізь мембранний фільтр із діаметром пор 0,45 мкм. Мінімальна визначувана твердість води становить 0,5 ммоль- екв/дм³ за об'єму проби 100 см³.

Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви

Реактиви

Розчин комплексону III, 0,02 моль-екв/дм³: 3,75 ± 0,01 г комп­лексону III (двонатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти С₁₀Н₁₄О₈N₂Na₂·2Н₂О) розчиняють у бідистильованій воді й дово­дять об'єм розчину до 1 дм³ у мірній колбі. Точну концентрацію розчину встановлюють за стандартним розчином хлориду цинку.

Буферний розчин з рН ~ 10: 20 г хлориду амонію, х.ч., розчиня­ють у дистильованій воді, добавляють 100 см³ концентрованого розчину аміаку, х.ч., і доводять об'єм розчину до 1 дм³ у мірній колбі. Якщо рН суміші відрізняється від 10 більш ніж на ±0,2, то добавляють концентрований розчин НС1 або NН₄ОН до досягнен­ня рН 10 ± 0,2 за рН-потенціометричного контролю.

Індикатор еріохром чорний Т, спеціальний ЕТ-00 (хромоген чор­ний), С₂₀Н₁₂O₇N3SNa готують одним із таких способів:

а) 0,5 г індикатору розчиняють у 10 см³ буферного розчину і до­водять об'єм розчину етиловим спиртом до 100 см³ у мірній колбі;

б) 0,5 г індикатору розтирають у фарфоровій ступці з 50 г хло­риду натрію.

Стандартний розчин хлориду цинку, 0,01 моль-екв/дм³: близько 0,33 г металічного гранульованого цинку швидко промивають у невеликій кількості концентрованої соляної кислоти й відразу відмивають від кислоти бідистильованою водою. Потім висушують у сушильній шафі при 100 °С упродовж 1-2 год, охолоджують і визначають його масу (m) на аналітичних терезах.

У мірну колбу місткістю 1 дм³ наливають 10-15 см³ бідистильованої води та 3 см³ концентрованої соляної кислоти і добавляють наважку (m) металіч­ного цинку. Після повного розчинення наважки розчин доливають до риски бідистильованою водою. Концентрація цього розчину приблизно дорівнює 0,01 моль-екв Zn²⁺/дм³.

Точну його концентрацію С (моль-екв/дм³) обчислюють за рівнянням:

С=

де m — наважка металічного цинку, г; 32,69 — молярна концентрація цинку (М·1/2Zn²⁺).

Визначення точної концентрації розчину комплексону III. У ко­нічну колбу для титрування піпеткою вносять 10 см³ стандартного розчину хлориду цинку з відомою концентрацією С, добавляють 20 - 25 см³ дистильо­ваної води, 5 см³ буферного розчину з рН ~10, 2-3 краплі індикатору еріохром чорний Т і титрують розчином комплексону III до зміни червоно-фіолетового забарвлення розчину на блакитне.

Концентрацію розчину комплексону ІІІ С_х (моль-екв/дм³) обчислюють за рівнянням:

C_x=

де V₁ — об'єм взятого стандартного розчину хлориду цинку, см³; С — концен­трація стандартного розчину хлориду цинку, моль-екв/дм³; V — об'єм розчину комплексону III, витрачений на титрування, см³.