Kom
plek
som
etri
a
Wprowadzenie
Kompleksometria należy do grupy metod analizy miareczkowej
Początkowo używano proste układy typu: Hg
2+
+ halogenki
Hg
2+
+ 4I
−
→ HgI
4
2
−
Hg
2+
+ HgI
4
2
−
→ 2HgI
2
(
↓
)
czy też przy oznaczaniu CN
-
Ag
+
+ 2CN
−
→ Ag(CN)
2
−
Ag
+
+ Ag(CN)
2
−
→ 2AgCN(
↓
)
Schwarzenbach (1945-1952) - kompleksotwórcze
właściwości kwasów aminopolikarboksylowych
Wprowadzenie
H
2
C
HOOC
CH
2
CH
2
N
CH
2
COOH
CH
2
COOH
N
H
2
C
HOOC
kwas etylenodiaminotetraoctowy
EDTA
często podaje się skrót H
4
Y, a reakcje z jonami metali
w środowisku obojętnym można przedstawić:
M
n+
+ H
2
Y
2-
→ MY
(n-4)+
+ 2H
+
inne spotykane nazwy:
- komplekson II,
- chelaton 2,
- kwas wersenowy
Zależnie od wartości pH - EDTA tworzy trwałe kompleksy
chelatowe prawie ze wszystkimi jonami metali wielowartościowych
Wprowadzenie
ze względu na słabą rozpuszczalność w wodzie EDTA stosuje się
w postaci dwuwodnej soli dwusodowej - Na
2
H
2
Y· 2H
2
O
Kompleksy poszczególnych kationów z EDTA różnią się bardzo
znacznie trwałością z reguły:
- największa trwałość dla kationów czterowartościowych
- nieco mniejsza dla trójwartościowych
- jeszcze mniejsza dla dwuwartościowych
Logarytmy stałych trwałości kompleksów niektórych
kationów z kwasem wersenowym w temp. 20
o
C w
roztworach o sile jonowej
µ = 0.1
Kation
log
β
MY
Kation
log
β
MY
Na
+
1.66
Co
2+
16.31
Li
+
2.79
Co
3+
36
Ag
+
7.2
Zn
2+
16.50
Mg
2+
8.69
Cd
2+
16.46
Ca
2+
10.69
Hg
2+
21.80
Ba
2+
7.76
Pb
2+
18.04
Mn
2+
14.04
Al
3+
16.13
Fe
2+
14.33
Bi
3+
22.8
Fe
3+
25.1
Cr
3+
23.0
Ni
2+
18.62
Zr
4+
31
M + L
→ ML
Wprowadzenie
w kompleksometrii trwałość kompleksów określa się za pomocą
stałych trwałości i tak dla reakcji:
β
ML
- stała trwałości
[ML] - stężenie molowe kompleksu
[M] - stężenie molowe wolnego metalu
[L] - stężenie molowe niezwiązanego ligandu
]
[
]
[
]
[
L
M
ML
ML
⋅
=
β
Szybkość reakcji kompleksowania
większość reakcji kompleksowania - bardzo szybka
niektóre kationy (szczególnie trójwartościowe) reagują z
EDTA bardzo wolno (dość trwałe akwakompleksy)
czasami trzeba roztwór
podgrzać (Cr
3+
, Fe
3+
)
często stosuje się
miareczkowanie odwrotne
(Al
3+
, Cr
3+
)
Wskaźniki w kompleksometrii
Wskaźniki w kompleksometrii
związki - bezbarwne lub barwne -
mające zdolność tworzenia w określonych
warunkach miareczkowania barwnego
kompleksu z jonami metalu oznaczanego
lub użytego do odmiareczkowania EDTA
MInd + EDTA
→ M-EDTA + Ind
barwa I
barwa II
lub odbarwienie
metalowskaźniki
!!!
