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.

Трилоном Б называется двузамещенная натриевая соль органической этилендиаминотетрауксусной кислоты.

Трилон Б — это фирменное название вещества; его называют также хелатон, версен, комплексон III.

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.

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, 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.