background image

1

W kompleksie wyróżniamy grupę skoordynowaną, którą oznaczamy [   ] i nazywamy 

W kompleksie wyróżniamy grupę skoordynowaną, którą oznaczamy [   ] i nazywamy 
sfera koordynacyjną. 

sfera koordynacyjną. 
Sfera koordynacyjna

Sfera koordynacyjna składa się z jonu centralnego i ligandów.  Jon centralny stanowi 

składa się z jonu centralnego i ligandów.  Jon centralny stanowi 

rdzeń kompleksu. Jonami centralnymi są bardzo często pierwiastki  d

rdzeń kompleksu. Jonami centralnymi są bardzo często pierwiastki  d--elektronowe (Cu, 

elektronowe (Cu, 

Ni, Co, Fe, Ag, itd.) lub rzadziej f

Ni, Co, Fe, Ag, itd.) lub rzadziej f--elektronowe 

elektronowe  -- lantanowce lub aktynowce. Każdy jon 

lantanowce lub aktynowce. Każdy jon 

centralny charakteryzuje się określoną liczbą koordynacyjną.  

centralny charakteryzuje się określoną liczbą koordynacyjną.  
Liczba koordynacyjna  (LK)

Liczba koordynacyjna  (LK) jest to liczba  ligandów jednopozycyjnych, jakie może 

jest to liczba  ligandów jednopozycyjnych, jakie może 

przyłączyć jon centralny. LK może przyjmować wartości od 2 do 12. Dla danego jonu 

przyłączyć jon centralny. LK może przyjmować wartości od 2 do 12. Dla danego jonu 
centralnego LK może przyjmować różne wartości, np. jon miedzi ma ulubioną LK = 4, 

centralnego LK może przyjmować różne wartości, np. jon miedzi ma ulubioną LK = 4, 
ale znane są związki  gdzie LK = 5, 6, 7 a nawet 9. LK narzuca budowę przestrzenną 

ale znane są związki  gdzie LK = 5, 6, 7 a nawet 9. LK narzuca budowę przestrzenną 
kompleksu, np. LK = 2 (budowa liniowa  lub kątowa), LK = 3 (budowa trójkąta 

kompleksu, np. LK = 2 (budowa liniowa  lub kątowa), LK = 3 (budowa trójkąta 
równobocznego lub w kształcie  litery T lub piramidy trygonalnej), LK = 4 (budowa 

równobocznego lub w kształcie  litery T lub piramidy trygonalnej), LK = 4 (budowa 
kwadratu lub tetraedru).

kwadratu lub tetraedru).
Drugim składnikiem  w sferze koordynacyjnej są ligandy. 

Drugim składnikiem  w sferze koordynacyjnej są ligandy.  Ligandami

Ligandami mogą być aniony, 

mogą być aniony, 

takie jak: Cl

takie jak: Cl

--

, Br

, Br

--

, SO

, SO

4

4

2

2--

lub cząsteczki  obojętne, które mają wolne pary elektronowe, 

lub cząsteczki  obojętne, które mają wolne pary elektronowe, 

takie jak: NH

takie jak: NH

3

3

, H

, H

2

2

O, H

O, H

2

2

N

N--CH

CH

2

2

--CH

CH

2

2

--NH

NH

2

2

(etylenodiamina)   

(etylenodiamina)   

Podział kompleksów ze względu na ładunek sfery koordynacyjnej:

Podział kompleksów ze względu na ładunek sfery koordynacyjnej:
1)

1) kationowe 

kationowe –

– ładunek jonu centralnego > od ładunku ligandów:  [Cu(H

ładunek jonu centralnego > od ładunku ligandów:  [Cu(H

2

2

O)

O)

4

4

]]

+

+

[Ag(NH

[Ag(NH

3

3

))

2

2

]]

+

+

2)

2) anionowe 

anionowe –

– ładunek ligandów jest > niż ładunek jonu centralnego:  [Fe(CN)

ładunek ligandów jest > niż ładunek jonu centralnego:  [Fe(CN)

6

6

]]

4

4--

[Ag(CN)

[Ag(CN)

2

2

]]

--

3) obojętne 

3) obojętne –

– ładunek ligandów = ładunkowi jonu centralnego [Ni(CO)

ładunek ligandów = ładunkowi jonu centralnego [Ni(CO)

4

4

]]

0

0

, [Fe(CO)

, [Fe(CO)

5

5

]]

0

0

Biorąc pod uwagę wartość efektywnej  liczby atomowej  (koordynacyjnej) 

Biorąc pod uwagę wartość efektywnej  liczby atomowej  (koordynacyjnej) 
wyróżniamy kompleksy:

wyróżniamy kompleksy:
1)

1) przenikowe

przenikowe

2)

2) przylegowe

przylegowe

Efektywna liczba atomowa (ELA)  jest to liczba elektronów jonu centralnego w danym 

Efektywna liczba atomowa (ELA)  jest to liczba elektronów jonu centralnego w danym 
kompleksie. ELA = 

kompleksie. ELA = Z

(liczba  atomowa atomu centralnego) 

(liczba  atomowa atomu centralnego) –

– 

W  (liczba elektronów, 

(liczba elektronów, 

jakie traci atom metalu, przechodząc w  jon centralny) + 

jakie traci atom metalu, przechodząc w  jon centralny) + 2LK

2LK (liczba  koordynacyjna).

(liczba  koordynacyjna).

Kompleksy przenikowe

Kompleksy przenikowe są to takie kompleksy dla których ELA jest równa liczbie 

są to takie kompleksy dla których ELA jest równa liczbie 

atomowej najbliższego gazu szlachetnego: 

atomowej najbliższego gazu szlachetnego: 
[Fe(CN)

[Fe(CN)

6

6

]]

4

4--

ELA = 26 

ELA = 26 –

– 2 + 2 

2 + 2 ·· 6 = 36 (Kr)

6 = 36 (Kr)

Kompleksy przylegowe

Kompleksy przylegowe są to kompleksy dla których ELA nie jest równa liczbie 

są to kompleksy dla których ELA nie jest równa liczbie 

atomowej gazu szlachetnego:

atomowej gazu szlachetnego:
[Fe(CN)

[Fe(CN)

6

6

]]

3

3--

ELA = 26 

ELA = 26 –

– 3 + 2 

3 + 2 ·· 6 = 35

6 = 35

Biorąc pod uwagę liczbę jonów centralnych  wyróżniamy  kompleksy:

Biorąc pod uwagę liczbę jonów centralnych  wyróżniamy  kompleksy:
1)

1) jednordzeniowe 

jednordzeniowe –

– są to kompleksy w których w sferze koordynacyjnej jest jeden jon 

są to kompleksy w których w sferze koordynacyjnej jest jeden jon 

centralny

centralny

np. [Ag(NH

np. [Ag(NH

3

3

))

2

2

]]

+

+

2)

2) dwu

dwu-- i wielordzeniowe 

i wielordzeniowe  –

– są to kompleksy w których mamy dwa lub więcej jonów 

są to kompleksy w których mamy dwa lub więcej jonów 

centralnych, np. Fe

centralnych, np. Fe

2

2

(CO)

(CO)

9

9

Biorąc pod uwagę rodzaj  ligandów wyróżniamy kompleksy:

Biorąc pod uwagę rodzaj  ligandów wyróżniamy kompleksy:
1) homoligandowe (w sferze koordynacyjnej wszystkie ligandy jednakowe i jednakowo 

1) homoligandowe (w sferze koordynacyjnej wszystkie ligandy jednakowe i jednakowo 
związane z jonem centralnym) 

związane z jonem centralnym) 

2) mieszane, w których wyróżniamy:

2) mieszane, w których wyróżniamy:
-- kompleksy heteroligandowe 

kompleksy heteroligandowe  –

– są to takie kompleksy w których sferze koordynacyjnej 

są to takie kompleksy w których sferze koordynacyjnej 

znajdują się różne ligandy:  [CoCl(NH

znajdują się różne ligandy:  [CoCl(NH

3

3

))

5

5

]SO

]SO

4

4

-- kompleksy mieszane

kompleksy mieszane--donorowe 

donorowe –

– są kompleksy w których dany ligand może 

są kompleksy w których dany ligand może 

koordynować w różny sposób.

koordynować w różny sposób.
Biorąc pod uwagę szybkość wymiany  ligandów wyróżniamy  kompleksy:

Biorąc pod uwagę szybkość wymiany  ligandów wyróżniamy  kompleksy:
1)

1) labilne 

labilne  –

– są to kompleksy, w których następuje szybka wymiana ligandów 

są to kompleksy, w których następuje szybka wymiana ligandów 

2)

2) bierne 

bierne –

– są to kompleksy, w których ligandy wymieniane są powoli

są to kompleksy, w których ligandy wymieniane są powoli

Według Taubego, jeżeli  wymiana ligandów następuje w czasie poniżej 1 min. w 0,1 M 

Według Taubego, jeżeli  wymiana ligandów następuje w czasie poniżej 1 min. w 0,1 M 
roztworach  to wówczas mówimy o kompleksie  labilnym. Jeżeli  w czasie większym od 

roztworach  to wówczas mówimy o kompleksie  labilnym. Jeżeli  w czasie większym od 
1 min. to kompleksach biernych. 

1 min. to kompleksach biernych. 
Miarą trwałości kompleksów pod względem ilościowym jest stała tworzenia 

Miarą trwałości kompleksów pod względem ilościowym jest stała tworzenia 
kompleksów, czyli tzw. 

kompleksów, czyli tzw. stała trwałości kompleksów

stała trwałości kompleksów K

K

T

T

lub 

lub stała nietrwałości

stała nietrwałości K

K

N

N

czyli stała wtórnej dysocjacji kompleksu. Przykładowo dla reakcji  kompleksowania 

czyli stała wtórnej dysocjacji kompleksu. Przykładowo dla reakcji  kompleksowania 
jonów srebra(I) cząsteczkami amoniaku: Ag

jonów srebra(I) cząsteczkami amoniaku: Ag

+

+

+ 2NH

+ 2NH

3

3

↔ [Ag(NH

↔ [Ag(NH

3

3

))

2

2

]]

+

+

stała tworzenia kompleksu K

stała tworzenia kompleksu K

T

T

wyrazi się wzorem:  

wyrazi się wzorem:  

Stosowane są też oznaczenia pK

Stosowane są też oznaczenia pK

T

T

= --logK

logK

T

T

Kompleks diamina srebra(I) dysocjuje w roztworze wodnym na kation srebra(I) oraz 

Kompleks diamina srebra(I) dysocjuje w roztworze wodnym na kation srebra(I) oraz 
cząsteczki amoniaku: [Ag(NH

cząsteczki amoniaku: [Ag(NH

3

3

))

2

2

]]

+

+

↔ Ag

↔ Ag

+

+

+ 2NH

+ 2NH

3

3

i stała nietrwałości  kompleksu wyrażona jest wzorem: 

i stała nietrwałości  kompleksu wyrażona jest wzorem: 
Stała trwałości K

Stała trwałości K

T

T

jest odwrotnością stałej nietrwałości  K

jest odwrotnością stałej nietrwałości  K

N

N

(K

(K

T

T

= 1/K

= 1/K

N

N

).

).

7

2

3

2

3

T

10

1,47

]

][NH

[Ag

]

)

[Ag(NH

K

8

-

2

3

2

3

N

10

6,8

]

)

[Ag(NH

]

][NH

[Ag

K

background image

2

W zależności od rodzaju tworzącego się kompleksu, miareczkowanie 

W zależności od rodzaju tworzącego się kompleksu, miareczkowanie 
kompleksometryczne można podzielić na takie, w których tworzą się:

kompleksometryczne można podzielić na takie, w których tworzą się:
-- kompleksy utworzone przez ligandy jednofunkcyjne,

kompleksy utworzone przez ligandy jednofunkcyjne,

-- kompleksy utworzone przez ligandy wielofunkcyjne  (tzw. chelatowe).  

kompleksy utworzone przez ligandy wielofunkcyjne  (tzw. chelatowe).  

