Комплексонометрия. 
Аналитическая химия в 2 книгах. 
Книга 1. Химические методы анализа

Комплексоны — титранты в комплексонометрии

Комплексоны — класс органических соединений производных аминополикарбоновых кислот, из которых простейшей можно считать аминодиуксусную кислоту:

Наиболее распространены следующие комплексоны: нитрилотриуксусная кислота, или комплексон I:

этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУК), или комплексон И:

В практике технического и агрохимического анализа широко применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты — комплексон III (ЭДТА, трилон Б):

Это соединение (иногда называемое трилоном Б) обозначают сокращенной формулой Na₂H₂Y, или ЭДТА. Комплексон III содержит наряду с карбоксильными группами —СООН еще и третичные аминогруппы —N. Поэтому он считается не только органической кислотой, дающей соли с различными катионами, но также и комплексообразующим веществом.

Комплексон III образует со многими катионами достаточно прочные и растворимые в воде внутрикомплексные соли. Последние получаются в тех случаях, когда катион металла замещает атомы водорода функциональных групп органического соединения и одновременно взаимодействует с другими группами посредством координационной связи.

Образование комплексоном III внутрикомплексного соединения с каким-нибудь двухзарядным катионом металла происходит путем замещения металлом атомов водорода карбоксильных групп и одновременного взаимодействия его катиона с атомами азота аминогрупп (за счет координационной связи):

Сплошными линиями здесь показаны обычные связи, а стрелками — координационные.

Комплексон III широко применяется в химическом анализе, потому что он образует внутрикомплексные соли с катионами многих металлов, и в частности щелочноземельных (Са²⁺, Mg²+, Ва²⁺), которые очень трудно перевести в комплексные соединения другими способами. Титрование комплектном III (ЭДТА) используют для количественного определения этих катионов металлов.

При этом применяют стандартные водные растворы комплексона III (ЭДТА), обычно с молярной концентрацией эквивалентов 0,1; 0,05; 0,025 и 0,01 моль/л, а также стандартные растворы сульфата магния или цинка. Раствор титранта готовят по точной навеске. В практике химического анализа первичный стандартный раствор комплексона III часто разбавляют, а затем стандартизируют по стандартному раствору сульфата магния или сульфата цинка.

Комплексон III — дигидрат двунатриевой соли ЭДТУК Cl₀H₁₄N₂Na₂O₈— •2Н₂0 (молярная масса 372,24 г/моль) — представляет собой белый кристаллический порошок, растворимость которого в воде составляет 108 г/л при 22 °C. Устойчив на воздухе. Молярная масса эквивалентов его равна ½ его молярной массы М_эк = 186,12 г/моль.

Для приготовления 0,1 н. раствора комплексона III растворяют 18,6120 г этой соли в дистиллированной воде в мерной колбе на 1000 мл и доводят водой объем до метки. Раствор фильтруют и затем стандартизируют. При стандартизации по сульфату цинка растворяют 3,27 г металлического цинка в 40 мл разбавленной (1: 2) серной кислоты в мерной колбе на 1000 мл. При этом протекает реакция.

После растворения цинка раствор в колбе доводят водой до метки.

В колбу для титрования отбирают аликвоту 25 мл полученного раствора сульфата цинка, прибавляют 5 мл аммиачного буферного раствора с pH 9,5—10,0, добавляют около 0,1 г индикаторной смеси эриохрома черного Т и 70 мл воды. Раствор перемешивают и титруют раствором комплексона III, полученного, как описано выше, до изменения окраски титруемого раствора от винно-красной до ярко-синей.

Поскольку при pH 9,5—10,0 комплексон III присутствует в форме HY³-, то при титровании протекает реакция:

Аммиачный буфер с pH 9,5—10,0 готовят следующим образом. Растворяют 54 г хлорида аммония NH₄C1 в 200 мл воды, прибавляют 350 мл водного 25%-ного раствора аммиака и доводят водой объем раствора до 1000 мл. Срок годности такого раствора при хранении в обычных условиях 3 мес.

Растворы сульфата магния готовят вначале с приблизительной концентрацией, например 0,025 н., а затем стандартизируют стандартным раствором ЭДТА в присутствии индикатора эриохрома черного Т в аммиачном буфере до перехода цвета раствора из винно-красного в синий. При титровании образуется комплексонат магния:

Раствор комплектна III может быть стандартизирован по стандарттитру сульфата магния (фиксаналу).

Комплексонаты металлов, включающие анионы Y^4-, являются наиболее устойчивыми. Величина константы нестойкости комплексоната зависит от природы катиона металла, его заряда, состава комплекса, температуры. Катионы щелочных металлов образуют малостойкие комплектна™, поэтому щелочные металлы методом комплексонометрического титрования не определяют. Двух-, трехи четырехзарядные катионы металлов образуют весьма стабильные комплектна™, и их можно титровать в кислой среде. Катионы металлов, дающие менее стойкие комплектна™, определяют комплексонометрически в щелочной среде.

Точку эквивалентности чаще всего устанавливают с помощью индикаторов.