Применение комплексонометрии в анализе почв, воды, удобрений

Комплексонометрическое титрование применяется главным образом для определения катионов многих металлов, образующих устойчивые комплексонаты. В частности, прямым комплексонометрическим титрованием определяют содержание в воде и водных вытяжках из почв и удобрений магния, кальция, цинка, свинца, висмута, а методом обратного титрования — алюминия. Магний рекомендуется определять при pH 9,5—10,0 в присутствии индикаторной смеси эриохрома черного Т; кальций — при pH 12,0—12,5 в присутствии кальконкарбоновой кислоты (кальцеса), или при pH 9,5—10,0 в присутствии хромового темно-синего; цинк и свинец — при pH 5—6 в присутствии индикаторной смеси ксиленолового оранжевого; висмут — при pH 1,0—2,0. Алюминий рекомендуется определять обратным титрованием избытка комплексона стандартным раствором нитрата свинца в присутствии индикаторной смеси ксиленолового оранжевого.

Комплексонометрический контроль жесткости воды. Общую жесткость воды, т. е. суммарное содержание в ней катионов магния и кальция (ммоль/л), определяют прямым титрованием стандартным раствором ЭДТА в присутствии индикатора эриохрома черного Т (хромогена черного).

Комплексонометрия применяется для определения редкоземельных элементов в различных объектах: сплавах металлов, руд и минералов, комплексных соединениях металлов и т. д. Метод позволяет раздельно определять катионы металлов при их совместном присутствии при изменении кислотности раствора, применении маскирующих реагентов и различных индикаторов (см. выше, определение магния и кальция при их совместном присутствии). Как уже отмечалось, комплексонометрически можно определять не только катионы металлов, но и фосфат-, сульфат-, оксалат-, хром-анионы и др., используя заместительное и обратное титрование в сочетании с методом осаждения.

Примеры расчетов

Пример 1.

Определите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора, содержащего в 1 л 8,4053 г безводного этилендиаминтетраацетата натрия (ЭДТА), используемого при определении свинца (II). Решение. Рассчитаем молярную концентрацию раствора ЭДТА:

Рассчитаем молярную концентрацию эквивалентов ЭДТА. В основе комплексонометрического титрования свинца (II) лежит реакция.

где H₂Y²-— анион ЭДТА.

Из уравнения реакции следует, что эквивалентное число г_эк(ЭДТА) = 2. Следовательно, молярная концентрация эквивалентов раствора ЭДТА в 2 раза больше его молярной концентрации:

Рассчитаем титр раствора ЭДТА:

При определении железа (Ш) методом прямого комплексонометрического титрования приготовили 100 мл исходного анализируемого раствора, содержащего соль железа (Ш). Для анализа отобрали 20 мл приготовленного раствора, прибавили 4 мл 2 н. раствора НС1 и 20 мл воды. Раствор нагрели до 70—80 °С, прибавили несколько капель индикатора (25%-ного раствора сульфосалициловой кислоты) и оттитровали стандартным 0,025 н. раствором ЭДТА до изменения красно-фиолетового цвета титруемого раствора на желтый. На титрование израсходовано 18,50 мл раствора ЭДТА.

Рассчитайте молярную концентрацию, титр и массу железа (III) в исходном анализируемом растворе.

Решение. До прибавления титранта железо (Ш) образует с анионами индикатора (сульфосалициловой кислотой) комплекс красно-фиолетового цвета Fe (HInd)⁺, что упрощенно можно представить схемой.

где Н₃Ind — сокращенное обозначение молекулы трехосновной сульфосалициловой кислоты (HInd~ — бесцветный).

При прибавлении титранта образуется более устойчивый комплексонат железа (III) желтого цвета:

где H₂Y^2_— обычное сокращенное обозначение аниона ЭДТА.

После достижения ТЭ комплексом [Fe (H/nd)] + полностью разрушается:

Окраска раствора изменяется от красно-фиолетовой до желтой.

1. Исходя из закона эквивалентов, рассчитаем молярную концентрацию железа (Ш) в анализируемом растворе:

2. Вычислим титр T (Fe³⁺) в анализируемом растворе:

3. Рассчитаем массу m (Fe³⁺) железа (Ш) в исходном анализируемом растворе: