Основные положения

 

Комплексонометрическое титрование основано на реакциях образования комплексов ионов металлов с аминополикарбоновыми кислотами (комплексонами). Наибольшее распространение получила этилендиаминтетрауксусная кислота (H₄Y). Из-за низкой растворимости этой кислоты обычно используют ее натриевую соль – Na₂H₂Y (ЭДТА).

Реакции взаимодействия различных катионов с ЭДТА можно представить следующими уравнениями:

Особенности образования комплексонатов ионов металлов:

ü независимо от заряда иона металла всегда образуются комплексы состава 1 : 1;

ü в результате реакции выделяются 2 иона Н⁺, поэтому f_экв(ЭДТА) = и f_экв(Meⁿ⁺) = .

ü чем больше заряд иона металла, тем более устойчивые комплексонаты образуются.

На степень протекания реакции образования комплексонатов влияют следующие побочные реакции:

ü протонирование и депротонирование ЭДТА:

Н₂Y^2– + H⁺ D H₃Y^–

H₃Y^– + H⁺ D H₄Y

ü гидролиз ионов металлов:

Меⁿ⁺ + H₂O D MeOH^(n–1)+ + H⁺ и т. д.;

ü реакции комплексообразования иона металла с другими лигандами, присутствующими в растворе.

Следовательно, степень протекания реакции комплексообразования зависит от рН раствора и константы устойчивости образующихся комплексонатов. Катионы, образующие устойчивые комплексонаты (например, Fe³⁺), могут быть оттитрованы в кислых растворах. Ионы Ca²⁺, Mg²⁺ и другие, образующие менее устойчивые комплексонаты, титруют в щелочной среде.

Конечную точку титрования (к. т. т. ) чаще всего определяют с помощью металлоиндикаторов. Металлоиндикаторы – хромофорные органические соединения, образующие с ионами металлов интенсивно окрашенные комплексы, причем окраска этих комплексов отличается от окраски свободного индикатора.

Механизм действия металлоиндикаторов заключается в следующем. При добавлении металлоиндикатора к раствору соли металла происходит реакция комплексообразования:

Me²⁺ + Н₂Ind D MeInd + 2H⁺

При титровании раствором ЭДТА ионы металла переходят из менее устойчивого комплекса с металлоиндикатором в более устойчивый комплекс с ЭДТА:

MeInd + Н₂Y^2–D MeY^2– + H₂Ind

В результате раствор приобретает окраску свободного инди-катора.

Метод комплексонометрии применим для анализа широкого круга объектов, поскольку почти все катионы металлов образуют устойчивые комплексонаты. Рабочие растворы метода устойчивы. В качестве титрантов метода обычно применяют стандартные водные растворы ЭДТА с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,05 моль/л, а также стандартные растворы сульфата магния или цинка.

Точность определений составляет 0,2–0,3%.