background image

 

Jonity 

Charakterystyka  jonitów:    wielocząsteczkowe  polimery  organiczne,  zawierające  czynne  chemicznie 
ugrupowanie  jonowe.  Wymieniacze  kationowe  (kationity:  -SO

3

H,  -COOH,  -OH,  wymieniają  jony 

wodorowe  na  inne  kationy  w  procesie  wymiany  jonowej,  anionity:  -N

+

R

3

,  -NR

2

,  -NHR,  -NH

2

,  można 

stosować  w  postaci  wodorotlenkowej  lub  chlorkowej  w  zależności  od  obsadzenia  grupy  zasadowej 
anionitu).  Wymiana  jonowa  na  kolumnie:  Wymiana  jonowa  jest  to  odwracalny  proces  wymiany 
jonów między jonitem a otaczającym roztworem. Między wewnętrzną fazą jonitową i omywającym 
jonit  roztworem  ustala  się  stan  równowagi.  Ten  stan  równowagi  jest  ściśle  związany  z  prawem 
działania mas i powinowactwem określonych jonów do danej żywicy jonowymiennej. Powinowactwo 
jonu rośnie wraz ze wzrostem  ładunku lub 
w  przypadku  jonów  o  takim  samym 
ładunku  wraz  z  szeregiem.  Jonity  stosuje 
się  w  analizie  chemicznej  do  rozdzielenie 
pierwiastków 

oddzielenia 

mikroskładników  od  makroskładników  na 
zasadzie  różnoimienności  ładunku  jonów 
oraz  różnic  w  trwałości  kompleksów 
pierwiastków  i  związanych  z  tym  różnic  w 
stałych  podziału  między  fazę  wymieniacza 
jonowego a otaczająca go fazę roztworu w 
stanie równowagi. 
Regeneracja  kolumny:  po  wysyceniu 
kolumny  zatrzymanymi  jonami,  przepuszcza  się  przez  kationit  na  przykład  $M  kwas  solny,  a  przez 
anionit roztwór amoniaku lub wodorotlenku sodu, przemyciu wodą otrzymania obojętnego odczynu 
w eluacie , kolumna jest gotowa do dalszej pracy. 
Wykorzystanie kationitów do rozdzielania jonów. Po strąceniu matali II grupy analitycznej roztwór 
się odparowuje w celu usunięcia HCl , po czym rozcieńcza wodą i wpuszcza do kationitu (z grupami 
sulfonowymi w postaci wodorowej). Kationy zostają zatrzymane w kolumnie, aniony przechodzą do 
eluatu . kationy wymywa się następnie z kolumny kwasem solnym o odpowiednim stężeniu. 
Rozdzielanie cynku i niklu: Poprzez przepuszczanie roztworu tych metali w 8M kwasie solnym przez 
anionit, nikiel przechodzi do eluatu, a cynk tworzy trwały kompleks chlorkowy  i zostaje zatrzymany w 
kolumnie.  Kolumnę  przemywa  się  8M  kwasem  solnym,  a  następnie  wodą,  po  czym  kompleksy 
chlorkowe rozpadają się i przechodzą do eluatu. 
Oddzielanie magnezu od fosforanów: słabo kwaśny badany roztwór przepuszcza się przez kationit w 
postaci  wodorowej.  Kationy  zostają  zatrzymane  w  kolumnie  a  aniony  przechodzą  do  eluatu. 
Zatrzymanie  magnezu  w  kolumnie  zachodzi  poprzez  wymianę  wodoru  z  tym  kationem,  później 
przemywamy  kwasem  solnym.  LUB.  Stosujemy  anionit  w  postaci  nadchloranowej  i  przepuszczając 
słabo kwaśny roztwór z badanymi metalami magnez przechodzi do eluatu a jony fosforanowe zostają 
zatrzymane. 
 
