Комплексонометрия

Дә рістің жоспары:

1. Комплексиметриялық титрлеу ә дістің негізі.

2. Комплексиметриялық индикаторлар жә не орын алатын қ ателіктер.

3.Комплексиметрияның қ олданылуы. Судың жалпы кермектілігін анық тау.

Комплексон деп аталатын кейбір органикалық реактивтермен комплекстік қ осылыстар тү зетін иондарды анық тау реакцияларына комплексонометрия негізделген. Мұ нда ө те берік, суда жақ сы еритін комплекстік қ осылыстар тү зіледі. Ә діс тездігімен жә не жоғ арғ ы дә лдігімен ерекшеленеді.

Комплексондар аминополикарбон қ ышқ ылдарының туындысы болып табылады.

Комплексонометриялық титрлеу ертеректен белгілі. Алғ ашқ ы жұ мыстар иодид иондарын анық тауғ а жатады.

1851 жылы Либих цианидтерді кү міс нитраты ерітіндісімен комплексонометриялық анық талу туралы жазды:

Бейорганикалық титранттар қ азіргі уақ ытта шектеулі қ олданылады. Оларды ең кең тарағ аны хлоридтерді, бромидтерді, роданидтерді, цианидтерді жә не тиомочевинаны меркуриметриялық титрлеу ә дісі.

Органикалық тиранттар айтарлық тай кө п таралғ ан. Соң ғ ы уақ ытта тиолдар, купферон, дитизон жә не басқ алар қ олданылып жү р.

Олардың комплекстерге қ арағ анда артық шылығ ы арнайылығ ында. Органикалық комплекс тү зушілерді қ олданылатын титриметриялық ә дістерде эквиваленттік нү ктесін металлохромдық индикатормен анық тайды.

Комплексонометрия реакцияларына қ ойылатын жалпы талаптар барлық титриметриялық ә дістегілерге ұ қ сас: - олар тез, соң ына дейін, қ осымша процестерсіз жә не т.с.с. ө туі керек.

Комплесонометриялық ә дістің сұ рыпталуы ә детте ү лкен емес жә не қ андай донорлық атомдар катионмен ә ректесуде қ атысатынына байланысты. Иодидтер кейбір элементтермен ғ ана тұ нба жә не комплекстер тү зетін болғ андық тан, калий иодидімен титрлеу жоғ арғ ы сұ рыпталуғ а алып келеді. Аммиак жә не полиаминдердің де, ә сіресе, комплексондарғ а қ арағ анда сұ рыпталуы бойынша ерекшелігі ү лкен, себебі ол элементтердің аз санымен тұ рақ ты комплестер тү зеді.

ЭДТА қ олданғ ан алғ ашқ ы титриметриялық методикаларда кә дімгі қ ышқ ылды-негіздік индикаторлар пайдаланылғ ан, себебі ЭДТА-ның артық мө лшері металл тұ зының бейтарап ерітіндісіне қ осылады да реакция нә тижесінде тиісті мө лшерде бө лініп шық қ ан сутек иондары титрленген. Бұ л ә діс кейбір жағ дайларда қ азір де қ олданылады.

Комплексонометрияның қ арқ ынды дамуы металлохромды индикаторлардың ашылуымен байланысты. Бұ л заттар металл иондарымен ә рекеттескенде боялғ ан қ осылыстар тү зеді, бірақ комплексонаттарғ а қ арағ анда беріктігі нашарлау. Металл иондармен комплекс тү зетін индикаторларды бос иондардан немесе индикатор молекуларынан тү сі бойынша ажыратады.

Бұ л индикатордың алғ ашқ ылары мурексид (МУР) болды – пурпур қ ышқ ылының аммоний тұ зы. Оның қ олданылуы Шверценбахтың лабораториядағ ы кездейсоқ зерттеуіне негізделген.