wskaźniki red-oks
Wskaźniki w kompleksometrii
Warunki jakimi powinny podlegać wskaźniki do
miareczkowania kompleksometrycznego
reakcja barwna musi być czuła (
przed PK silne zabarwienie
)
reakcja barwna powinna być specyficzna lub selektywna
kompleks metalu ze wskaźnikiem musi być stosunkowo trwały
kompleks metalu ze wskaźnikiem musi być mniej trwały niż z
czynnikiem miareczkującym
różnica barw między wolnym wskaźnikiem i kompleksem
wskaźnika z metalem powinna być wyraźna
reakcja wskaźnika z metalem powinna zachodzić
natychmiastowo
Najczęściej stosowanym wskaźnikiem w miareczkowaniach
EDTA jest
czerń eriochromowa T
(barwnik dihydroksy
dwuazowy)
Wskaźniki
N
N
OH
O
H
SO
3
H
NO
2
H
2
Ind
−
HInd
2
−
Ind
3
−
pH 6.3
pH 11.5
czerwona
niebieska
pomarańczowa
w środowisku o pH 9-10 tworzy różowofioletowe kompleksy
chelatowe z wieloma jonami metali
EDTA nie jest odczynnikiem selektywnym gdyż tworzy
związki z dużą liczbą kationów (w większości bezbarwne)
Kation
log
β
MY
Kation
log
β
MY
Na
+
1.66
Co
2+
16.31
Li
+
2.79
Co
3+
36
Ag
+
7.2
Zn
2+
16.50
Mg
2+
8.69
Cd
2+
16.46
Ca
2+
10.69
Hg
2+
21.80
Ba
2+
7.76
Pb
2+
18.04
Mn
2+
14.04
Sn
2+
22.1
Fe
2+
14.33
Al
3+
16.13
Fe
3+
25.1
Bi
3+
22.8
Ni
2+
18.62
Cr
3+
23.0
wody wapienne
zawierające CO
2
rozpuszczają skały
wapienne
CaCO
3
+ H
2
O + CO
2
Ca(HCO
3
)
2
MgCO
3
+ H
2
O + CO
2
Mg(HCO
3
)
2
Reakcja odwracalna-zachodzi ustawicznie w przyrodzie:
Reakcja
tworzenia
Ca(HCO
3
)
2
Powstawanie
narastających
warstw CaCO
3
Twardość wody
Chemiczne wietrzenie wapieni:
stalaktyty (nacieki zwisające) stalagmity (nacieki rosnące)
Twardość wody
Twardość wody
• Twardość wody spowodowana jest solami wapnia i magnezu:
³ wodorowęglany HCO
3
-
³ siarczany SO
4
2-
³ chlorki Cl
-
Twardość ogólna Tw
og
Twardość węglanowa
(przemijająca)
Tw
w
wodorowęglany wapnia i magnezu
Twardość niewęglanowa
(trwała)
Tw
n
siarczany i chlorki wapnia i magnezu
Tw
og
=
Tw
w
+
Tw
n
1
o
twardości miliwalowej = 20mg jonów Ca
2+
/dm
3
lub = 12 mg
jonów Mg
2+
/dm
3
H
2
O
Sposoby wyrażania twardości
1
o
twardości (niemiecki) = 10mg CaO/dm
3
H
2
O
1
o
twardości (francuski) = 10mg CaCO
3
/dm
3
H
2
O
1
o
twardości (niemieckiej) = 0,357miliwali CaO/dm
3
H
2
O
1 miliwal CaO/dm
3
H
2
O = 2,8
o
n
Stosowane przeliczniki:
• 1) destylacja,
• 2) metody termiczne,
• 3) metody chemiczne,
• 4) metody fizyczno-chemiczne.
