Комплексонометрия, или комплексонометрическое титрование

Содержание:

1.  Введение……………………………………………………3

2. Глава 1

Суть метода комплексонометрии………………………………4

3. Глава 2

Условия комплексонометрического титрования………………….6

4. Глава 3

Применение комплексонометрии……………………………….11

5. Заключение……………………………………………….17

6. Список литературы……………………………………..18

Введение

Комплексонометрия, или комплексонометрическое титрование, - один из современных методов количественного определения и на сегодняшний день именно  комплексонометрия наряду с хроматографией и титрованием в неводных средах занимает лидирующее положение  в фармацевтическом анализе.

Комплексонометрический метод находит широкое применение при самых различных аналитических определениях. Метод применяют для определения неорганических и элементорганических лекарственных препаратов, диссоциирующих с образованием ионов металлов. Используют также косвенный комплексонометрический метод для установления органических лекарственных веществ, которые взаимодействуют с ионами металлов. В гигиенических исследованиях с помощью трилона Б определяют общую жесткость воды, содержание в воде кальция и магния. При анализе фармацевтических препаратов, содержащих соли магния, кальция, цинка и железа, также применяют этот метод.

Глава 1

Суть метода комплексонометрии

Под комплексонометрией понимают группу методов объемного анализа, которые основываются на использовании как рабочих растворов органических реагентов – аминополикарбоновых кислот (комплексонов), содержащих в своей молекуле группы –N = (CH₂COOH)₂,  которые выступают в роли полидентатных лигандов.

Самым простым комплексоном является иминодиуксусная кислота (I), далее – нитрилотриуксусная  (II), этиленидиаминтриуксусная (III) и др.

          CH₂COOH                                                         CH₂COOH

NH                         (I)                     HOOC – CH₂-N                         (II)

          CH₂COOH                                                          CH₂COOH

NaOOC         H₂C                                              CH₂            COONa  

                                   N – CH₂  - CH₂ – N                                          (III)

HOOC           H₂C                                                CH₂           COOH

При этом образуются очень прочные, хорошо растворимые в воде внутрикомплексные соединения (комплексонаты).

Метод отличается быстротой и высокой точностью.

Комплексообразующая способность комплексонов настолько высока, что они реагируют даже с теми металлами, которые с обычными лигандами не образуют комплексы, например, с ионами магния и кальция.

В качестве титранта чаще всего  используется динатриевая соль этилендиаминтетрауксуной кислоты (поскольку сама кислота нерастворима в воде), которую называют комплексоном III, или трилоном Б. Характерно, что трилон Б образует стойкие комплексы с катионами металлов в мольном соотношении 1:1 независимо от валентности металла, при этом металл замещает атомы водорода карбоксильных групп – СООН, а с атомами азота связывается координационной связью.

HOOCH₂C                                           CH₂COONa

                         N – CH₂ – CH₂ – N                            +MgCl₂

NaOOCH₂C                                           CH₂COOH

          OOCH₂C                                               CH₂COONa

                                  N –CH2 – CH2 – N                                   +2HCl 

          NaOOCH₂C                                            CH₂COO

                                                Mg

Наибольшую стойкость имеют комплексы четырехвалентных катионов даже в сильнокислотных растворах с pH<1, а с катионами двухвалентных металлов они стойкие и в щелочной среде.

Схематично процесс взаимодействия двух-, трех- и четырехзарядных катионов с трилоном Б выражают ионными уравнениями:

Ме²⁺  + Н₂Y^2- = MeY^2- + 2H⁺ ;

Me³⁺ + H₂Y^2- = MeY^- + 2H⁺ ;

Me⁴⁺ + H₂Y^2- = MeY +2H⁺ ;

f_екв(трилон Б) = 1;

M _екв (трилон Б) = f _екв (трилон Б)М (трилон Б) = 1·372,25 = 372,25 (г/моль)

Лигандами в комплексоне III являются атомы азота. Атом комплексообразователя оказывается внутри молекулы комплексона. Поэтому подобные соединения называются внутрикомплексными.

Глава 2

Условия комплексонометрического титрования

При комплексонометрическом титровании необходимо, чтобы в точке эквивалентности определяемые катионы были практически связаны в комплексе. Константа нестойкости этих комплексов должна быть незначительной. Титрование катионов раствором комплексона проводится при соблюдении ряда условий:

1.  Отсутствие побочных реакций с ионами титруемого металла

2.  Контрастный переход окраски индикатора

3.  Строго определенное значение pH титруемого раствора.

Это условие является главным.

При взаимодействии с комплексоном III ионы металла вытесняют ионы водорода, поэтому концентрация водородных ионов в процессе титрования возрастает. Равновесие реакции сдвигается в сторону образования исходного продукта, реакции между комплексоном III и металлом не проходят до конца и титрование не может быть закончено. Для связывания ионов H ⁺  перед началом титрования в титруемый раствор добавляют буферную смесь. Для титрования многих катионов (Ca²⁺ ,Mg²⁺ и др.) применяют буферную смесь NH₄Cl + NH₄OH (pH 8-10). Однако значение pH раствора не должно превышать 10, так как в этом случае выпадает осадок гидроксида металла. Оптимальная величина pH для определения Mg²⁺ и Cа²⁺ около 9,0. Титрование некоторых катионов проводят, применяя буферную смесь СН₃СООН + СН₃СООNa (pH 6)

Комплексонометрические индикаторы

Комплексонометрические индикаторы реагируют на изменение концентрации определяемых ионов металла.

Различают две группы индикаторов: специфические и металлохромные.

Специфические индикаторы

Реагируют только с определенным металлом. Так, ионы Fe³⁺  можно титровать комплексоном III при pH 2,0, используя в качестве индикаторов реактивы, дающие окрашенные соединения с Fe³⁺, например роданид калия или аммония, салицилат натрия.

Металлохромные индикаторы (металлоиндикаторы)

Органические вещества, чаще всего сами окрашенные, образуют