Кальций тұ здарымен сарғ ыш-қ ызыл тү сті кальций пурпуреаты тү зіледі. Пурпур қ ышқ ылы ү ш негізді. Оның константалары: рK=0; pK₂=9, 2 жә не pK₃=10, 9. 0, 1 M пурпуреат аммонийдің сулы ерітінділері 12-15 кү нде ыдырайды. Индикатордың ерітінділерін анализдің алдында ғ ана даярлайды. Мурексид ө лшендісін ө лшеу ың ғ айлы болу ү шін оны натрий хлоридімен араластырады, анализденетін ерітіндіде оның концентрацисы жоғ ары болмау қ ажет, себебі бұ л жағ дайда индикатордың ө ту интервалының анық тығ ы нашарлайды. Мурексид ерітіндісіндегі тепе-тең дікті сызба нұ сқ ада жазамыз.

сары тү сті комплекстер тү зеді жә не оларды индикатор тү сі сарыдан кө гілдір кү лгінге ө ткенше аммиакты ортада комплексонмен титрлейді. Реакцияны жылдамдату ү шін титрлеуді жоғ ары температурада жү ргізеді. Мурексидпен комплекстердің қ ұ рамы ерітіндінің рН-ына байланысты. Мурексидпен комплекстердің қ ұ рамы ерітіндінің рН-ына байланысты. Мысалы, мырыш ә лсіз сілтілік ортада 1: 1 комплексін, ал сілтілік ортада 1: 2 тү зеді.

Комплексонометрияда эриохром қ ара Т-ны кең інен қ олданады, бұ л азобояғ ыш жә не оның молекуласында хелат тү зуші топтар бар:

Сульфаттың протоны ерітіндіде толық диссоциацияланады, ОН^—тобынан протондардың ә рі қ арай ү зілуі, индикатор тү сінің ө згеруіне алып келеді, ол ерітіндінің рН-на тә уелді:

Аммиакты ерітіндіде басым анион металл иондарымен ә рекеттеседі де қ ызыл немесе кү лгін тү сті бояулы қ осылыс тү зеді.

Комплексонометриялық титрлеу ү шін қ ышқ ыл хром кө к Т индикаторы ұ сынылғ ан. Олар кальций, мырыш, қ орғ асын, марганец жә не магний иондарымен қ ызыл тү сті комплекс ішілік қ осылыстар тү зеді жә не оларды титриметриялық анық тау ү шін 1 %-дық спирттік ерітінді тү рінде қ олданады (рН 12). Қ ышқ ыл ортада олар сарғ ыш қ ызыл.

Комплексонометриялық титрлеудің соң ғ ы нү ктесін индикатордың жалпы тү рі тө мендегідей ө рнектелетін тиісті комплекс тү зуші константасы бар комплекс тү зеді:

Тү сінің ө згеруі шамамен [MInd]=[Ind] болады да, ал ө ту нү ктесі рМ_Т мына арақ атынаспен анық талады:

Кө п сатылы комплекс тү зілуі процесі ү шін шартты константаны а-ның комплекстенген функциясы арқ ылы шығ аруғ а болады:

Онда

Индикатордың металмен комплекстерінің беріктігі ерітіндінің рН-на тә уелді. Титрлеу процесінде металдың индикатормен комплексі бұ зылып, титрантпенен беріктеу комплекс тү зіледі, титрлеудің соң ғ ы нү ктесіне ерітінді тү сі ө згереді.

Қ ателіктер ө те аз болуы ү шін, тө мендегі талаптар орындалуы қ ажет: металдың индикатормен комплексінің шарты тұ рақ тылық комплексінің мә ні кө п болуы қ ажет; К_МҮ жә не К_Mind тұ рақ тылық константалары бірнеше ретке ерекшеленуі керек; индикаторды ион концентрациясын 1 %-тен артық емес мө лшерде қ осқ анда ерітіндінің бояуының қ анық тығ ын қ амтамасыз етілуі керек; титрленгенде ерітіндіні сұ йылту тек қ ана рМ_Т> рМ_экв мақ сатқ а сай орындалуы керек.