Związki wewnątrzkompleksowe, 

Związki wewnątrzkompleksowe,  czyli

czyli chelatowe

chelatowe (od gr. słowa 

(od gr. słowa chela 

chela 

– kleszcze 

kleszcze 

kraba), inaczej kleszczowe  to specyficzny typ związków  kompleksowych 

kraba), inaczej kleszczowe  to specyficzny typ związków  kompleksowych 
posiadających w swojej budowie dwa rodzaje grup funkcyjnych pojedynczego ligandu. 

posiadających w swojej budowie dwa rodzaje grup funkcyjnych pojedynczego ligandu. 
Odczynniki organiczne pełniące rolę titrantów w miareczkowaniu 

Odczynniki organiczne pełniące rolę titrantów w miareczkowaniu 
kompleksometrycznym mają zazwyczaj w swojej budowie dwa rodzaje grup 

kompleksometrycznym mają zazwyczaj w swojej budowie dwa rodzaje grup 
funkcyjnych: grupy kwasowe i grupy koordynujące.

funkcyjnych: grupy kwasowe i grupy koordynujące.
Grupy kwasowe

Grupy kwasowe –

– są to grupy atomów wchodzące w skład odczynnika chelatującego, 

są to grupy atomów wchodzące w skład odczynnika chelatującego, 

których koordynacja przez atom metalu jest wynikiem  odczepienia protonu. Do 

których koordynacja przez atom metalu jest wynikiem  odczepienia protonu. Do 
najważniejszych grup kwasowych należą: 

najważniejszych grup kwasowych należą: --OH, 

OH, --COOH, 

COOH, --SH, =N

SH, =N--OH, >N

OH, >N--H

H

W grupach tych atom wodoru jest zastępowany przez metal.  

W grupach tych atom wodoru jest zastępowany przez metal.  
Grupy koordynujące

Grupy koordynujące –

– są to grupy atomów wchodzące w skład odczynnika 

są to grupy atomów wchodzące w skład odczynnika 

chelatującego, posiadające atom z wolną, donorową parą elektronową. Wiązanie 

chelatującego, posiadające atom z wolną, donorową parą elektronową. Wiązanie 
pomiędzy tą grupą a metalem jest wiązaniem  typu koordynacyjnego. Do 

pomiędzy tą grupą a metalem jest wiązaniem  typu koordynacyjnego. Do 
najważniejszych grup koordynujących należą:

najważniejszych grup koordynujących należą:
-- grupy aminowe: 

grupy aminowe: --NH

NH

2

2

,  >NH

,  >NH

-- grupa azowa: 

grupa azowa: --N=N

N=N--

-- grupa karbonylowa: >C=O

grupa karbonylowa: >C=O

-- grupa tiokarbonylowa:  >C=S                                             

grupa tiokarbonylowa:  >C=S                                             

Grupy te powinny być tak usytuowane w cząsteczce titranta, aby powstający pierścień 

Grupy te powinny być tak usytuowane w cząsteczce titranta, aby powstający pierścień 
zawierał  5 lub 6 atomów (5, 6 członowe pierścienie).

zawierał  5 lub 6 atomów (5, 6 członowe pierścienie).
Czynnikiem silnie  chelatującym, dobrze znanym i najbardziej popularnym w 

Czynnikiem silnie  chelatującym, dobrze znanym i najbardziej popularnym w 
kompleksometrii jest kwas etylenodiaminoczterooctowy 

kompleksometrii jest kwas etylenodiaminoczterooctowy –

– popularnie zwany EDTA  o 

popularnie zwany EDTA  o 

wzorze:

wzorze:

Z powyższego wzoru wynika, że jest on kompleksonem 

Z powyższego wzoru wynika, że jest on kompleksonem 
6

6--cio kleszczowym (koordynacja zachodzi poprzez 

cio kleszczowym (koordynacja zachodzi poprzez 

atomy tlenu grup karboksylanowych i atomy azotu grup 

atomy tlenu grup karboksylanowych i atomy azotu grup 
aminowych).

aminowych).
W praktyce znacznie częściej niż kwas wersenowy 

W praktyce znacznie częściej niż kwas wersenowy 
stosuje się sól dwusodową tego kwasu Na

stosuje się sól dwusodową tego kwasu Na

2

2

H

H

2

2

EDTA 

EDTA 

(często do jej oznaczenia stosuje się również skrót 

(często do jej oznaczenia stosuje się również skrót 
EDTA).  Nosi ona nazwę handlową komplekson III. W 

EDTA).  Nosi ona nazwę handlową komplekson III. W 
porównaniu z kwasem wersenowym (kompleksonem II) 

porównaniu z kwasem wersenowym (kompleksonem II) 
ma ona znacznie większą rozpuszczalność

ma ona znacznie większą rozpuszczalność

(prawie 50 razy w temperaturze 22

(prawie 50 razy w temperaturze 22°°C), co znacznie zwiększa zakres jej zastosowań 

C), co znacznie zwiększa zakres jej zastosowań 

analitycznych.  

analitycznych.  

Sól disodowa  Na

Sól disodowa  Na

2

2

H

H

2

2

EDTA  tworzy z większością  kationów kompleksy w 

EDTA  tworzy z większością  kationów kompleksy w 

stosunku molowym 1:1.  Jeżeli zapiszemy wzór Na

stosunku molowym 1:1.  Jeżeli zapiszemy wzór Na

2

2

H

H

2

2

EDTA skrótowo symbolem 

EDTA skrótowo symbolem 

Na

Na

2

2

H

H

2

2

Y, to w roztworze po dysocjacji tej soli mamy aktywny ligand 

Y, to w roztworze po dysocjacji tej soli mamy aktywny ligand 

H

H

2

2

Y

Y

2

2--

: Na

: Na

2

2

H

H

2

2

Y ↔ 2Na

Y ↔ 2Na

+

+

+ H

+ H

2

2

Y

Y

2

2--

Uproszczony zapis reakcji  tego ligandu z metalami II, III i IV wartościowymi jest 

Uproszczony zapis reakcji  tego ligandu z metalami II, III i IV wartościowymi jest 
następujący: 

następujący: 

H

H

2

2

Y

Y

2

2--

+ M

+ M

2+

2+

↔ MY

↔ MY

2

2--

+ 2H

+ 2H

+

+

H

H

2

2

Y

Y

2

2--

+ M

+ M

3+

3+

↔ MY

↔ MY

--

+ 2H

+ 2H

+

+

H

H

2

2

Y

Y

2

2--

+ M

+ M

4+

4+

↔ MY + 2H

↔ MY + 2H

+

+

Najtrwalsze kompleksy tworzą z EDTA metale czterowartościowe,  natomiast 

Najtrwalsze kompleksy tworzą z EDTA metale czterowartościowe,  natomiast 

kompleksy metali trójwartościowych i dwuwartościowych są odpowiednio mniej 

kompleksy metali trójwartościowych i dwuwartościowych są odpowiednio mniej 
trwałe. Kompleksy EDTA  z kationami  jednowartościowymi są na tyle mało trwałe,  że 

trwałe. Kompleksy EDTA  z kationami  jednowartościowymi są na tyle mało trwałe,  że 
nie mają praktycznie żadnego znaczenia analitycznego. 

nie mają praktycznie żadnego znaczenia analitycznego. 

