Определение суммы ионов кальция и магния комплексометрическим (трилонометрическиим) методом

В настоящее время катионы кальция и магния определяются обменным методом. Для этого используются сложными органическими соединениями — комплексонами, которые образуют с катионами двухвалентных металлов вещества, растворимые в воде.

Часто применяют двухнатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, называемую триллоном Б:

Na — O — O — C — CH₂ CH² — COONa.

N — CH₂ — CH₂ — N.

H — O — O — C — CH₂ CH₂OOH H₂O.

Трилон Б образует с ионами Ca²⁺ и Mg²⁺ бесцветные прочные внутрикомплексные соединения.

Трилонометрический метод определения ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в водных растворах основан на разрушении окрашенных комплексных соединений, образующихся с органическими красителями — индикаторами.

Наиболее употребительными красителями — индикаторами для определения ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ являются: эриохром черный Т или кислотный хромоген черный специальный «ЕТ — 00», а также кислотный эриохром синий или темно-синий. Для определения иона кальция употребляется индикатор — мурексид.

Указанные индикаторы меняют свою окраску не только от наличия того или другого иона, но и от pH раствора.

Образованные комплексные соединения Ca²⁺ и Mg²⁺ с хромогеном черным в щелочной среде (pH 10) придают раствору вишнево — красную окраску. При титровании трилоном Б раствор меняет свою окраску с вишнево — красной в зеленовато — синюю. Изменение окраски происходит в тот момент, когда ионы Ca²⁺ и Mg²⁺ будут связаны полностью с трилоном Б в более прочное комплексное соединение. Так как комплексные соединения этих ионов с трилоном Б образуются в щелочной среде, то необходимо проводить титрование в присутствии щелочного буфера.

Присутствие меди, марганца и железа мешает определению кальция и магния из-за образования прочных внутрикомплексных соединений. Для устранения вредного влияния меди и железа в испытуемый раствор прибавляют 2−3 капли раствора Na₂S. В анализируемую вытяжку добавляют 5−10 капель солянокислого гидроксиламина для удержания марганца в растворе в виде двухвалентного иона.

Ход анализа. 1. Берут по 25 мл вытяжки в две конические колбы на 250 мл и прибавляют по 75мл воды, не содержащей кальция и магния.

• 2. Добавляют к вытяжке 5 мл аммиачного буфера; 5−10 капель 1% раствора солянокислого гидроксиламина; 2−3 капли 1% сульфида натрия и вносят индикатор хромоген черный до образования вишнево-красного окрашивания.
• 3. Приготовленный раствор титруют трилоном Б до перехода окраски через лиловую в сине-голубую. С появлением фиолетового цвета титрование ведут осторожно до голубого цвета.
• 4. Вторая колба служит эталоном для сравнения окраски при титровании.

Сумму ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ вычисляют по формуле.

a h 100 K.

X= ,.

C.

Где х — сумма кальция и магния (мг-экв. На 100 г почвы);

а — количество раствора трилона Б израсходованного на титрование, мл;

h — нормальность раствора трилона Б (0,05 h);

К — поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б;

100 — коэффициент для пересчета на 100 г почвы;

С — навеска сухой почвы, соответствующая объему испытуемого раствора, взятого на титрование, г.

Пример вычисления. На 25 мл водной вытяжки при титровании пошло 4,0 мл трилона Б. Поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б — 0,98. Навеска почвы к взятому объему составляет 5 г (в 25 мл вытяжки).

Х=(4,0 0,5 0,98 100):5=3,92 мг-экв/100гпочвы.

Определение кальция трилонометрическим методом.

Метод основан на получении прочного растворимого комплексного соединения Са с индикатором — мурексидом, чего не образуется с ионом магния. В присутствии ионов кальция мурексид окрашивает раствор в ярко-розовый цвет, а с ионами магния мурексид не дает окрашивания.

Распад комплекса мурексида с кальцием происходит при титровании раствором трилона Б, причем из ярко-розовой окраски образуется лиловая. Комплекс разрушается при высокой щелочной концентрации (pH 12) поэтому в анализируемый раствор прибавляют сильный щелочной буфер (10% раствор KOH или NaOH).

Ход анализа. 1. В две конические колбы на 250 мл берут по 25 мл водной вытяжки и прибавляют по 75 мл H₂O, не содержащей Ca²⁺ и Mg²⁺.

• 2. В вытяжку прибавляют 5−10 капель гидроксиламина, 2 мл 10% раствора KOH и 0,2 -0,3 г мурексида до появления ярко-розовой окраски (вторая колба является эталоном при титровании).
• 3. Приготовленный раствор немедленно титруют трилоном Б до появления лиловой окраски.

Вычисление иона кальция проводят по формуле.

a_y н K 100.

y= ,.

C.

Где у — количество кальция, мг экв. На 100 г почвы;

а_у — количество 0,05н. Трилона Б, прошедшее на титрование, мл;

н. — нормальность трилона Б (0,05н.);

К — поправочный коэфициент к нормальности раствора трилона Б;

100 — коэффициент для пересчета на 100 г почвы;

С — навеска сухой почвы, соответствующая объему испытуемого раствора, взятого на титрование, г.

Пример вычисления. На 25 мг испытуемого раствора при титровании прошло 3 мл 0,05н. трилона Б. Поправка к раствору трилона Б и навеска почвы к взятому объккту те же, что и при определении суммы катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ .

у=(3 0,05 0,98 100): 5 = 2,94 мг-экв./100г почвы Полученное количество иона Ca²⁺ (в мг-экв.) переводят в проценты:

Ca²⁺ = (у 20,04):1000%,.

Где у — Ca²⁺ в мг-экв. Нам 100 г. почвы;

• 20,04 — эквивалентный вес кальция;
• 1000 — коэффициент для пересчета в граммы.

Ca²⁺ = (2,94 20,04):1000=0,0589%.

Определение иона магния трилонометрическим методом Содержание иона магния в используемом растворе вычисляют по разному между полученной суммой Ca²⁺ и Mg²⁺ и количеством иона Ca²⁺ .

Z = X — Y,.

где Zсодержание Mg²⁺, мг-экв. на 100 г почвы;

Х — сумма Ca²⁺ и Mg²⁺, мг-экв. на 100 г почвы;

Y — количество Ca²⁺, мг-экв. На 100 г почвы;

Количество ионов Mg²⁺ в мг-экв на 100 г почвы переводят в проценты по формуле.

Mg²⁺ = (Z 12.16): 100%,.

где Z-Mg²⁺ в мг-экв. на 100 г в почвы;

• 12,16 — эквивалентный вес иона магния;
• 1000 — коэффициент для пересчета в граммы.

Посуда и реактивы. 1. Конические колбы на 250 мл.

• 2. Пипетки на 25 мл. 3. Бюретки. 4. 0,05 н. Раствор трилона Б. 5. 1% раствор солянокислого гидроксиламина (NH₂OH HCI).
• 6. Хлоридно-аммиачный буфер. 7. Хромоген черный. 8. 10% раствор KOH или NaOH (для определения иона кальция). 9. Мурексид (для определения кальция).

Результаты анализа записывают по форме.

Определение обменных оснований.