 |
Теоретические основы комплексонометрического метода
|
|
|
|
В основе метода комплексонометрии лежит образование комплексных соединений анализируемых катионов с органическими реагентами – комплексонами.
В комплексонометрическом анализе в качестве рабочего вещества чаще всего используют трилон Б.
Трилон Б
NaООССН2 СН2СООН
N-СН2-СН2-N
НООССН2 СН2СООNa
С6Н12N2(СООН)2(СООNа)2 ·2Н2О
Трилоном Б называется двузамещенная натриевая соль органической этилендиаминотетрауксусной кислоты.
Трилон Б – это фирменное название вещества; его называют также хелатон, версен, комплексон III.
Сокращенное обозначение молекулы трилона Б: Na2Н2Тр.
Это соединение легко образует прочные внутрикомплексные соли со многими катионами. Соли образуются, с одной стороны, за счет замещения металлом водорода карбоксильных групп, с другой – за счет образования координационных связей между ионами металла и атомами азота.
При комплексонометрическом титровании к раствору, содержащему определяемые ионы, добавляют постепенно титрованный раствор комплексона. По мере титрования определяемые ионы связываются в комплекс, и в точке эквивалентности они практически отсутствуют в растворе. Реакцию в общем виде можно записать так:
Mg2+ + Na2H2Tp = Na2MgTp + 2H+
Чтобы реакция комплексообразования шла до конца, нужно связать выделяющиеся ионы водорода. Поэтому при титровании к анализируемому раствору добавляют смесь хлорида и гидроксида аммония – аммиачно-буферный раствор.
Для определения момента окончания титрования служат индикаторы – вещества, образующие окрашенные соединения с ионами кальция и магния или с одним из этих катионов. Такими индикаторами являются кислотный хром синий К, дающий переход от розовой к серо–голубой окраске при рН=10-11; магнезон и эриохром черный Т, называемый также хромом черным специальным ЕТ00, изменяющие окраску от вино–красной к синей; мурексид и др.
|
|
|
Индикаторы обладают различной чувствительностью, т.е. их окрашенные соединения с ионами кальция и магния возникают при различных, но определенных для данного индикатора и для выбранных условий концентрациях этих ионов (табл.1.1). Например, эриохром черный Т образует окрашенное соединение с кальцием при концентрации этого иона около 7 мкг – экв/л; по отношению к ионам магния этот индикатор более чувствителен, и окраска возникает уже при 4 – 5 мкг-экв/л.
Таблица 1.1.
Чувствительность индикатора при определении жесткости Трилоном Б
| Индикатор | Четкая окраска отмечается при концентрации, мкг-экв/л | Значение рН | |
| Са2+ | Мg2+ | ||
| Эриохром черный Т | 7 | 4 – 5 | 8 – 10 |
| Кислотный хром темно-синий | 2 | 1 | 9 – 10 |
| Кислотный хром синий К | 2 | 1 | 8 – 10 |
| Кислотный однохром синий | 4 | 1 | 9 – 10 |
| Мурексид | 1 | — | 10 |
В таблице 1.1 приведены концентрации ионов, при которых окраска изменяется достаточно четко и при титровании визуально хорошо отмечается.
В то же время, если взять ряд растворов с различной концентрацией магния, например 0; 0,2; 0,5; 0,7; 1,0; 1,5 мкг – экв/л, то при добавлении к таким растворам индикатора хром темно–синего или хром синего К визуально можно различить разницу в оттенках получающихся окрасок.
Таким способом можно определять визуальным колориметрированием малые величины жесткости. Для повышения чувствительности следует только предварительно превратить кальциевую жесткость в магниевую. Это можно выполнить, добавляя в анализируемую жидкость раствор трилоната магния. Поскольку комплекс с кальцием имеет большую прочность (табл.1.1), то будет протекать реакция:
|
|
|
Са2+ + Na2MgТр.→ Mg2+ + Na2СаТр.
и ионы кальция будут заменены в анализируемой воде ионами магния в эквивалентном отношении.
Устойчивость комплекса существенно зависит от рН раствора. Поэтому комплексонометрическое титрование ведут в заданном интервале рН, используя различные буферные растворы.
Методом комплексонометрии можно определить катионы магния, кальция, цинка, алюминия, бария, свинца и многие другие – более 40 различных катионов. Этот метод широко применяется для определения жесткости воды.
|
|
|
