Ćwiczenie 8

wiczenie 8
Kompleksometria
Kompleksometria jest działem analizy obj to ciowej (miareczkowej) opartej na reakcjach tworzenia trwałych,
rozpuszczalnych i trudno dysocjuj cych zwi zków kompleksowych.
Kompleksometria jest najwi kszym działem kompleksometrii, a jej nazwa pochodzi od zwi zków zwanych
kompleksonami. S to kwasy aminopolikarboksylowe, w których atom azotu poł czony jest z grupami
karboksylowymi.
Spo ród tej grupy zwi zków najwi ksze znaczenie praktyczne ma kwas etylenodiaminotetraoctowy (oznaczany
od nazwy w j. angielskim EDTA – ethylenediaminetetraacetic acid). Jest to czteroprotonowy kwas, oznaczany
skrótem H4Y, nazywany równie kwasem wersenowym. Poniewa kwas ten jest trudno rozpuszczalny w wodzie,
w analityce stosuje si sól tego kwasu, Na2H2Y - wersenian disodowy, nazywany te kompleksonem III.
HOOC - H2C
CH2 - COOH
N - CH2 – CH2 - N
HOOC - H2C
CH2 - COOH
W oznaczeniach kompleksometrycznych roztworem mianowanym jest roztwór wersenianu disodowego (Na2H2Y).
W reakcjach z licznymi kationami metali (2-, 3- i 4-warto ciowymi) 1 mol Na2H2Y kompleksuje zawsze 1 mol
kationu metalu bez wzgl du na jego warto ciowo , a trwało powstaj cych zwi zków kompleksowych zale y
od warto ciowo ci metalu oraz od pH roztworu.
W roztworach wodnych sól ta dysocjuje zgodnie z równaniem:
Na2H2Y
+
2Na + H2Y2−
Natomiast jony H2Y2− reaguj z kationami metali zgodnie z równaniem:
Me2+ + H2Y2Z reakcji tych wynika,
warto ciowo .
MeY2- + 2H+
lub
Me3+ + H2Y2-
MeY- + 2H+
e 1 mol kompleksonu reaguje zawsze z 1 molem metalu bez wzgl du na jego
Punkt
równowa nikowy
miareczkowania
wyznacza
si
najcz ciej
za
pomoc
wska ników
kompleksometrycznych. W ród nich, podstawowe znaczenie maj tzw. metalowska niki, które w okre lonych
warunkach miareczkowania tworz z jonami metali barwne kompleksy.
Kompleks metal−wska nik, w warunkach miareczkowania, powinien by znacznie mniej trwały od kompleksu
metal−wersenian disodowy. W punkcie równowa nikowym wska nik zostaje uwolniony z kompleksu
metal−wska n i nast puje zmiana barwy roztworu.
25
Do najcz ciej stosowanych wska ników kompleksonometrycznych nale
oraz kalces.
: czer
erichromowa T, mureksyd
Oznaczanie twardo ci całkowitej wody metod kompleksometryczn
Twardo ci wody nazywa si wła ciwo ci wody wynikaj ce z obecno ci w wodzie jonów wapnia i magnezu oraz
innych jonów metali wielowarto ciowych. Na twardo
całkowit wody składa si twardo
w glanowa (jony
wapnia i magnezu pochodz z rozpuszczalnych w wodzie wodorow glanów) oraz twardo niew glanowa (jony
wapnia i magnezu pochodz z innych rozpuszczalnych soli takich jak: siarczany(VI), azotany(V) oraz chlorki)
Twardo wody okre la si w stopniach twardo ci. Jako stopie twardo ci w Polsce przyj to niemiecki stopie
twardo ci. Jeden niemiecki stopie twardo ci wody odpowiada zawarto ci 10mg CaO w 1dm3 wody (10N = 10 mg
3
CaO/dm )
Twardo
wód naturalnych rzadko przekracza 15-20 stopni. Na ogół twardo
w glanowa jest wi ksza od
twardo ci niew glanowej, a zawarto soli wapnia wi ksza od zawarto ci soli magnezu. Za mi kkie uwa ane s
0
0
0
wody o twardo ci do 8 N, za twarde – powy ej 18 N i za bardzo twarde – powy ej 30 N.
