Использование комплексонометрии для количественного определения цветных металлов в растворах. Бихроматометрия, страница 3

                     К^эфф_МеY = К_МеY × a,

где К^эфф_МеY - эффективная константа устойчивости комплекса

                    металла с ЭДТУК;

          К_МеY - константа устойчивости комплекса металла с ЭДТУК по справочным данным (см. таблицу).

          Поскольку в реальных условиях титрования процесс комплексообразования протекает как-бы с величиной эффективной константы устойчивости, то именно ее величина и определяет точность анализа. Чтобы при титровании 0,01 М раствора соли металла ошибка титрования не превышала 0,1%, величина эффективной константы устойчивости должна быть не менее 10^7..

Пример. Выяснить возможность комплексонометрического титрования алюминия, свинца и кальция в ацетатном буферном растворе (рН = 5).

          Рассчитываем (или находим в литературе) величину a для рН = 5:   a = 3×10^-7.

          Находим справочные значения констант устойчивости комплексов соответствующих металлов:

          lgK_AlY = 16,1         K_AlY = 1,26×10¹⁶

          lgK_PbY = 18,0   K_PbY = 1×10¹⁸

          lgK_CaY = 10,7   K_CaY = 5×10¹⁰

          Рассчитываем эффективные константы устойчивости соответствующих комплексонатов:

          К^эфф_AlY = 1,26×10¹⁶×3×10^-7 = 3,8×10⁹

          K^эфф_PbY = 1×10¹⁸×3×10^-7 = 3×10¹¹

          K^эфф_CaY = 5×10¹⁰×3×10^-7 = 1,5×10⁴

          Следовательно, в ацетатном буферном растворе можно титровать алюминий и свинец, а кальций титроваться не будет, т.е. не будет наблюдаться в точке эквивалентности характерного изменения окраски раствора.

          Величина эффективной константы устойчивости позволяет не только выяснить возможность проведения титрования, но используется также для построения кривой комплексонометрического титрования и подбора индикатора при титровании.

          Индикаторы комплексонометрического титрования

          Быстрому развитию комплексонометрии способствовала возможность применения цветных индикаторов, реагирующих на изменение концентрации ионов металлов. Чаще других используются металлиндикаторы - органические красители, образующие окрашенные комплексные соединения с ионами металла, менее прочные, чем комплекс металла с комплексоном. При титровании трилоном Б раствора, содержащего окрашенное комплексное соединение, образованное определяемым металлом с индикатором, трилон Б разрушает комплексное соединение металла с индикатором и сам образует с металлом свой комплекс. В точке эквивалентности комплекное соединение индикатора разрушается полностью и индикатор выделяется в свободном виде. Так как окраска свободного индикатора отличается от окраски его комплексного соединения с металлом, то при этом происходит изменение цвета титруемого раствора (соединения металлов с трилоном Б чаще всего бесцветны или имеют слабую окраску).

          Следует отметить, что индикаторы образуют с металлами также прочные внутрикомплексные соединения, ионный состав которых (и соответственно цвет) также зависит от кислотности раствора.

          Рассмотрим некоторые индикаторы, которые широко используются при определении цветных металлов.

          Эриохром черный Т (ЭХЧ-Т).

          Этот индикатор представляет собой трехпротонную кислоту, кислотно-основное равновесие которой можно описать уравнением:

          Н₂Ind^-      pH 6,3           HInd^2-  pH 11,6        Ind^3-,

       (красный)                   (синий)             (оранжевый)

т.е. при рН < 6,3 индикатор в растворах находится в виде Н₂Ind^- (красного цвета), в интервале 6,3 < рН < 11,6 - в виде НInd^2- (синего цвета), при рН > 11,6 - в виде Ind^3- (желтого или оранжевого цвета). В нейтральной или щелочной среде (рН = 7-12) индикатор образует с ионами многих металлов (Са²⁺, Мg²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, In³⁺, Al³⁺ и др.) соединения красного цвета. Например, взаимодействие свободных ионов Са²⁺ и Мg²⁺ с индикатором ЭХЧ-Т протекает по уравнению:

          Ме²⁺ + НInd^2-              MeInd^-  +  H⁺

                  (синий)             (красный)