 
 
 
 

background image

 

Reakcje kompleksowania 

Kompleksy  proste  -  tworzone  z  ligandami,  które  maja  jeden  atom  ligandowy;  w  ich  cząsteczkach 
mogą występować różne ligandy (NH

2

, H

2

O, N

2

H

4

, H

2

O

2

, Cl

-

, Br

-

, I

-

, SCN

-

, CN

-

, N

3

-

),  

Kompleksy  chelatowe  –  pierścieniowe  kompleksy  powstające  z  udziałem  ligandów,  w  których 
występują przynajmniej 2 atomy donorowe zdolne (ze względów sferycznych) do utworzenia wiązań 
z jonem centralnym.  
Pary jonowe - kompleksy asocjacyjne – powstające z udziałem 2 jonów (najczęściej kompleksowych) 
o przeciwnych ładunkach (na zasadzie oddziaływań elektrostatycznych) 
Kompleksy  wielordzeniowe  -  zawierające  więcej  niż  jeden  jon  centralny.  Powstają,  gdy 
wielokleszczowy ligand wiąże się z więcej niż jednym jonem metalu.  
Parametry (termodynamiczne i kinetyczne) charakteryzujące kompleksy 
Reakcje EDTA z jonami metali: 
Krzywe 

miareczkowania. 

Punkty: 

punkt 

początkowy: 

pMe=-logc

Me

przed 

PR:                                   

pMe=-logc

Me

[(v

0

-v)/(v

0

+v)]; w  PR:  pMe=1/2*log(2B

MeL

/c

Me

);po  PR:  pMe=logB

Me

+log[(v-v

0

)/v

0

].  Kształt 

taki jak w normalnym miareczkowaniu kwasu z zasadą.  
Wskaźniki: 
Czerń  eriochromowa  T:  w  roztworach  kwaśnych-czerwona,  w  ph=7-11  –  niebieska,  w  zasadowych 
pomarańczowa;  w  ph=9-10  tworzy  z  jonami  metali  różowo-fioletową  postać.  Najtrwalsza  z 
magnezem. 
Kalgamit:  kwas-czerwona, od 8-12 niebieska, alkaliczne czerwono-pomarańczowa, z jonami metali w 
środowisku 9-11 intensywnie czerwona,  
Fiolet  pirokatechinowy:  kwas-czerwona,  2-6  żółta,  6-9  fiolet,  alkaliczne  czerwono-fiołkowe.  Tworzy 
niebieskie kompleksy z jonami metali 
Mureksyd: do 9- czerwono-fiołkowe, dalej fioletowe (Ca w ph=12-13; Ni, Cu Co) kompleksy-róż 
Kwas sulfosalicylowy  (Fe

3+

  w środowisku kwaśnym tworzy się czerwono-fioletowy kompleks, barwa 

znika po PK odbarwia się ) 
Inne: metaloftaleine (Ba, Sr, Ca) oranż ksynelonowy (Bi, Al, Pb, Fe), tiron (Ti, Fe) 
Wskaźniki redoks: błękit wariaminowy (odbarwia sie) 3,3’-dimetylonaftydyna (barwi się) 
Mechanizm działania metalowskaźników 
W  określonych  warunkach  miareczkowanie  tworzą  one  z  oznaczanym  jonem  metalu  barwny 
kompleks,  o  warunkowej  stałej  trwałości  dostatecznie  mniejszej  od  warunkowej  stałej  trwałości  w 
tym  roztworze  kompleksu  metal-EDTA.  Uwolniony  w  PK  miareczkowania  z  kompleksu  z  metalem 
wskaźnik  (In  )  ma  Inną  barwę  niż  kompleks  lub  jest  bezbarwny.  W  końcu  miareczkowania  z  EDTA 
zachodzi  reakcja:  MeIn  +  EDTA  ->  MeEDTA  +  In.  W  odpowiednich  pH  wskaźnik  tworzy  barwny 
kompleks z jonem metalu, który ma się zmienić po miareczkowaniu z EDTA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

Wykorzystanie EDTA w analizie: 
Typy miareczkowań:   
-bezpośrednie:    po  dodaniu  do  roztworu  wskaźnika  ustaleniu  pH  na  właściwym  i  wprowadzeniu 
środków maskujących miareczkujemy EDTA do zmiany zabarwienia (Mg, Ca, Zn, Cd, Pb, Cu,Ni…) 
- odwrotne: dodajemy nadmiar EDTA potem miareczkuje się odpowiednim zmianowanym roztworem 
metalu: cynku lub magnezu (Al, Cr

