Металлоиндикаторы( Металлохромные индикаторы)

1 2 3 4

Лекция № 17

Тема: Метод комплексонометрии.

План.

1. Теоретические основы метода.

2. Металлоиндикаторы.

3. Условия комплексонометрии

4. Способы титрования.

5. Достоинства и недостатки метода.

Теоретические основы метода.

Метод комплексонометрии основан на образовании бесцветных, прочных, хорошо растворимых комплексов 2-х, 3-х,4-х зарядных ионов Ме с Трилоном Б, образующих комплексные соединения – комплексонаты.

Титрант: эдетат натрия (трилон Б, динатриевая соль этилендиаммин-тетрауксусной кислоты – ЭДТА, условное обозначение Na2Н2Тr)

СН2 – С – ONa

СН2 – N – CН2 – С = О

CH2 – N – CH2 – C – OH

CH2 – C – ONa

Это белый кристаллический порошок, легко растворим в Н2О, обладает слабыми кислотными свойствами. Титр и концентрацию раствора Трилона Б устанавливают по раствору металлического цинка в разведенной Н2SO4. Кп определяют по результатам титрования.

Структурная формула ЭДТА показывает его способность к образованию в общей сложности шести связей с катионами металла. Четыре из них ионные, образующие при замещении двух ионов натрия и двух ионов водорода у карбоксильных групп катионами определяемого металла. Кроме того, молекула ЭДТА содержит по два атома азота, имеющих по неподеленной паре электронов, обладает возможностью образовать еще две связи с этим катионом по донорно-акцепторному механизму. Молекулу ЭДТА можно рассматривать как лиганд.

Главная реакция:

Ме²⁺ + Na2Н2Тr → Na2МеТr + 2Н⁺

Ме³⁺ + Na2Н2Тr → NaМеТr + 2Н⁺ + Na⁺

Ме⁺⁴ + Na2Н2Тr → МеТr + 2Н⁺ + 2Na⁺

Независимо от валентности Ме, Трилон Б взаимодействует с ним 1:1. Трилон Б устойчив при хранении в сухом виде и в растворах.

При взаимодействии с ионами Ме Трилон Б образует внутрикомплексное соединение типа.

Na -OOC -CH2 CH₂-COONa

N - CH₂- CH₂-N

O = C – CH2 CH₂-C=O

Ме O

Металлоиндикаторы(Металлохромные индикаторы).

В методе комплексонометрии применяют металоиндикаторы: окрашенные органические многоосновные кислоты, образующие с катионами металлов окрашенные внутрикомплексные соединения.

Требования, предъявляемые к индикаторам метода комплексонометрии:

1) Должен реагировать на изменение концентрации того или иного иона металла.

2) Реакция между ионами металла и ионами индикатора должна быть быстрой и обратимой.

3) Продукт реакции Ме-Ind должен быть хорошо растворим в титруемой среде и отчетливо окрашен. Окраска продукта реакции должна отличаться от окраски свободного индикатора.

4) Комплекс Ме-Ind должен быть менее прочным, чем комплекс того же металла с Трилоном Б.

Ind	Ме	Среда титрования	Изменение окраски в т экв-ти.
Хромовый темно-синий (КХТС)	Са²⁺, Мg²⁺, Zn²⁺, и др	Аммиачный буфер (рН 9,5-10)	От вишневой к сине-фиолетовой.
Эриохром черн. Т	Mg⁺²	АМБ	От красно-фиолетовой к синенй.
Ксиленоловый оранжевый	Bi³⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Al³⁺ и др.	НNO3 уротропин	Титруют от красной к желтой
Калькорбоновая кислота	Са²⁺	Р-р едких щелочей рН>12	От красно-сиреневой к голубой
Пирокатехинов. фиолетовый	Zn²⁺, Mg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ и др.	Аммиачный буфер	От зеленовато-синей к красно-фиолетовой
	Bi³⁺	НNO3	От синей к желтой
Мурексид	Са²⁺, Мg²⁺, Co²⁺, Cu²⁺ и др	Аммиачный буфер	От красной к фиолетовой

3. Условия комплексонометрии:

1. Реакция между определяемым ионом и комплексом должна протекать до конца.

