4215

Обємні методи комплексоутворення

Контрольная

Химия и фармакология

У процесі вивчення курсу ми переконались в тому, що комплексні сполуки широко застосовуються в якісному аналізі для розділення, маскування і відкриття іонів. Не менш важливу роль реакції комплексоутворення грають у кількісному аналізі та інструментальних методах аналізу

Украинкский

2013-10-30

68 KB

7 чел.

Об'ємні методи комплексоутворення

У процесі вивчення курсу ми переконались в тому, що комплексні сполуки широко застосовуються в якісному аналізі для розділення, маскування і відкриття іонів. Не менш важливу роль реакції комплексоутворення грають у кількісному аналізі та інструментальних методах аналізу. Так, їх застосовують для утримання певних іонів у розчині у ваговому методі аналізу, фотометрії розчинів тощо.

Зараз ми познайомимось з розділом об'ємного аналізу, де реакції утворення комплексних сполук металів є власне процесами, які перебігають при титруванні.

  1.  Застосування комплексонів в аналізі.

У хімічному аналізі і в різноманітних галузях техніки із середини 50-х років минулого століття широко застосовується нова група органічних реактивів, яка часто об'єднується спільною назвою комплексони. До тих пір комплексоутворювачі грали лише допоміжну роль.

Комплексони – це похідні імінодиоцтової кислоти:

HOOC-CH2-NH-CH2-COOH.

Найбільш вивчено застосування етилендиамінотетраацетатної кислоти (скорочено ЕДТА) та її похідних. Вільна кислота мало розчинна у воді, тому звичайно застосовують її динатрієву сіль, яку називають комплексон (ІІІ) або трилон Б (звідси іноді вживається термін трилонометрія):

На цій схемі зображена будова комплексу двохвалентного металу.

Для аналізу цінно те, що комплекси ЕДТА із елементами ІІ А групи (крім берилію), алюмінієм, залізом, міддю, рідкісно-земельними металами, цирконієм і багатьма іншими елементами дуже міцні. Особливо важливо, що із самими різноманітними металами за певних умов завжди утворюються комплекси строго визначеного складу, а саме такі, у яких відношення металу та осаду дорівнює 1:1. Це різко відрізняє в позитивну сторону ЕДТА від більшості інших комплексоутворювачів для металів. В результаті наукові розробки по застосуванню ЕДТА вилились в окрему групу методів об'ємного аналізу, названих комплексонометрією. Ще до 70-х років були розроблені методи визначення майже усіх металів за допомогою ЕДТА та інших комплексонів.

Показовим є те, що ще з 1958 року було надруковано 250 робіт про цей метод. Основними монографіями з цього питання є: Р. Пришбил “Комплексоны” ил. 1955; “Комплексонометрія переклад статті Г. Шварценбаха і Р. Пришбіла, Госхимиздат, 1958.

Комплексон ІІІ відповідає вимогам, що висуваються до стандартної речовини. Тому його робочий розчин може бути приготований за наважкою. Для її розрахунку зручно користуватись брутто-формулою C10H14O8N2Na2·2H2O, при чому молярна маса еквіваленту приймається рівною половині молярної маси сполуки. При необхідності нормальність трилона-Б визначають за допомогою стандарт-титрів (фіксаналів) хлориду кальцію або сульфату цинку.

  1.  Індикатори комплексонометрії.

Цінні властивості комплексонів сприяли розробці нових індикаторів для визначення металів. Розрізняють дві групи індикаторів комплексонометрії. А. Специфічні індикатори, які реагують з певним металом. Так, Fe3+ можна титрувати ЕДТА при pH = 2, беручи у якості індикатора реактиви, що утворюють забарвлені сполуки з  Fe3+ (саліцилати, роданіди та інші).

Б. Метало-хромні індикатори – органічні речовини, частіш за все вони мають власне забарвлення і утворюють забарвлені сполуки з мталами. Принцип їх дії покажемо на прикладі найбільш поширеного індикатора – еріохромчорного Т. В діапазоні pH = 7-12 у водному розчині він має синій колір. Комплекси з металами (Ме) забарвлені у червоний колір. При титруванні відбуваються наступні процеси. Еріохром чорний, азобарвник з двома фенольними групами в означеному діапазоні pH можна зобразити як HR2-, реагує з двохзарядним катіоном металу:

HR2-   +    Me2+     =     MeHR.