3+

-pośrednie:  do  roztworu  dodajemy  kompleks  magnezu  z  EDTA,  w  którym  magnez  zostaje  wyparty 
przez  inny  jon  metalu,  uwolniony  magnez miareczkujemy  EDTA  przy  czym  dogodnym  wskaźnikiem 
jest czerń eriochromowa T (wapń wobec czerni) . W oznaczaniu anionów możemy dodać odpowiedni 
kation żeby strącić osad a potem pozostałość kationu miareczkować EDTA (siarczany dodając BaCl2 
lub dodając do cyjanków nikiel, który miareczkować EDTA w obecności mureksydu) 
Przykłady  oznaczeń:  bezpośrednio  Mg  w  obecności  czerni  eriochromowej  T  ph=10  (po  strąceniu 
zmaskowaniu ); bezpośrednio Zn w obecności czerni p=10 (maskowanie, odmiareczkowanie), 
 
Strąceniowe metody objętościowe  
-  argentometria:  miareczkowanie  za  pomocą  roztworu  AgNO

3

 

.  Oznaczanie  jonów  halogenkowych, 

fosforanowych, chromianowych, tiocyjanianowych. 
-merkurometria- miareczkowanie za pomocą Hg

2

(NO

3

)

2

. Oznaczanie jonów chlorkowych  

-miareczkowanie za pomocą roztworu K

4

[Fe(CN)

6

] oznaczanie cynku 

 
Iloczyn rozpuszczalności - iloczyn stężeń jonów pozostających w równowadze z osadem. 
 
 
Wskaźniki pK miareczkowania : 
Wskaźnikami  stosowanymi  w  kompleksometrii 
można  podzielić  jak  w  przypadku  wskaźników 
alkacymetrycznych  na  dwie  grupy:  jedno  i 
dwubarwne.  Są  to  związki  które  w  warunkach 
miareczkowania  (przed lub  po  PR  reakcji)  są  zdolne 
do  utworzenia  barwnego  kompleksu  z  oznaczanym 
metalem.  Barwa  powinna  różnić  się  od  wolnego 
wskaźnika  w  tych  warunkach.  W  kompleksometrii 
stosujemy  również  wskaźniki  erdoks,  lub  sam 
nadmiar titranta jest wskaźnikiem (AgCN lub HgI2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

Oznaczanie chlorków metodą Volharda 
Metoda  Volharda  polega  na  dodaniu  nadmiaru  mianowanego  roztworu  AgNO3  do  zakwaszonego 
kwasem  azotowym  roztworu  chlorków;  nadmiar  AgNO3  odmiareczkowuje  się  mianowanym 
roztworem KSCN lub NH

4

SCN w obecności ałunu żelazowo-amonowego jako wskaźnika. 

Po  wytrąceniu  srebra  kropla  nadmiaru  roztworu  tiocyjanianu  powoduje  powstanie  różowego 
zabarwienia,  ponieważ  tworzą  się  czerwone  kompleksy  żelaza  o  wzorze  ogólnym  Fe(SCN)

n

3-n

,  w 

którym  liczba  koordynacyjna  n  przyjmuje  wartości  od  1  do  6;  skład  tych  kompleksów  zależy  od 
stężenia tiocyjanianów, najczęściej jednak powstaje najprostszy kompleks FeSCN

2+

Zawartość chlorku oblicza się z różnicy początkowej objętości roztworu AgNO3 i objętości dodanego 
nadmiaru, która określa się na podstawie zuzytej objetosci roztworu tiocyjanianu 
w  metodzie  Volharda  miareczkowany  roztwór  znajduje  się  w  zetknięciu  z  dwoma  osadami:  AgCl  i 
AgSCN  o  rożnej  rozpuszczalności  przy  czym  AgSCN  jest  trudniej  rozpuszczalny  niż  AgCl;  po 
odmiareczkowaniu wiec AgNO