2. Титрование должно проходить при строгом соблюдении рН среды.

Сильно повышать рН среды нельзя, т.к выпадает осадок МеОН. Все реакции металла с Трилоном Б сопровождается выделением ионов Н⁺, что смещает среду в кислую сторону. Поэтому используют буферные растворы. Большинство 2-х валентных металлов титруют в среде аммиачного буфера. Аммиачный буфер связывает ионы Н⁺ образующиеся в процессе реакции комплексообразования и смещает равновесие в сторону образования комплекса.

NH4Cl + H⁺ H2O + NH₄⁺

NH4OH

NH4OH + OH^- NH4OH + Cl^-

NH4Cl

При добавлении небольшого количества кислоты или щелочи рН раствора остается постоянным от 9,5 до 10.

Ионы Zn по ГФ титруют в среде уротропина. Катионы III и VI валентных металлов титруют в кислой среде. Например: в нейтральной среде соли гидролизуются, в щелочной – образуется осадок оксида или гидроксида Вi³⁺, поэтому титрование ведут в среде азотной кислоты.

3. Для маскировки мешающих ионов используют тартраты, цитраты и др. соединения, которые добавляют до начала титрования.

4. Способы титрования в комплексонометрии:

1) прямое: к исследуемому раствору, содержащему определяемый катион металла при строгом соблюдении рН (по ГФ) добавляют металлоиндикатор. При этом раствор окрашивается в тот цвет, который дает комплекс Ме-Ind. Затем раствор титруют Трилоном Б, комплекс Ме-Ind разрушается и образуется новое более прочное комплексное соединение Ме-Тr. В точке эквивалентности все катионы металла связываются в комплексонат, и выделяется свободный индикатор, поэтому раствор приобретает цвет свободного индикатора.

Например: СаС12. К раствору СаС12 добавляем аммиачно-буферный раствор, индикатор (КХТС) и титруют раствором Трилона Б от вишнево-красной окраски к сине-фиолетовой.

СаС12 + Н2Ind СаInd + 2НС1

сине-фиол вишн-красный

СаInd + Na2Н2Тr Na2СаТr + Н2Ind

вишн-красный б/цв сине-фиол

Применяют в анализе соединений практически всех 2-х, 3-х, 4-х валентных. металлов. рН=8-10

2) обратное: а) если препарат не растворим в кислотах (ВаSO4),

б) если катион металла реагирует с Трилоном Б медленно (соли А1),

в) если нет подходящего для прямого титрования индикатора.

При этом к раствору исследуемого вещества добавляют избыток рабочего раствора Трилона Б, затем не вступивший в реакцию избыток Тr Б титруют при соответствующей рН среды и индикатором растворами МgSO4 (ам. буф), ZnSO4, Pb(NO3)3 (уротропин) до изменения окраски.

3) косвенное: когда вещество непосредственно не реагирует с Тr Б, но может осаждаться комплексами, в составе которых имеются катионы металла. Образовавшиеся осадки отделяют, а содержащиеся в них ионы металла определяют комплексонометрически. Пример: определение кодеина фосфата, новокаина, амидопирина и др.

5. Достоинства и недостатки метода:

Достоинства метода:

1. Позволяет определить ~ 80% всех элементов.

2. Широкая возможность вариантов титрования.

3. Быстрый.

4. Дешевый.

5. Прост в осуществлении.

Недостатки метода:

1. Нельзя определять щелочные металлы, т.к. они не склонны к комплексообразованию.

2. Универсальность Трилона Б как тиранта не всегда удобна, т.к трудно провести количественное определение близких по свойствам элементов без предварительного их разделения.

3. Нет специфического универсального индикатора.

Лекция № 18

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: