Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Общая характеристика комплексонометрического титрования

Аминополикарбоновые кислоты и их производные образуют со многими металлами весьма прочные комплексы, в связи с чем они получили название комплексопов, а метод — комплексонометрического титрования.

Получили распространение следующие комплектны: нитрилотриук- сусная кислота, или комплексон I, этилендиаминтетрауксусная кислота, или комплексон II.

Вследствие низкой растворимости в воде сама кислота нс подходит для приготовления рабочего раствора. Наиболее широко применяют двунатриевую соль эгилендиаминтетрауксусной кислоты — комплексон III, или ЭДТА (торговое название — трилон Б), — Na2H2Y -2Н20. Взаимодействие ЭДТА с катионом металла идет по схеме

Реакции взаимодействия различных катионов с разной степенью окисления можно представить уравнениями

Очевидно, что независимо от заряда катиона образуются комплексы с соотношением компонентов 1:1, поэтому эквивалентная масса ЭДТА и ионов металла равна половине молярной массы, а эквиваленты определяемого иона металла равны их молярным массам.

Пример 7.1. Рассчитаем эквивалентные массы Al3+, Са2+, Mg2*, Zr1+, Fe3+ при титровании их раствором ЭДТА.

Решение

Массы эквивалентов ионов будут равны молекулярным массам ионов: Э(А13+) = = 26,98; Э(Са2+) = 40,08; 3(Mg2+) = 24,32; 3(Zr4+) = 91,22; 3(Fe3+) = 55,85.

Комплексон III получил широкое применение в химическом анализе, потому что он образует внутрикомплексные соли как с катионами щелочноземельных металлов (Са2+, Mg2+, Ва2+), которые очень трудно перевести в комплексные соединения другими способами, так и практически со всеми катионами d-элементов.

Степень протекания реакции катионов металлов с ЭДТА зависит от pH раствора и константы нестойкости образующихся комплексов. Особенно заметно влияние кислотности при титровании катионов, образующих сравнительно малоустойчивые комплексы (Mg2+, Са2+ и др.): их можно оттитровать лишь в щелочной среде. Многие катионы титруются в присутствие аммиачного буферного раствора. Присутствие солей аммония в большинстве случаев предотвращает образование осадков малорастворимых гидроксидов металлов.

Образующиеся с ЭДТА комплексы d-элементов очень прочны. Ниже приведены значения рК комплексов ЭДТА (рК = -lg/CHecT) с некоторыми ионами металлов:

Такие катионы, как, например, Fe3~ пест =10 2>), могут быть оттитрованы в кислом растворе.

Конечную точку титрования определяют с помощью металл-индикаторо в — органических веществ (которые можно рассматривать как слабые кислоты или основания), образующих с ионами металлов интенсивно окрашенные комплексы. Эти соединения, однако, менее прочны, чем комплексы тех же катионов с ЭДТА. Поэтому при титровании анализируемого раствора комплексоном III комплекс с индикатором разрушается и выделяется свободный индикатор, имеющий другую окраску.

Наиболее часто используют индикаторы хромоген и мурексид.

Хромоген черный Т (или эриохром) имеет разную окраску в недиссоци- ированном и ионном виде:

При pH = 7 11, когда индикатор имеет синий цвет, многие ионы металлов образуют комплексы красного цвета (Mg2+, Са2+, Zn2+, Cd2+, Al3+, Со2 Ni2+, Cu2+):

При добавлении ЭДТА появляется синяя окраска:

Мурексид при pH = 12 (в присутствии концентрированного NH^OH) с Са2+, Ni2+, Си2' и другими ионами образует комплексы красного цвета, которые под воздействием ЭДТА переходят в бесцветные | MeY|2 , и при этом освобождается окрашенный ион Ind сине-фиолетового цвета:

Индикаторы применяют в виде твердой сухой смеси с хлоридом натрия (химически чистым) в соотношении 1 : 100 (по массе).

Существуют следующие методы комплексонометрического титрования:

  • а) прямое титрование;
  • б) обратное титрование (титрование по остатку);
  • в) титрование заместителя, например Mg2+ дает менее устойчивые комплексы, чем другие ионы, поэтому Са2+ вытесняет его из комплекса с ЭДТА:

и его оттитровывают раствором ЭДТА.

Рассмотрим примеры расчетов при различных методах титрования.

Пример 7.2 (прямое титрование). Концентрация рабочего раствора ЭДТА была установлена по раствору, содержащему в 1 л 24,00 мг Fc(NHf)(S04)2-12 Н,0 (М = 482,91). На 10,00 мл этого раствора пошло 10,30 мл раствора ЭДТА. Рассчитаем нормальную концентрацию раствора ЭДТА.

Решение. Имеем

Но результатам титрования и по формуле закона эквивалентов PpV, = V2N2, где VtNt — объем и концентрация раствора Fe(NH4)(S04)2-12 H2C), a V2N2 раствора ЭДТА, рассчитаем нормальную концентрацию раствора ЭДТА:

Пример 7.3 (титрование но остатку). Для определения сульфат-иона навеску образца массой 1,5000 г растворили в 200 мл воды. Действием ВаС12 на 20,00 мл этого раствора получили осадок BaS04, который затем обработали 50,00 мл 0,0100М раствора ЭДТА. Па титрование избытка ЭДТА в аммиачном растворе пошло 25,00 мл 0,0100 н раствора ZnSOj. Рассчитаем массовую долю (%) иона S04 = 96) в образце.

Решение. Имеем следующие реакции:

По исходным данным имеем:

Тогда

Пример 7.4 (титрование заместителя). При определении железа в пробе сточной воды объемом 200 мл, его окислили до Fe3 осадили NH4OH, отделили осадок от раствора и после растворения осадка в НС1 оттитровали Fe3', израсходовав 5,14 мл 0,0050М раствора ЭДТА. Рассчитаем общую концентрацию железа в воде (мг/л).

Решение. Имеем следующие реакции:

По исходным данным имеем:

Тогда

Пример 7.5 (титрование заместителя). Ионы серебра, содержащиеся в 25,00 мл пробы, связали в цианидный комплекс, добавив избыток раствора [Ni(CN) J2 . Па титрование выделившихся ионов никеля израсходовали 43,70 мл 0.0240М раствора ЭДТА. Рассчитаем концентрацию серебра (г/л) в растворе пробы 0^=108).

Решение. Имеем следующие реакции:

Так как п = 1000/25 = 40, то имеем m(Ag), г = (ТМ)здтаАй-«-10-3 = 43,7 0,0240-108-40-10 3 = 4,5308 г.

В табл. П6 приложения приведены металл-индикаторы для прямого титрования некоторых ионов металлов раствором ЭДТА.

Рабочие растворы ЭДТА можно готовить по точной навеске Na2H2Y-2H20 (А/ = 372,2). Соль должна иметь чистоту класса «ч.» или «ч.д.а.» и постоянную влажность (высушивают при 80°С),

При отсутствии соли такой чистоты готовят приблизительно 0,1М растворы и концентрацию раствора ЭДТА устанавливают титрованием.

Более разбавленные (0,01—0,05 моль/л) растворы получают разбавлением. Хранят их в полиэтиленовой посуде.

Установочными веществами могут служить СаС03, соли Zn, Mg, Ni, Pb, Cu; Zn металлический и др.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>