Trwałość kompleksów metali zarówno z kwasem wersenowym, jak i z jego solą 

Trwałość kompleksów metali zarówno z kwasem wersenowym, jak i z jego solą 

disodową  zależy w dużym stopniu od pH środowiska. Wzrost stężenia jonów 

disodową  zależy w dużym stopniu od pH środowiska. Wzrost stężenia jonów 
wodorowych powoduje obniżenie trwałości  kompleksu, dlatego w czasie 

wodorowych powoduje obniżenie trwałości  kompleksu, dlatego w czasie 
miareczkowania  kompleksometrycznego pH roztworu można obniżać tylko do takiej 

miareczkowania  kompleksometrycznego pH roztworu można obniżać tylko do takiej 
wartości, przy której kompleks ma jeszcze wystarczającą trwałość (pK

wartości, przy której kompleks ma jeszcze wystarczającą trwałość (pK

T

T

≈ 7).   

≈ 7).   

background image

3

W kompleksometrii  mają zastosowanie 4 podstawowe techniki miareczkowania:

W kompleksometrii  mają zastosowanie 4 podstawowe techniki miareczkowania:
1.

1. Miareczkowanie  bezpośrednie

Miareczkowanie  bezpośrednie

2.

2. Miareczkowanie  odwrotne

Miareczkowanie  odwrotne

3.

3. Miareczkowanie  podstawieniowe

Miareczkowanie  podstawieniowe

4.

4. Miareczkowanie  pośrednie

Miareczkowanie  pośrednie

Miareczkowanie bezpośrednie

Miareczkowanie bezpośrednie 

– polegające na bezpośrednim miareczkowaniu  jonów 

polegające na bezpośrednim miareczkowaniu  jonów 

oznaczanego metalu  mianowanym roztworem kompleksonu w odpowiednim roztworze 

oznaczanego metalu  mianowanym roztworem kompleksonu w odpowiednim roztworze 
i wobec odpowiednio dobranego wskaźnika.  Muszą być spełnione następujące warunki:

i wobec odpowiednio dobranego wskaźnika.  Muszą być spełnione następujące warunki:
-- trwałość kompleksu kation metalu 

trwałość kompleksu kation metalu –

– komplekson w warunkach oznaczenia musi być 

komplekson w warunkach oznaczenia musi być 

odpowiedni duża (wymaga to często stosowanie odpowiedniego buforu pH),

odpowiedni duża (wymaga to często stosowanie odpowiedniego buforu pH),
-- reakcja kompleksowania  musi przebiegać  szybko,

reakcja kompleksowania  musi przebiegać  szybko,

-- oznaczane kationy nie mogą ulegać  hydrolizie,

oznaczane kationy nie mogą ulegać  hydrolizie,

-- należy dysponować odpowiednim wskaźnikiem.

należy dysponować odpowiednim wskaźnikiem.

Przykładem tego typu miareczkowania jest miareczkowanie jonów cynku w roztworze 

Przykładem tego typu miareczkowania jest miareczkowanie jonów cynku w roztworze 
buforu amonowego (pH = 10) wobec czerni eriochromowej T jako wskaźnika.

buforu amonowego (pH = 10) wobec czerni eriochromowej T jako wskaźnika.

Miareczkowanie odwrotne

Miareczkowanie odwrotne 

– polegające  na dodaniu do roztworu oznaczanego jonu 

polegające  na dodaniu do roztworu oznaczanego jonu 

nadmiaru mianowanego roztworu ligandu, a następnie odmiareczkowaniu nadmiaru 

nadmiaru mianowanego roztworu ligandu, a następnie odmiareczkowaniu nadmiaru 
ligandu mianowanym roztworem jonu innego metalu. W tym przypadku powinien być 

ligandu mianowanym roztworem jonu innego metalu. W tym przypadku powinien być 
zachowany warunek, że stała trwałości  metalu oznaczanego z ligandem (K

zachowany warunek, że stała trwałości  metalu oznaczanego z ligandem (K

M

M11L

L

) musi 

) musi 

być większa niż stała trwałości  kompleksu tego ligandu z metalem stosowanym do 

być większa niż stała trwałości  kompleksu tego ligandu z metalem stosowanym do 
odmiareczkowania (K

odmiareczkowania (K

M

M22L

L

).   

).   

Metodę odmiareczkowania  nadmiaru stosuje się, gdy:

Metodę odmiareczkowania  nadmiaru stosuje się, gdy:
-- oznaczany jon reaguje wolno z ligandem,

oznaczany jon reaguje wolno z ligandem,

-- oznaczany jon wytrąca się w postaci trudno rozpuszczalnego osadu w środowisku 

oznaczany jon wytrąca się w postaci trudno rozpuszczalnego osadu w środowisku 

miareczkowania  bezpośredniego,

miareczkowania  bezpośredniego,
-- trudno dobrać odpowiedni wskaźnik  do miareczkowania  bezpośredniego.

trudno dobrać odpowiedni wskaźnik  do miareczkowania  bezpośredniego.

