Комплексонометрия

Комплексонометрия - титриметрический метод, основанный на реакциях взаимодействия определяемых ионов с некоторыми ор­ганическими реагентами - комплексонами. Ионы большого числа металлов практически мгновенно взаимодействуют с комплексо­нами с образованием малодиссоциированных внутрикомплексных соединений.

Комплексоны -органические соединения, производные аминополикарбоновых кислот, простейшей из которых является иминоуксусная кислота

Наиболее важны следующие комплексоны: комплексон I -нитрилтриуксусная кислота (НТУ)

комплексон II -этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ)

комплексон III - динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА)

Комплексон III со многими катионами металлов образует проч­ные и растворимые в воде внутрикомплексные соединения. Они образуются путём замещения металлом атомов водорода карбок­сильных групп и донорно-акцепторного взаимодействия катиона с атомами азота амино­групп. Взаимодействие комплексона III с двухзарядным катионом можно представить следующей схемой

ЭДТА является слабой четырёхосновной кислотой, причем от­щепление первых двух протонов протекает значительно легче, чем отщепление двух остальных. Кроме четырех ионов водорода кар­боксильных групп молекула ЭДТА содержит два атома азота, име­ющих по неподелённой паре электронов, и поэтому обладает по­тенциальной возможностью образовывать шесть связей с ионом металла и может рассматриваться как шестидентатный лиганд.

Для написания формулы ЭДТА и её ионов часто используют следую­щие сокращения Н₄Y, Н₃Y^-, Н₂Y^2-, НY^3-, Y^4-. В водном растворе мо­гут существовать все пять форм ЭДТА; относительное количество каждой формы зависит от рН раствора. Мольные доли форм ЭДТА:

где с – сумма равновесных концентраций всех форм (с = [Н₄Y] + [Н₃Y^-] + [Н₂Y^2-] +

+ [НY^3-] + [Y^4-]).

На рис. 9. представлена распределительная диаграмма для ЭДТА в зависимости от рН раствора. В умеренно-кислой среде (рН 3-6) форма Н₂Y^2- является доминирующей. В интервале рН 6-10 доминирует НY^3-, и только при рН > 10 начинает преобладать форма Y^4-. Эти соотношения сильно влияют на равновесия в растворах, содержащих ЭДТА и различные катионы металлов. Областью сущест­вования наиболее важ­ной для анализа формы Y^4- является интервал рН от 8 до 12.

Рис. 9. Распределение форм ЭДТА в зависимости от рН раствора

Комплексон III используется для титриметрического определе­ния многих ионов металлов, таких как Са²⁺, Мg²⁺, Ва²⁺, Со²⁺, Си²⁺, Zn²⁺, Мn²⁺, Fe³⁺, Al^з+ и др. При титровании комплексоном III ионов металлов различной степени окисления протекают следующие реакции:

М²⁺ + Н₂Y²⁻ ↔ MY²⁻ +2Н⁺;

М³⁺ + Н₂Y²⁻ ↔ MY⁻ +2Н⁺;

М⁴⁺ + Н₂Y²⁻ ↔ MY +2Н⁺.

Независимо от степени окисления один моль металла связывает один моль комплексона.

Комплексоны -органические соединения, производные аминополикарбоновых кислот.