                                       синій    безбарвний    червоний

При доливанні розчину ЕДТА під час титрування остання утворює з металом більш стійкий комплекс, витісняючи метал із його сполуки з індикатором:

МеНR    +    ЕДТА    =    МеЕДТА    +   НR2- + 2Н+.

                    червоний   безбарвний    безбарвний      синій

Отже, титрування слід проводити до появи синього забарвлення розчину.

З інших металохромних індикаторів слід згадати мурексид, пірокатехіновий, кселеноловий оранжевий. Вони дають можливість проводити титрування в усіх середовищах – від сильнокислої (кселеноловий оранжевий) до сильно лужної (мурексид).

  1.  Підбір умов для титрування іонів металів.

Відомі багаточиселенні методи титрування майже усіх металів, які утворюють комплекси з ЕДТА. Але для їх титрування треба підбирати відповідні умови. Так, Zr4+, Bi3+ та інші високозарядні іони утворюють комплекси і титруються у кислому середовищі. Zn2+, Ni2+, Pb2+ та інші двохзарядні іони утворюють менш стійкі комплекси і титруються у слабо лужному середовищі. Ще менш міцні комплекси утворюють лужноземельні метали і магній, які титруються у лужному середовищі.

Отже, зв'язування металу у комплекс підсилюється з ростом рН. Однак не можна занадто сильно підвищувати рН, бо ще перед титруванням випадає осад гідроксиду металу. З іншого боку слід враховувати той факт, що індикатор за вибраного рН повинен утворювати комплекс з даним металом, але не занадто міцний – не більш міцний комплексу металу з ЕДТА. Інакше відбувається “блокування” індикатора, і він не змінює забарвлення поблизу точки еквівалентності.

З попереднього випливає можливість визначення декількох катіонів при їх спільній присутності шляхом регулювання кислотності розчину. Так, Zr4+ можна титрувати у присутності майже всіх елементів в середовищі 2Н соляної кислоти; Fe3+, Bi3+, Th4+ ─ при рН = 2-3 у присутності будь-яких двохвалентних елементів; цинк, кремній, свинець та ін. – при рН = 7 у присутності кальцію та магнію і т.д.

Для титрування Ca2+ i Mg2+ у суміші використовують малу розчинність гідроксиду магнію. Комплекс Mg2+ з ЕДТА розкладається їдким лугом, при цьому виділяється гідроксид магнію, в той час як комплекс Ca2+ з ЕДТА є стійким за цих умов. Тому важливо діяти, наприклад, таким чином. При рН = 10 (в середовищі аміачного буфера) титрують суму кальцію і магнію. До іншої частини аналізує мого розчину додають їдкий луг (без карбонатів!) і після осадження гідроксиду магнію титрують кальцій.

Інша можливість криється в застосуванні маскуючи засобів. Суть цього методу титрування полягає в тому, що один або група металів зв'язуються у комплекси, більш міцні, ніж з ЕДТА. Так, Al i Ti, які заважають титруванню рідкісноземельних металів, можна замаскувати, зв'язавши їх у міцний комплекс з пірокатехіном. Р.з.е., а також індій і свинець, можна титрувати у присутності цинку, міді, кадмію, кобальту та інших металів, якщо ці останні зв'язати в міцні комплекси ціанідом калію. Титруванню цинку, кадмію і т.д. заважає ртуть (ІІ), але її легко замаскувати за допомогою йоду.

Іноді застосовують інший прийом маскування. Так, в суміші цинка і кадмія спочатку титрують суму металів. Потім додають диетилдитіокарбонат натрію. Він не руйнує комплекс цинку з ЕДТА, але повністю руйнує комплекс кадмію з ЕДТА, переводячи Cd в осад – диетилдитіокарбонат кадмію. В результаті звільняється ЕДТА в кількості, еквівалентній кадмію, яку титрують, наприклад, робочим розчином солі цинку.