Przykładem tego typu miareczkowania jest oznaczanie soli cynku, miedzi lub rtęci 

Przykładem tego typu miareczkowania jest oznaczanie soli cynku, miedzi lub rtęci 
poprzez odmiareczkowanie nadmiaru EDTA roztworem soli magnezu wobec czerni 

poprzez odmiareczkowanie nadmiaru EDTA roztworem soli magnezu wobec czerni 
eriochromowej T jako wskaźnika.

eriochromowej T jako wskaźnika.
Miareczkowanie podstawieniowe

Miareczkowanie podstawieniowe 

– polega na dodaniu do roztworu oznaczanego 

polega na dodaniu do roztworu oznaczanego 

metalu (M

metalu (M

1

1

) nadmiaru mianowanego roztworu kompleksonianu M

) nadmiaru mianowanego roztworu kompleksonianu M

2

2

L. Zajdzie  wówczas 

L. Zajdzie  wówczas 

reakcja: M

reakcja: M

1

1

+ M

+ M

2

2

L ↔ M

L ↔ M

1

1

L + M

L + M

2  

2  

(warunek K

(warunek K

M

M11L

L

> K

> K

M

M22L

L

))

Oznaczany metal wypiera z kompleksonianu równoważną ilość jonów metalu, które są 

Oznaczany metal wypiera z kompleksonianu równoważną ilość jonów metalu, które są 
następnie odmiareczkowane mianowanym roztworem EDTA. 

następnie odmiareczkowane mianowanym roztworem EDTA. 
Metodę miareczkowania  przez podstawienie (miareczkowanie  substytucyjne) stosuje 

Metodę miareczkowania  przez podstawienie (miareczkowanie  substytucyjne) stosuje 
się w przypadku trudności z wychwyceniem PK przy miareczkowaniu  oznaczanych 

się w przypadku trudności z wychwyceniem PK przy miareczkowaniu  oznaczanych 
jonów metodą miareczkowania  bezpośredniego. 

jonów metodą miareczkowania  bezpośredniego. 
Przykładem tego typu miareczkowania jest oznaczanie jonów wapnia. Oznaczanie 

Przykładem tego typu miareczkowania jest oznaczanie jonów wapnia. Oznaczanie 
polega na dodaniu do roztworu zawierającego jony Ca

polega na dodaniu do roztworu zawierającego jony Ca

2+

2+

nadmiaru kompleksu EDTA 

nadmiaru kompleksu EDTA 

z Mg

z Mg

2+

2+

. Zachodzi wówczas reakcja

. Zachodzi wówczas reakcja „podstawienia” jonów Mg

„podstawienia” jonów Mg

2+

2+

przez Ca

przez Ca

2+

2+

:   

:   

Ca

Ca

2+

2+

+ MgY

+ MgY

2

2--

↔CaY

↔CaY

2

2--

+ Mg

+ Mg

2+

2+

Oznaczane jony Ca

Oznaczane jony Ca

2+

2+

wypierają z kompleksonianu równoważną ilość jonów Mg

wypierają z kompleksonianu równoważną ilość jonów Mg

2+

2+

, które 

, które 

są odmiareczkowane mianowanym roztworem EDTA wobec czerni eriochromowej T.

są odmiareczkowane mianowanym roztworem EDTA wobec czerni eriochromowej T.

Miareczkowanie pośrednie

Miareczkowanie pośrednie 

– metoda ta wykorzystywana jest najczęściej do 

metoda ta wykorzystywana jest najczęściej do 

oznaczania anionów. Zazwyczaj stosuje się jeden z wariantów postępowania:

oznaczania anionów. Zazwyczaj stosuje się jeden z wariantów postępowania:
1)

1) Do roztworu zawierającego  oznaczany anion dodaje się nadmiar minowanego 

Do roztworu zawierającego  oznaczany anion dodaje się nadmiar minowanego 

roztworu metalu, z którym tworzy on trudno rozpuszczalny osad. Osad sączy się, 

roztworu metalu, z którym tworzy on trudno rozpuszczalny osad. Osad sączy się, 
przemywa i w przesączu miareczkuje  się nadmiar jonu dodanego metalu. 

przemywa i w przesączu miareczkuje  się nadmiar jonu dodanego metalu. 
Przykładem tego typu miareczkowania jest kompleksometryczne oznaczanie anionów 

Przykładem tego typu miareczkowania jest kompleksometryczne oznaczanie anionów 
siarczanowych(VI). Oznaczenie polega na dodaniu do roztworu analizowanego znanej 

siarczanowych(VI). Oznaczenie polega na dodaniu do roztworu analizowanego znanej 
ilości chlorku baru i odmiareczkowaniu w przesączu nadmiaru jonów Ba

ilości chlorku baru i odmiareczkowaniu w przesączu nadmiaru jonów Ba

2+

2+

przy 

przy 

pomocy mianowanego roztworu EDTA. 

pomocy mianowanego roztworu EDTA. 
2)

2) Do analizowanego roztworu zawierającego  oznaczany anion dodaje się roztwór 

Do analizowanego roztworu zawierającego  oznaczany anion dodaje się roztwór 

metalu, tworzący z tym anionem trudno rozpuszczalny osad, np. jony Mg

metalu, tworzący z tym anionem trudno rozpuszczalny osad, np. jony Mg

2+

2+

z jonami 

z jonami 

PO

PO

4

4

3

3--

w odpowiednim środowisku tworzą trudno rozpuszczalny osad NH

w odpowiednim środowisku tworzą trudno rozpuszczalny osad NH

4

4

MgPO

MgPO

4

4

Wytrącony osad przemywa się, rozpuszcza i oznacza kompleksometrycznie jon metalu 

Wytrącony osad przemywa się, rozpuszcza i oznacza kompleksometrycznie jon metalu 
związany z anionem, a pośrednio anion.  

związany z anionem, a pośrednio anion.  

Krzywe miareczkowania  kompleksometrycznego 

Krzywe miareczkowania  kompleksometrycznego  (na przykładzie  miareczkowania  z 

(na przykładzie  miareczkowania  z 

użyciem EDTA)

użyciem EDTA)
Krzywa miareczkowania  kompleksometrycznego przedstawia zmianę stężenia 

Krzywa miareczkowania  kompleksometrycznego przedstawia zmianę stężenia 
miareczkowanych jonów metalu, wyrażonego jako wykładnik  stężenia jonów metalu 

miareczkowanych jonów metalu, wyrażonego jako wykładnik  stężenia jonów metalu 
(pMe = 

(pMe = --log[Me])  względem ilości  dodawanego roztworu ligandu.   

log[Me])  względem ilości  dodawanego roztworu ligandu.   

background image

4

Jeżeli kompleks tworzący się podczas miareczkowania  jest wystarczająco trwały (stała 