Комплексонометрияны қ олдану. Судың жалпы кермектігін анық тау. Комплексонометрияда қ олданылатын ерітінділер – ЭДТА-ның 0, 1 М; 0, 05 М; 0, 01 М ерітінділері; магнийдің сульфатының 0, 1 М; 0, 05 М; 0, 01 М ерітінділері; мырыштың сульфатының 0, 1 М; 0, 05 М; 0, 01 М ерітінділері. ЭДТА ерітіндісін «Трилон Б» химиялық таза ұ нтағ ынан нақ ты салмақ бойынша дистилденген суда дайындайды. Дистилденген судың қ ұ рамында кальцийдің жә не магнийдің тұ здарының қ сопалары болмауы керек. Еріткіш ретінде дистилденген судың жарамдылығ ын қ ышқ ылдық хромдық қ ара арнайы индикатордың кө мегімен анық тайды. Ол ү шін 100 см³ суғ а 5 см³ аммиактық буферлік ерітінді жә не 0, 1 г индикаторлық қ оспаны қ осады. Индикаторлық қ оспаның қ ұ рамы индикатор: натрийдің хлориді – 1: 500. Ерітіндінің тү сі кү лгін, 0, 05 М ЭДТА ерітіндісінен 1-2 тамшы қ осқ анда кө к тү ске ө теді. Ал 0, 1 н. мырыштың сульфатының ерітіндісінен 1-2 тамшы қ осқ анда қ айтадан кү лгін тү ске ө теді. Егер осы сынақ қ а су жауап берсе, онда ол жарамды болып саналады. Басқ а жағ дайда жарамсыз болып табылғ ан дистилденген суды КУ-2 катиониті бар бағ аналардан ө ткізіп тазалайды.

ЭДТА-ның титрін ө лшенген салмақ бойынша немесе стандарттар – мырыштың сульфаты, магнийдің сульфаты, кальцийдің карбонаты бойынша белгілейді.

Титрлеуді тікелей, кері жә не ығ ыстыру тә сілдері бойынша орындауғ а болады.

Техникалық, агрохимиялық анализ тә жірибесінде, тамақ ө неркә сібінде жә не халық шаруашылығ ының басқ а салаларына су кермектігін комплексонометриялық анық тауды жиі қ олданады, оны 1 л судағ ы қ альций жә не магнийдің мг-эвиваленттерінің қ осындысы санымен сипаттайды.

Анализді жасау ү шін зерттелетін суды аммоний буферлік қ оспамен рН-10 болғ анша сілтілендіреміз. Индикатор ретінде арнайы хромоген қ ара ЕТ-00 ерітіндісін пайдаланады, ол Са²⁺ жә не Мg²⁺ иондарымен шарап қ ызыл тү сті ерімтал комплекстер тү зеді:

жә не ЭДТА-мен тұ рақ сыздық константалары едә уір кіші Сондық тан ЭДТА ерітіндісімен титрленгенде, ол тиісті комплекстерден индикаторды ысырып шығ арып, одан да берік комплекстер тү зеді. Реакция ө теді, босап шық қ ан индикатордың тү сі кө к.

Сонымен эквиваленттік нү ктесінде ерітіндінің шарап қ ызыл тү сі кө кке ауысады.

Табиғ и суда титрлеу ү шін, ә детте, 0, 05 н ЭДТА жұ мысшы ерітіндісін пайдаланады.

Ерітіндінің жалпы кермектігін мына формула бойынша есептейді:

Мұ ндағ ы жә не титрлеуге кеткен комплексон кө лемі жә не анық тауғ а алынғ ан су кө лемі, мл.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1.Комплексиметриялық титрлеу мен комплексонометрияның арасындағ ы ұ қ састық қ андай?

2.Аминокарбон қ ышқ ылдарының кешен тү зу қ абілеті қ андай функционалдық топтарғ а байланысты?

3.Судың кермектілігін басқ а қ андай ә дістермен анық тауғ а болады?

4.Анализді жасау ү шін зерттелетін суды аммоний буферлік қ оспамен сілтілендіреді. Не ү шін?

№ 16-17-ші дә ріс