Материал: Учебное пособие по количественному химическому анализу

OH^- OH^- OH^-

H₃Ind ==== H₂Ind^- ==== HInd^2- ==== Ind^3-

H⁺ красный Н⁺ синий Н⁺ желтооранжевый

рН>6 рН=6,3÷11 рН>11,5

При взаимодействии с катионами образует комплексное соединение, имеющее другую окраску, например:

HInd^2- + Mg²⁺ ==== [MgInd]^- + H⁺

синяя винно-красная

В процессе титрования рабочий раствор трилона Б реагирует сначала со свободными ионами

ионы водорода образуют молекулы воды:

Эти реакции идут с большой скоростью. В конце титрования происходит процессы разложения комплекса катиона с индикатором и образования комплекса катиона с трилоном Б:

синий

Эта реакция идет с меньшей скоростью, поэтому около точки эквивалентности нужно титровать медленно, тщательно перемешивать титруемый раствор после прибавления каждой капли трилона Б.

В эквивалентной точке происходит резкий переход окраски раствора от винно-красной до синей. Таким путем можно определить катион (n≥2), комплекс которого с хромогеном черным менее прочный, чем комплекс с трилоном Б (Mg²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺).

Мурексид – пяти-основная органическая кислота (H₅Ind), многоцветный индикатор (окраска меняется при изменении рН раствора):

красно-фиолетовая фиолетовая сиреневая

рН=9-10 рН=10-11 рН>11

Катион Са²⁺ с мурексидом в сильно-щелочной среде (1 н. раствор NaOH, рН>11) образует комплекс красного цвета:

красный

В конце титрования этот комплекс переходит в более прочный бесцветный комплекс катиона с трилоном Б, освобождается ион Ind^5- и окраска раствора становится сиреневой:

сиреневая

Ион никеля в аммиачном растворе (рН-10-11) с мурксидом образует комплекс желтого цвета:

Ион никеля имеет свою окраску, поэтому перед титрованием нужно раствор соли разбавить водой. В эквивалентной точке происходит реакция:

желтый фиолетовый

Цвет меняется от желтого к фиолетовому.

Катион Со²⁺ в растворе аммиачного буфера (рН=9-10) с мурексидом образует комплекс желтого цвета:

красно-фиолетовый желтый

В точке эквивалентности происходит реакция:

красно-фиолетовый

Цвет меняется от желтого к почти малиновому.

3.1. Лабораторные работы (Метод комплексонометрии). Лабораторная работа № 1 Приготовление рабочего раствора трилона б или Na2c10h14o8n2

Молярная масса трилона Б равна 336,2 г/моль, молярная масса эквивалента М(1/2)=336,2/2=168,1 г/моль. Эта соль легко получается в химически чистом виде, хорошо растворима в воде, бесцветные растворы её устойчивы при хранении (содержит около 0,3% влаги). Обычно готовят 0,05 н. раствор трилона Б и устанавливают точную нормальность по раствору соли цинка или по раствору соли магния MgSO₄. Раствор соли MgSO₄ точной концентрации, равной 0,05 н. готовят из фиксанала. Ампула фиксанала содержит навеску , при растворении которой в мерной колбе на два литра получается 0,05 н. раствор соли. Затем аликвоту раствора MgSO₄ титруют раствором трилона Б в присутствии аммиачного буфера и индикатора хромогена черного от вишнево-красной окраски до синей. По нормальности и по объемам пипетки и по бюретке рассчитывают точную нормальность рабочего раствора трилона Б.

Лабораторная работа №2

Определение общей жесткости воды

1. Заполнить бюретку раствором трилона Б известной нормальности.

2. В две колбы для титрования на 250 мл отмесить пипеткой на 50,00 мл (V пип.) водопроводной воды, колбу для титрования ополоснуть дистиллированной водой, а пипетку ополоснуть только водопроводной водой.

3. В каждую колбу мензуркой отмерить по 15 мл аммиачнойбуферной смеси, а затем ложечкой положить хромоген черный до винно-красной окраски.

4. Каждую колбу оттитровать трилоном Б до получения чисто синей окраски от одной капли трилона Б (в конце титровать медленно, перемешивая каждую каплю).

5. Записать объемы по бюретке (V₁ и V₂), рассчитать среднее значение (V cpед).

6. Рассчитать общую жесткость воды (ж.в.) по формуле:

, (мг-экв/л)

Лабораторная работа №3

Определение миллиграммового содержания ионов кальция и магния при совместном присутствии

1. Заполнить бюретку раствором трилона Б известной концентрации.

2. В мерную колбу на 100,00 мл получить неизвестный объем раствора смеси солей кальция и магния, довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

3. В две колбы для титрования: а) пипеткой отмерить аликвоты исследуемого раствора (V пип.); б) мензуркой прилить приблизительно по 10 мл аммиачной буферной смеси; в) насыпать ложечкой индикатор хромоген черный до винно-красной окраски.

4. Оттитровать каждую колбу трилоном Б до перехода окраски от винно-красной в чисто синюю (каждый раз заполнять бюретку до нуля)

5. Записать объемы трилона Б ( и ) и рассчитать средний объем (). - объем трилона Б, пошедший на титрование ионов кальция и магния вместе.

6. Снова той же пипеткой отмерить в две колбы для титрования аликвоты исследуемого раствора, в каждую колбу прилить мензуркой по 10 мл 1 М раствора NaOH и ложечкой насыпать индикатор мурексид до малинового цвета.

7. Оттитровать каждую колбу (от нулевой отметки на бюретке) раствором трилона Б до получения сиреневой окраски.

8. Записать объемы по бюретке ( и ), рассчитать среднее значение (). - объем трилона Б, пошедшего на титрование иона кальция.

9. Рассчитать объем трилона Б, пошедшего на титрование иона магния: -=

10. Рассчитать массу Mg²⁺ (мг) в объеме мерной колбы:

, мг

11. Рассчитать массу Са²⁺ (мг) в объеме мерной колбы (Vм.к.):

, мг

12. Получить правильные ответы у преподавателя и рассчитать относительную ошибку определения для Са²⁺ и Mg²⁺ отдельно. Составить подробный отчет.

Лабораторная работа №4

Определение миллиграммового содержания иона кобальта в неизвестном объеме

1. Заполнить бюретку раствором трилона Б известной нормальности.

2. В мерную колбу на 100,00 мл получить контрольный объем соли кобальта (V м.к.), довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

3. В две колбы для титрования: а) пипеткой отмерить аликвоты исследуемого раствора (V пип.); б) прилить цилиндром по 60 мл дистиллированной воды (для ослабления собственной розовой окраски соли кобальта); в) мензуркой прилить по 20 мл аммиачной буферной смеси; г) ложечкой добавить индикатор мурексид до желтого цвета.

4. Оттитровать растворы в каждой колбе трилоном Б так, чтобы окраска индикатора изменилась от желтой до малиновой (около точки эквивалентности титровать медленно).

5. Записать объемы по бюретке (V₁ и V₂) и найти среднее арифметическое:

6. Рассчитать массу иона кобальта в мг в объеме мерной колбы:

7. Рассчитать относительную ошибку определения.

8. Составить отчет.

Лабораторная работа № 5

Определение миллиграммового содержания

Ni²⁺ в неизвестном объеме

1. Заполнить бюретку раствором трилона Б известной концентрации.

2. В мерную колбу на 100,00 мл получить контрольный объем соли никеля (V_м.к.), довести до метки дистиллированной водой, перемешать.

3. В две колбы для титрования: а) пипеткой отмерить аликвоты исследуемого раствора (V_пип.); б) прилить цилиндром по 60÷70 мл дистиллированной воды для ослабления собственной зеленой окраски соли никеля; в) отмерить мензуркой по 10 мл 10%-ного раствора аммиака; г) насыпать ложечкой индикатор мурексид. Цвет раствора в колбе – желтый.

4. Оттитровать каждую колбу трилоном Б от желтой окраски до фиолетовой.

5. Записать объемы по бюретке V₁ и V₂ и рассчитать средний объем V_ср..

6. Рассчитать массу никеля (Ni²⁺) (мг) в объеме мерной колбы:

7. Получить правильный ответ у преподавателя и рассчитать относительную ошибку определения. Составить отчет.

Техника безопасности

Раствор аммиака не вдыхать полной грудью, помнить, что аммиак – нервный яд. Приливать раствор аммиака под вытяжным шкафом. В случае отравления пить слабый раствор уксусной кислоты или лимонный сок. Вызвать рвоту. Принять растительное масло или яичный белок.

3.2. Задачи и примеры решений. Определение результатов, комплексонометрических определений

Расчёты результатов этих анализов не отличаются от применяемых во всех объёмных методах. Фактор эквивалентности – Z – для всех ионов металлов в этом методе равен двум.