Jeżeli kompleks tworzący się podczas miareczkowania  jest wystarczająco trwały (stała 
trwałości tego kompleksu 

trwałości tego kompleksu β

β ≈ 10

≈ 10

7

7

), to poszczególne punkty na krzywej miareczkowania 

), to poszczególne punkty na krzywej miareczkowania 

przed PR

przed PR obliczamy ze stężenia nieskompleksowanego metalu, zaniedbując w tych 

obliczamy ze stężenia nieskompleksowanego metalu, zaniedbując w tych 

obliczeniach ilość metalu pochodzącego z dysocjacji kompleksu, czyli:

obliczeniach ilość metalu pochodzącego z dysocjacji kompleksu, czyli:

gdzie: 

gdzie:  V

V

o

o

– objętość wyjściowa próbki, 

objętość wyjściowa próbki, V

V

L

L

– objętość            

objętość            

dodawanego ligandu, 

dodawanego ligandu, cc

Me

Me

– stężenie molowe jonu metalu 

stężenie molowe jonu metalu 

w próbce wyjściowej, 

w próbce wyjściowej, cc

L

L

– stężenie molowe ligandu

stężenie molowe ligandu

W PR

W PR miareczkowania:  [Me]

miareczkowania:  [Me]

PR

PR

= [L]

= [L]

PR

PR

Dla kompleksów trwałych przyjmujemy, że stężenie kompleksu jest równe 

Dla kompleksów trwałych przyjmujemy, że stężenie kompleksu jest równe 
analitycznemu stężeniu jonów metalu (po uwzględnieniu  rozcieńczenia),  tzn.:

analitycznemu stężeniu jonów metalu (po uwzględnieniu  rozcieńczenia),  tzn.:

gdzie: 

gdzie:  V

V

o

o

– objętość wyjściowa próbki, 

objętość wyjściowa próbki, V

V

PR

PR

– objętość 

objętość 

dodanego ligandu do osiągnięcia  PR, 

dodanego ligandu do osiągnięcia  PR, 
cc

Me

Me

– stężenie jonu metalu w próbce wyjściowej. 

stężenie jonu metalu w próbce wyjściowej. 

Stąd:                                                    

Stąd:                                                    

gdzie: 

gdzie:  β

β 

– stała trwałości  kompleksu MeL

stała trwałości  kompleksu MeL

Po PR

Po PR obliczamy [Me] podstawiając do wzoru odpowiednie stężenie ligandu 

obliczamy [Me] podstawiając do wzoru odpowiednie stężenie ligandu 

(wynikające z jego nadmiaru):   

(wynikające z jego nadmiaru):   

L

o

L

L

Me

o

V

V

c

V

c

V

[Me]

PR

o

Me

o

V

V

c

V

[MeL]

)

V

β(V

V

c

β

[MeL]

[Me]

PR

o

o

Me

[L]

β

[MeL]

[Me]

L

o

Me

o

V

V

c

V

[MeL]

L

o

Me

o

L

L

V

V

c

V

c

V

[L]

)

V

c

-

V

(c

c

V

[Me]

o

Me

L

L

Me

o

Wskaźniki kompleksometryczne

Wskaźniki kompleksometryczne
Metalowskaźniki

Metalowskaźniki 

– są to związki  organiczne, które podczas miareczkowania  tworzą z 

są to związki  organiczne, które podczas miareczkowania  tworzą z 

oznaczanym kationem metalu barwny kompleks o warunkowej stałej trwałości 

oznaczanym kationem metalu barwny kompleks o warunkowej stałej trwałości 
wyraźnie niższej niż od stałej trwałości  kompleksu oznaczanego kationu z titrantem. 

wyraźnie niższej niż od stałej trwałości  kompleksu oznaczanego kationu z titrantem. 
W PK miareczkowania  titrant wypiera całkowicie  kationy metalu z kompleksu metal

W PK miareczkowania  titrant wypiera całkowicie  kationy metalu z kompleksu metal--
wskaźnik tworząc trwalszy kompleks metal

wskaźnik tworząc trwalszy kompleks metal--titrant,  w tym momencie roztwór przyjmuje 

titrant,  w tym momencie roztwór przyjmuje 

zabarwienie wolnego wskaźnika:   

zabarwienie wolnego wskaźnika:   Me

Me--Ind (barwa I) + L → Me

Ind (barwa I) + L → Me--L + Ind (barwa  II)

L + Ind (barwa  II)

gdzie: L 

gdzie: L -- komplekson zawarty w titrancie   

komplekson zawarty w titrancie   

Metalowskaźniki muszą spełniać następujące warunki:

Metalowskaźniki muszą spełniać następujące warunki:
1.

1. Barwa  reakcji  powinna być specyficzna (lub na tyle selektywna,  aby wyeliminować 

Barwa  reakcji  powinna być specyficzna (lub na tyle selektywna,  aby wyeliminować 

wpływ jonów przeszkadzających).

wpływ jonów przeszkadzających).
2.

2. Kompleks metal

Kompleks metal--wskaźnik  (Me

wskaźnik  (Me--Ind) musi mieć odpowiednią stałą trwałości.  W 

Ind) musi mieć odpowiednią stałą trwałości.  W 

przypadku, gdy tak nie jest, nie otrzymuje się ostrej zmiany barwy w PK ze względu na 

przypadku, gdy tak nie jest, nie otrzymuje się ostrej zmiany barwy w PK ze względu na 
dysocjację tego kompleksu. Stała trwałości tego kompleksu nie powinna być mniejsza 

dysocjację tego kompleksu. Stała trwałości tego kompleksu nie powinna być mniejsza 
niż 10

niż 10

-- 10

10

5

5

.  

.  

3.

3. Stała trwałości  kompleksu Me

Stała trwałości  kompleksu Me--Ind musi być mniejsza niż stała trwałości  kompleksu 

Ind musi być mniejsza niż stała trwałości  kompleksu 

metal

metal--ligand  (Me

ligand  (Me--L),  gdyż w przeciwnym przypadku nie będzie zachodziła reakcja 

L),  gdyż w przeciwnym przypadku nie będzie zachodziła reakcja 

wypierania jonu metalu z kompleksu Me

wypierania jonu metalu z kompleksu Me--Ind (reakcja  powyżej). Stała trwałości 

Ind (reakcja  powyżej). Stała trwałości 

kompleksu Me

kompleksu Me--Ind musi być na tyle mniejsza, aby powstawaniu kompleksu Me

Ind musi być na tyle mniejsza, aby powstawaniu kompleksu Me--L 

towarzyszyło gwałtowne przesunięcie  równowagi, wywołujące ostrą zmianę barwy. 

towarzyszyło gwałtowne przesunięcie  równowagi, wywołujące ostrą zmianę barwy. 
Stosunek stałych trwałości tych kompleksów powinien wynosić 10