3

 tiocyjanianem, nadmiar dodanego rodanku amonu zaczyna reagować 

uprzednio 

wytraconym 

AgCl, 

na 

skutek 

czego 

roztwór 

się 

odbarwia: 

Cl

AgSCN

SCN

AgCl

 

Barwa  kompleksu  FeSCN

2+

  zanika  w  ciągu  ok.  minuty,  dalszy  dodatek  rodanku  amonu  przywraca 

chwilowo  różowe  zabarwienie, które następnie  zanika na skutek powyższej  reakcji; dlatego zużycie 
tiocyjanianu będzie znacznie większe niż jest to konieczne do osiągnięcia PR. 
aby zapobiec reakcji tiocyjanianu z AgCl można zastosować niewielka ilość nitrobenzenu; nitrobenzen 
ulega silnej adsorpcji na powierzchni cząstek osadu, lepiej zwilża osad niż woda i oddziela fazę stałą 
od roztworu wodnego, uniemożliwiając tym samym reakcje jonów SCN

-

 z AgCl 

metoda  Volharda  można  także  oznaczać  bromki,  jodki  i  tiocyjaniany,  duża  zaleta  tej  metody  jest 
możliwość miareczkowania chlorków w środowisku kwaśnym. 

Reakcje: Ag

+

 + Cl

-

 -> AgCl (biały),  

Ag

+

 + SCN

-

 -> AgSCN (biały),  

Fe

3+

 + SCN

-

 -> Fe(SCN)

2+

 (brunatny) 

 

Oznaczanie chlorków metodą Mohra 
Metoda Mohra polega na bezpośrednim miareczkowaniu obojętnego roztworu chlorku mianowanym 
roztworem AgNO

3

, w obecności chromianu (VI) potasu jako wskaźnika. 

W  czasie  miareczkowania  wytraca  się  najpierw  trudno  rozpuszczalny  osad  AgCl: 

AgCl

Cl

Ag

 

Gdy  praktycznie  cala  ilość  chlorków  Cl

-

  zostanie  wytracona,  nadmiar  roztworu  AgNO3  wytraca 

chromian  srebra,  którego  brunatnoczerwone  zabarwienie  wskazuje  na  koniec  miareczkowania: 

4

2

2

4

2

CrO

Ag

CrO

Ag

 

Odczyn roztworu powinien być obojętny ponieważ w roztworze kwaśnym jony wodorowe łączą się z 
jonami  CrO

4

2-

tworząc 

jony  wodorochromianu 

(VI)  HCrO

4

-

 

dwuchromianu 

(VI): 

O

H

O

Cr

H

CrO

2

2

7

2

2

4

2

2

 

Powoduje  to  zmniejszenie  stężenia  jonów  chromianowych  (VI)  a  w  bardziej  kwaśnych  roztworach 
osad nie wytraca się wcale. 
Chromian  (VI)  srebra  jako  sol  słabego  kwasu  ulega  rozpuszczeniu  w  kwaśnych  roztworach;  w 
roztworach 

silnie 

zasadowych 

przy 

pH> 

10,5 

następuje 

wytracenie 

osadu 

Ag

2

O: 

O

H

O

Ag

OH

Ag

2

2

2

2

 

Metody  Mohra  nie  można  stosować  do  oznaczania  chlorków  w  obecności  anionów  tworzących  w 
roztworach  obojętnych  trudno  rozpuszczalne  sole  srebrowe  (Br

-

,  I

-

.  PO

4

3-

,  CO

3

2-

,  AsO

4

3-

),  kationów 

tworzących trudno rozpuszczalne chromiany (Ba

2+

 i Pb

2+

) oraz substancji redukujących Ag

+

 do srebra 

metalicznego (np. jony Fe

2+

). 

Metody Mohra można używać do oznaczania bromków. 

Reakcje: Ag

+

 + Cl

-

 -> AgCl (biały),Ag

+ CrO

4

2-

 -> Ag

2

CrO

4

 (brunatny)