Нарешті, крім підбору кислотності середовища і маскування, зрозуміло, застосовують звичні способи відділення іонів, що заважають осадженням або екстракцією.

Зважаючи на велику кількість маскуючи засобів, екстрагентів, можливість маневрування рН середовища, кількість методик комплексонометричного визначення катіонів металів у різних комбінаціях дуже велика. Вони покривають, як було сказано на початку, майже усі метали. Умови титрування металів наведені у додатку.

4. Загальна твердість води та її комплексонометричне визначення

Загальна твердість води, яка є сумою карбонатної (тимчасової) і постійної твердості, визначається присутністю в ній катіонів кальцію і магнію. Тому найбільш простий і раціональний спосіб її визначення – титрування трилоном Б. У якості індикатора зазвичай застосовують еріохром чорний Т. Вже зазначалось, що цей індикатор у лужному середовищі забарвлений у синій колір, а з кальцієм утворює розчинну сполуку забарвлену у винно-червоний колір.

Для визначення загальної твердості беруть стільки води, щоб загальний вміст кальцію і магнію в пробі був, по можливості, в межах 1-2 мг-екв/мл. При цьому 0,1Н розчину трилону Б піде на 10-20 мл. Пробу аналізуємої води, об'ємом 100 мл, з'єднують з 5 мл лужного буферного розчину (100 мл 20%-ного розчину NH4Cl і 100 мл 20%-ного розчину аміака + Н2О до 1 л).Потім додають по краплям розчин еріохрома чорного Т (або його твердої суміші з NaCl у співвідношенні 1:100) до одержання помітного, але не занадто темного забарвлення розчину у винно-червоний колір. Після цього його титрують робочим розчином трилона Б до переходу забарвлення в синє із зеленкуватим відтінком.

Обчислюють вміст кальцію і магнію (суми), фактично загальну твердість води (Тзаг), за формулою:

Знаючи загальну твердість води і знайшовши шляхом титрування соляною кислотою карбонатну твердість Ткарб, легко можна обчислити постійну твердість за формулою:

Тпост = Тзаг – Ткарб.

Додаток

Умови титрування металів ЕДТА

п/п

Метали, що титруються

Засіб

Приклади

Застороги

1

а) Zn4+, Bi3+, інші багатозарядні метали;

б) Zn2+, Ni2+, Pb2+, інші двохзарядні метали;

в) Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+.

Створення кислого середовища;

слабко кислого середовища;

лужного середовища;

рН повинно бути таким. Щоб не випадав гідроксид металу.

Індикатор не повинен утворювать з металом дуже сильного комплексу (див. рівняння)

2

Р.з.е та л.з.е.

In3+, р.з.е., Pb2+

Zn2+, Cd2+

Застосування маскуючих засобів;

Hg2+ + I-

Зв'язування Al3+ i Ti3+ з пірокатехіном;

зв'язування Zn2+, Cu2+, Cd2+, Co2+, CN-

3

Zn2+, Cd2+

Ca2+, Mg2+

Фазове розділення; титрування суми, а потім переведення Cd в осад;

Диетилдитіокарбамінат;