Stosunek stałych trwałości tych kompleksów powinien wynosić 10

4

4

– 10

10

5

5

4. Dobór wskaźnika  wymaga uwzględnienia  kinetyki  reakcji.  Reakcja jonu ze 

4. Dobór wskaźnika  wymaga uwzględnienia  kinetyki  reakcji.  Reakcja jonu ze 
wskaźnikiem  powinna zachodzić praktycznie natychmiast, a reakcja kompleksu Me

wskaźnikiem  powinna zachodzić praktycznie natychmiast, a reakcja kompleksu Me--Ind 

Ind 

z ligandem musi zachodzic równie szybko, aby zmiana w PK była wystarczająco 

z ligandem musi zachodzic równie szybko, aby zmiana w PK była wystarczająco 
wyraźna. 

wyraźna. 
5. Różnica barwy pomiędzy wolnym wskaźnikiem  a kompleksem Me

5. Różnica barwy pomiędzy wolnym wskaźnikiem  a kompleksem Me--Ind powinna być 

Ind powinna być 

wyraźna i łatwo dostrzegalna.

wyraźna i łatwo dostrzegalna.

Do wskaźników  metaloorganicznych (metalochromowych, metalowskaźników) 

Do wskaźników  metaloorganicznych (metalochromowych, metalowskaźników) 

należą, np. mureksyd i czerń eriochromowa T, używane przy oznaczaniu twardości 

należą, np. mureksyd i czerń eriochromowa T, używane przy oznaczaniu twardości 
wody.  

wody.  
Wskaźniki kompleksometryczne redoks

Wskaźniki kompleksometryczne redoks 

– zasada działania  tych wskaźników  w 

zasada działania  tych wskaźników  w 

miareczkowaniu kompleksometrycznym sprowadza się do zmiany stężenia formy 

miareczkowaniu kompleksometrycznym sprowadza się do zmiany stężenia formy 
utlenionej bądź zredukowanej danego układu redoks obecnego w miareczkowanym 

utlenionej bądź zredukowanej danego układu redoks obecnego w miareczkowanym 
roztworze, w wyniku związania  jednej z tych form w trwały kompleks. Wynikiem tego 

roztworze, w wyniku związania  jednej z tych form w trwały kompleks. Wynikiem tego 
jest odpowiednia wartość potencjału redoks układu w PR pozwalająca na utlenienie 

jest odpowiednia wartość potencjału redoks układu w PR pozwalająca na utlenienie 
(lub redukcję) wskaźnika. 

(lub redukcję) wskaźnika. 

Przykładem takiego miareczkowania  jest oznaczanie Fe(III) wobec wskaźnika 

Przykładem takiego miareczkowania  jest oznaczanie Fe(III) wobec wskaźnika 

błękitu wariaminowego.  Przed PK, kiedy w roztworze znajduje się duża ilość 

błękitu wariaminowego.  Przed PK, kiedy w roztworze znajduje się duża ilość 
nieskompleksowanych jonów Fe(III),  potencjał utleniający układu jest wystarczający 

nieskompleksowanych jonów Fe(III),  potencjał utleniający układu jest wystarczający 
do utlenienia wskaźnika  (roztwór zabarwia  się na niebiesko).  W PR, kiedy praktycznie 

do utlenienia wskaźnika  (roztwór zabarwia  się na niebiesko).  W PR, kiedy praktycznie 
cała ilość jonów Fe(III)  jest w formie skompleksowanej, potencjał redoks układu 

cała ilość jonów Fe(III)  jest w formie skompleksowanej, potencjał redoks układu 
zostaje na tyle obniżony, że wskaźnik  przechodzi w formę zredukowaną (następuje 

zostaje na tyle obniżony, że wskaźnik  przechodzi w formę zredukowaną (następuje 
odbarwienie miareczkowanego  roztworu).     

odbarwienie miareczkowanego  roztworu).     

background image

5

Roztwory  mianowane  wersenianu disodu

Roztwory  mianowane  wersenianu disodu
W miareczkowaniu  kompleksometrycznym stosuje się minowane roztwory EDTA o 

W miareczkowaniu  kompleksometrycznym stosuje się minowane roztwory EDTA o 
bardzo różnych stężeniach (0,001

bardzo różnych stężeniach (0,001--0,1  mol L

0,1  mol L

--1

1

) w zależności od zawartości oznaczanego 

) w zależności od zawartości oznaczanego 

pierwiastka  w badanym roztworze. 

pierwiastka  w badanym roztworze. 
Roztwory EDTA  przygotowuje się przez rozpuszczenie w wodzie odpowiedniej 

Roztwory EDTA  przygotowuje się przez rozpuszczenie w wodzie odpowiedniej 
odważki dwuwodnej soli dwusodowej lub soli bezwodnej (po wysuszeniu preparatu). 

odważki dwuwodnej soli dwusodowej lub soli bezwodnej (po wysuszeniu preparatu). 
Jeżeli miano roztworu EDTA otrzymanego z odważki nie jest pewne (np. nie jest znana 

Jeżeli miano roztworu EDTA otrzymanego z odważki nie jest pewne (np. nie jest znana 
czystość użytego preparatu), nastawia się je na roztwory wzorcowe metali, np. 

czystość użytego preparatu), nastawia się je na roztwory wzorcowe metali, np. 
magnezu, cynku, bizmutu. Najlepiej  jest nastawiać miano roztworu EDTA  na roztwór 

magnezu, cynku, bizmutu. Najlepiej  jest nastawiać miano roztworu EDTA  na roztwór 
wzorcowy oznaczanego metalu w warunkach określonej metody.

wzorcowy oznaczanego metalu w warunkach określonej metody.
Roztwory EDTA  przechowywane w butelkach szklanych są trwałe i nie zmieniają 

Roztwory EDTA  przechowywane w butelkach szklanych są trwałe i nie zmieniają 
miana nawet w ciągu kilku  miesięcy.  Niemniej roztwory o mniejszych stężeniach lepiej 

miana nawet w ciągu kilku  miesięcy.  Niemniej roztwory o mniejszych stężeniach lepiej 
jest przechowywać w naczyniach polietylenowych  w celu zabezpieczenia  przed 

jest przechowywać w naczyniach polietylenowych  w celu zabezpieczenia  przed 
ewentualnymi reakcjami  kompleksonu ze składnikami  szkła. 

ewentualnymi reakcjami  kompleksonu ze składnikami  szkła. 