Twardość wody
Usuwania twardości (zmiękczanie wody)
Metody
destylacja -
daje wodę idealnie zmiękczoną - pozbawioną
praktycznie wszystkich soli
bardzo wysokie koszty
Ca(HCO
3
)
2
→ CaCO
3
(
↓
) + H
2
O + CO
2
(
↑
)
Usuwanie twardości przemijającej poprzez gotowanie
Usuwania twardości (zmiękczanie wody)
Mg(HCO
3
)
2
→ MgCO
3
(
↓
)+ H
2
O + CO
2
(
↑
)
MgCO
3
(
↓
)
+ H
2
O
→ Mg(OH)
2
(
↓
) +CO
2
(
↑
)
Metody termiczne:
Kamień kotłowy
•Ca(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
= 2CaCO
3
↓
+ 2H
2
O
•Mg(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
= MgCO
3
↓
+ CaCO
3
↓
+ 2H
2
O
•MgCO
3
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
↓
+ CaCO
3
↓
Usuwania twardości (zmiękczanie wody)
Metody chemiczne:
•CaSO
4
+ Na
2
CO
3
= CaCO
3
↓
+ Na
2
SO
4
•MgCl
2
+ Na
2
CO
3
= MgCO
3
↓
+ 2NaCl
Soda natomiast usuwa twardość trwałą. Przypuśćmy, że
reaguje z nią siarczan(VI) wapnia i chlorek magnezu:
Metoda sodowo-wapienna
Węglan wapnia usuwa twardość przemijającą:
•Ca(HCO
3
)
2
+ 2HCl = CaCl
2
+ 2H
2
O + 2CO
2
↑
•Mg(HCO
3
)
2
+ 2HCl = MgCl
2
+ 2H
2
O + 2CO
2
↑
Usuwania twardości (zmiękczanie wody)
Metody chemiczne:
•3Ca(HCO
3
)
2
+ 2Na
3
PO
4
= Ca
3
(PO
4
)
2
↓
+ 6NaHCO
3
•3Mg(HCO
3
)
2
+ 2Na
3
PO
4
= Mg
3
(PO
4
)
2
↓
+ 6NaHCO
3
•3CaSO
4
+ 2Na
3
PO
4
= Ca
3
(PO
4
)
2
↓
+ 3Na
2
SO
4
•3MgCl
2
+ 2Na
3
PO
4
= Mg
3
(PO
4
)
2
↓
+ 6NaCl
Zmiękczanie fosforanami:
Szczepienie kwasami
korozja
•2HKt + Ca
2+
+ CO
3
2-
= CaKt
2
+ 2H
+
+ CO
3
2-
•2HKt + Ca
2+
+ SO
4
2-
= CaKt
2
+ 2H
+
+ SO
4
2-
Usuwania twardości (zmiękczanie wody)
Metody fizyczno-chemiczne:
•2AnOH + 2H
+
+ CO
3
2-
= An
2
CO
3
+ 2H
+
+ 2OH
-
•2AnOH + 2H
+
+ SO
4
2-
= An
2
SO
4
+ 2H
+
+ 2OH
-
2-etap przepuszczanie przez anionit
Przepuszczanie przez wymieniacze jonowe (jonity)
1-etap przepuszczanie przez kationit
Klasyfikacja twardości
Stopień twardości
[
o
n]
Skala twardości
0
÷5
bardzo miękka
5
÷10
miękka
10
÷15
o średniej twardości
15
÷20
o znacznej twardości
20
÷30
twarda
powyżej 30
bardzo twarda
Oznaczanie twardości całkowitej wody
To oznaczanie łącznej zawartości wapnia i magnezu w wodzie
(metoda kompleksometryczna z zastosowaniem EDTA)
kompleksy wapnia i magnezu
z EDTA są bezbarwne
konieczność wykorzystania
wskaźnika
czerń eriochromowa T
tworzy z Ca
2+
i Mg
2+
słabo
zdysocjowane czerwone
układy kompleksowe
kompleksy Mg
2+
i Ca
2+
z
EDTA są trwalsze od
kompleksów tych
jonów ze wskaźnikiem
MgInd
−
+ H
2
Y
2
−
→ HInd
2
−
+ MgY
2
−
+ H
+
czerwona
niebieska
Oznaczanie twardości całkowitej wody
W praktyce przy tym oznaczaniu zazwyczaj stosujemy pH 10-10.5
różnica między barwą samego wskaźnika
a barwą jego kompleksu jest największa
Jak wyznaczyć ilość samych jonów Ca
2+
?
Przeprowadza się drugie miareczkowanie przy pH ok. 12
Mg
2+
+ 2OH
−
→ Mg(OH)
2
↓
w roztworze zostają tylko jony Ca
2+
wymaga zastosowania innego
wskaźnika (najczęściej kalces)
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Doradztwo Podatkowe z 23 czerwca 08 (nr 121)
BTChwyklad 011
121 307 POL ED02 2001
121
BTChwyklad 141a
mat bud 121 (Kopiowanie) (Kopiowanie)
Dz U 2004 nr 121 poz 1263 id Nieznany
BTChwyklad 062
klucz 0X 121(1)
121
BTChwyklad 022
121
514[03] 01 121 Karta pracy egzaminacyjnej
Instrukcja obsługi Stereofoniczny zestaw słuchawkowy Bluetooth Nokia BH 121
Cw 06 Siatka dyfrakcyjna id 121 Nieznany
121 124
Czynniki rakotwˇrcze 96 121 571
więcej podobnych podstron