Осадження Mg(OH)2 із суміші.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26200. Социальная адаптация больного шизофренией 11.38 KB
  В психиатрическом диспансере благодаря усилиям медицинского персонала больные заново учатся какимто жизненным навыкам: ведению домашнего хозяйства элементам личной гигиены ведению бюджета и т. Больные шизофренией в межприступный период вполне нормальные и обычные люди хорошо понимающие в чем суть их болезни и они хотят себе помочь им нужна лишь поддержка родных. Очень важно что бы больные продолжали свою трудовую деятельность на сколько позволяет их состояние. Шизофрения не изученная болезнь не ясны причины ее возникновения но...
26201. Модель психической патологии в когнитивном подходе 16.82 KB
  Терапевты помогают пациентам распознать негативные мысли тенденциозные интерпретации и логические ошибки которыми изобилует их мышление и которые согласно Беку вызывают у них депрессию. Терапевты также побуждают пациентов бросить вызов своим дисфункциональным мыслям опробовать новые интерпретации и в конечном счете начать использовать в своей повседневной жизни новые способы мышления. Убежденность пациента в достоверности его негативных идей сохраняется благодаря следующим систематическим ошибкам мышления 1. Произвольные умозаключения:...
26202. Когнитивно-бихевиоральный подход в психотерапии 12.34 KB
  Когнитивнобихевиоральный подход работает когда надо найти новые формы поведения простроить будущее закрепить результат. Когнитивнобихевиоральный подход к эмоциональным расстройствам изменяет взгляд человека на себя и свои проблемы. Виднейшие представителями современного когнитивнобихевиорального подхода являются А. Когнитивнобихевиоральный подход к эмоциональным расстройствам изменяет взгляд человека на себя и свои проблемы.
26203. Основные методики патопсихологической диагностики 12.4 KB
  Нестандартизированные методы направлены на определение конкретных нарушений психической деятельности и составляются индивидуально для каждого больного. Выготского который используется для выявления особенностей понятийного мышления при различных психических заболеваниях прежде всего при шизофрении и некоторых органических поражениях головного мозга; 2 метод классификации предметов Гольдштейна который применяется для анализа различных нарушений процессов отвлечения и обобщения; 3 методы классификация предметные картинки исключение...
26204. Структура патопсихологического синдрома при эпилепсии (нарушение динамики психических процессов, нарушение познавательных процессов, личностные нарушения) 16.23 KB
  Аура по своим проявлениям разнообразна у разных больных. Лицо этих больных малоподвижно маловыразительно мимические реакции бедны больные скупы и сдержанны в жестах. Во время патопсихологического исследования больных эпилепсией изучается мышление динамика операции память внимание врабатываемость переключения. Мышление у больных эпилепсией тугоподвижное вязкое.
26205. Исходы черепно-мозговой травмы 14.87 KB
  Например при тяжёлой черепномозговой травме погибают 25 больных моложе 20 лет и до 7080 пострадавших в возрасте старше 60 лет. Даже при лёгкой черепномозговой травме и черепномозговой травме средней тяжести последствия дают знать о себе в течение месяцев или лет. Для определения исходов черепномозговой травмы предложена шкала исходов Глазго ШИГ в которой предусмотрено пять вариантов исходов.
26206. Систематика тревожных расстройств: паническое, фобическое, генерализованное тревожное, обсессивно-компульснвное 12.71 KB
  внезапного возникновения страха и дискомфорта связанного с такими симптомами как одышка сердцебиение головокружение удушье боль в груди дрожь усиленное потоотделение и страх умереть или сойти с ума.Пережив несколько таких приступов многие начинают испытывать сильный страх перед следующим который может случиться в таком месте откуда они не сумеют выбраться или где не смогут получить помощь в тоннеле в середине ряда в кинотеатре на мосту или в переполненном людьми лифте. Симптомы могут быть сгруппированы в четыре общие категории:...
26207. Концепции тревожных расстройств в различных теоретических подходах 11.39 KB
  Симптомы тревоги рассматриваются как неполное сдерживание вытеснение неприемлемой потребности.Позднее появившаяся когнитивная психология делает акцент на ошибочных и искаженных мыслительных образах предшествующих появлению симптомов тревоги. Например пациент с паническим расстройством может преувеличенно реагировать на нормальные телесные ощущения такие как легкое головокружение или сердцебиение что ведет к усилению страха и тревоги нарастающих до панического приступа.
26208. Концепция истерии в классическом психоанализе. Современные представления об истерии 12.49 KB
  В ней он утверждал что в основе истерической симптоматики находятся подавленные воспоминания о неприятных ситуациях которые практически всегда обладают прямыми или непрямыми сексуальными ассоциациями. истерической болезни В. Оно обосновано общностью этиологических патогенетических и предрасполагающих факторов которые реализуются в ситуациях нарушенных интерперсональных отношений различной степени выраженности и значимости приводящих к определенной форме истерической патологии невротической психотической психопатическогою . Тезис...