Twardość wody

Twardość wody
Twardość wody jest miarą ilości  rozpuszczonych soli obecnych w wodzie. Właściwość 

Twardość wody jest miarą ilości  rozpuszczonych soli obecnych w wodzie. Właściwość 
tę nadają wodzie sole wapnia, magnezu, żelaza,  manganu, glinu,  cynku i innych 

tę nadają wodzie sole wapnia, magnezu, żelaza,  manganu, glinu,  cynku i innych 
kationów metali  dwu

kationów metali  dwu-- i trójwartościowych. Twardość wód naturalnych zależy przede 

i trójwartościowych. Twardość wód naturalnych zależy przede 

wszystkim od zawartości jonów Ca

wszystkim od zawartości jonów Ca

2+

2+

i Mg

i Mg

2+

2+

, ponieważ kationy innych metali 

, ponieważ kationy innych metali 

występują w znikomych ilościach. 

występują w znikomych ilościach. 

Rozróżniamy twardość wody węglanową  (tzw. przemijającą) i niewęglanową. 

Rozróżniamy twardość wody węglanową  (tzw. przemijającą) i niewęglanową. 
Twardość węglanową  powodują wodorowęglany wapnia i magnezu (Ca(HCO

Twardość węglanową  powodują wodorowęglany wapnia i magnezu (Ca(HCO

3

3

))

2

2

Mg(HCO

Mg(HCO

3

3

))

2

2

). Wszystkie pozostałe sole znajdujące się w wodzie powodują twardość 

). Wszystkie pozostałe sole znajdujące się w wodzie powodują twardość 

niewęglanową.  Suma obu twardości daje twardość ogólną.  

niewęglanową.  Suma obu twardości daje twardość ogólną.  

Usuwanie twardości wody (zmiękczanie wody)

Usuwanie twardości wody (zmiękczanie wody)
Metoda termiczna

Metoda termiczna usuwania twardości wody polega na ogrzewaniu wody do temp. 80

usuwania twardości wody polega na ogrzewaniu wody do temp. 80--

100

100°°C. Pod wpływem temperatury ulegają rozkładowi wodorowęglany wapnia i 

C. Pod wpływem temperatury ulegają rozkładowi wodorowęglany wapnia i 

magnezu. Wytrącone osady węglanu wapnia i wodorotlenku magnezu mogą być 

magnezu. Wytrącone osady węglanu wapnia i wodorotlenku magnezu mogą być 
usuwane przez filtrowanie.

usuwane przez filtrowanie.

Metoda chemiczna

Metoda chemiczna usuwania twardości wody polega na wprowadzeniu do wody 

usuwania twardości wody polega na wprowadzeniu do wody 

wodorotlenku wapnia lub węglanu sodu (sody) (często stosuje się dodatek obu tych 

wodorotlenku wapnia lub węglanu sodu (sody) (często stosuje się dodatek obu tych 
substancji). Wytrącają się wówczas nierozpuszczalne osady, które usuwamy przez 

substancji). Wytrącają się wówczas nierozpuszczalne osady, które usuwamy przez 
odfiltrowanie lub odstojnikach. 

odfiltrowanie lub odstojnikach. 

Dobre efekty uzyskuje się również stosując do zmiękczania  wody fosforan(V) sodu

Dobre efekty uzyskuje się również stosując do zmiękczania  wody fosforan(V) sodu

O

H

CO

CaCO

)

Ca(HCO

2

2

3

T

2

3





2

2

T

2

3

CO

Mg(OH)

)

Mg(HCO

2

O

2H

2CaCO

Ca(OH)

)

Ca(HCO

2

3

2

2

3

O

H

CO

CaCO

Mg(OH)

Ca(OH)

)

Mg(HCO

2

2

3

2

2

2

3

NaCl

CaCO

CO

Na

CaCl

3

3

2

2

2

2

2

2

3

2

2

CO

2NaCl

Mg(OH)

O

H

CO

Na

MgCl

3

2

4

3

4

3

2

3

6NaHCO

)

(PO

Ca

PO

2Na

)

3Ca(HCO

Wymiana jonowa

Wymiana jonowa 

– jest to proces fizykochemiczny  polegający  na wymianie 

jest to proces fizykochemiczny  polegający  na wymianie 

jonów powodujących  twardość wody na inne. Proces ten przeprowadza  się przy 

jonów powodujących  twardość wody na inne. Proces ten przeprowadza  się przy 
pomocy tzw. wymieniaczy  jonowych. Wymieniacze  jonowe wykazujące 

pomocy tzw. wymieniaczy  jonowych. Wymieniacze  jonowe wykazujące 
zdolność wymiany  kationów noszą nazwę kationitów, anionów 

zdolność wymiany  kationów noszą nazwę kationitów, anionów –

– anionitów. 

anionitów. 

Schemat działania kationitu stosowanego do zmiękczania  wody można 

Schemat działania kationitu stosowanego do zmiękczania  wody można 
zilustrować następująco:

zilustrować następująco:

2RH

2RH

+

+

+ Mg

+ Mg

2+

2+

→R

→R

2

2

Mg + 2H

Mg + 2H

+

+

2RH

2RH

+

+

+ Ca

+ Ca

2+

2+

→ R

→ R

2

2

Ca + 2H

Ca + 2H

+

+

RH

RH

+

+

-- kationit obsadzony jonami H

kationit obsadzony jonami H

+

+

Twardość magnezowa

Twardość magnezowa (T

(T

Mg

Mg

)  –

– twardość spowodowana przez związki 

twardość spowodowana przez związki 

magnezu.

magnezu.
Twardość wapniowa

Twardość wapniowa (T

(T

Ca

Ca

) –

– twardość spowodowana przez związki wapnia

twardość spowodowana przez związki wapnia

Suma twardości wapniowej i magnezowej  wody stanowi o jej 

Suma twardości wapniowej i magnezowej  wody stanowi o jej twardości 

twardości 

ogólnej

ogólnej (T

(T

og

og

). Twardość  ogólna może być wyrażona  również jako suma 

). Twardość  ogólna może być wyrażona  również jako suma 

twardości węglanowej  i niewęglanowej.

twardości węglanowej  i niewęglanowej.