Wykonanie oznaczenia:
1. Do trzech przepłukanych wod destylowan kolb sto kowych odmierzy pipet po 40cm3 badanej wody
3
2. Do ka dej kolby sto kowej doda po około 2cm roztworu buforu amonowego (pH 10)
3. Do ka dej kolby doda „szczypt ” wska nika – czerni eriochromowej T
4. Biuret napełni do „zera” mianowanym roztworem wersenianu disodowego (EDTA) o st
eniu 0,01M
5. Przygotowane roztwory wymiesza i kolejno miareczkowa roztworem EDTA do zmiany zabarwienia roztworu
z winno − czerwonego na niebieski. W czasie miareczkowania roztwór w kolbie dokładnie miesza i nie
miareczkowa zbyt szybko, aby umo liwi przebieg kolejnych reakcji kompleksowania.
6. Zapisa obj to ci zu ytego (w ka dym z miareczkowa ) roztworu EDTA i obliczy
V1=............cm3,
V r=...........cm3
redni V
V2=............cm3,
r
V3=...............cm3
EDTA z oznaczanymi jonami metali (Ca2+, Mg2+) reaguje w stosunku molowym 1:1, aby wyrazi twardo wody w
niemieckich stopniach twardo ci ilo zu ytego EDTA przelicza si na równowa n mu ilo CaO (1 mol EDTA –
1 mol CaO )
1000cm3 EDTA 1M EDTA -- 56000mg CaO
V rcm3 EDTA 0,01M EDTA – x mg CaO
mg CaO w 1 dm3 badanej wody obliczy według wzoru:
Zawarto
x=
V r cm3 EDTA 0,01M EDTA 56000 mg
1000cm3 CaO 1M EDTA
ilo
gdzie: V
r
CaO
. 1000 cm3
40cm3
mg CaO w 1 dm3 badanej wody
mg CaO zawarta w 40 cm3 badanej wody
– u redniona warto
obj to ci EDTA odczytana z biurety z dokładno ci do 0,1cm3
26
7. Obliczy ile mg CaO zawiera 1dm3 badanej wody
X=
8. Wyrazi całkowit twardo badanej wody w niemieckich stopniach twardo ci
Aby wyrazi twardo wody w niemieckich stopniach twardo ci oN, nale y skorzysta z zale no ci:
1oN − 10 mg CaO/dm3
Twardo
analizowanej wody wynosi:
Przykłady oblicze z zakresu alkacymetrii
1. Ile gramów KOH zawiera 200 cm3 roztworu wodorotlenku potasu, je li na zoboj tnienie 20 cm3 tego roztworu
zu yto 15 cm3 roztworu H2SO4 o st
2. Jak obj to
roztworu H2SO4 o st
eniu 0,01 M?
eniu 0,1 M nale y u y na zoboj tnienie roztworu zawieraj cego 0,2 g
NaOH?
3. Ile cm3 roztworu KOH o st
eniu 0,3 M potrzeba do zoboj tnienia 100 cm3 roztworu H3PO4 o st
3
3
4. Na zoboj tnienie 25 cm roztworu H3PO4 zu yto 30 cm roztworu NaOH o st
eniu 0,15 M?
eniu 0,05 M. Jakie było st
enie
molowe kwasu?
5. Ile gramów10% roztworu KOH zoboj tnia 100 cm3 roztworu H2SO4 o st
eniu 0,25 M?
Przykłady oblicze z zakresu kompleksometrii i twardo ci wody
1. Na zmiareczkowanie 50 cm3 badanej wody zu yto 18,7 cm3 roztworu HCl o st
eniu 0,01 M. Obliczy twardo
w glanow wody w niemieckich stopniach twardo ci.
2. Woda wykazuje twardo
w glanow 15,60N. Obliczy , ile cm3 roztworu HCl o st
eniu 0,05 M nale y u y
3
podczas oznaczania próbki wody o obj to ci 100 cm .
3. 500 cm3 badanej wody zawiera 32,6 mg CaCl2. Obliczy twardo
3
wody w niemieckich stopniach twardo ci.
3
4. Na zmiareczkowanie 50 cm wody zu yto 9,2 cm roztworu EDTA o st
eniu 0,01 M. Obliczy twardo
całkowit wody w niemieckich stopniach twardo ci.
5. Twardo
0
3
wody wynosi 16,3 N. Obliczy , ile cm roztworu EDTA o st
eniu 0,01 M nale y u y
na
3
zmiareczkowanie 50 cm badanej wody.
27