ROK	Nr zespółu	Lp.	Nazwisko	Imię	Sporządził
I	1	1	Janik	Przemysław	Janik
GRUPA		2	Juszkiewicz	Juszkiewicz	Juszkiewicz
II		3	Zieliński	Szymon	Zieliński
	Data:12.05.2014	4

Ćwiczenie nr 8

Kompleksometria

1. WPROWADZENIE

Związki kompleksowe to związki chemiczne zbudowane z z jednego lub więcej atomu centralnego i przyłączonego do niego ligandów przynajmniej jednym wiązaniem koordynacyjnym.

Wolne obszary orbitalne posiadają jony centralne natomiast wolne pary elektronowe mają lignady. Dzięki temu mogą tworzyć wiązanie koordynacyjne. Jonami centralnymi są najczęściej kationy pierwiastków z grup pobocznych, o niecałkowicie zapełnionych elektronami podpowłokach p lub d. Ligandy tworzą cząstki obojętne lub aniony.

Ligandy chelatowe lub kleszczowe łączą się z atomem centralnym przez dwa lub więcej atomów. Posiadają większą trwałością niż kompleksy z ligandami prostymi, dlatego chętnie stosowane są w analizie miareczkowej. Związki kompleksowe mogą posiadać ładunek dodatni, ujemny lub obojętny. Związki kompleksowe jednordzeniowych posiadają jeden jon centralny natomiast wielordzeniowe mają dwa lub więcej atomów centralnych.

Do miareczkowego oznaczania pierwiastków wykorzystuje się często reakcje kompleksowania. Głównym i najczęściej stosowanym jest kwas etylenodiaminotetraoctowy-EDTA . EDTA reaguje z jonami metali w stosunku molowym 1 : 1, niezależnie od wartościowości jonu metalu. Zależnie od wartości pH, EDTA tworzy trwałe kompleksy kleszczowe) prawie ze wszystkimi jonami metali wielowartościowych. Dzięki wynalezieniu wielu barwnych wskaźników, umożliwiających dokładną obserwację końca reakcji kompleksowania jonów podczas miareczkowania mianowanymi roztworami EDTA. W miareczkowaniu roztworem EDTA podstawowym odczynnikiem jest sól dwusodowa kwasu EDTA i oznaczana podobnie jak sam kwas skrótem EDTA.

Kwas EDTA jest nierozpuszczalny w wodzie. Sól disodowa EDTA jest natomiast rozpuszcalna. Koniec miareczkowania roztworami EDTA rozpoznaje się najczęściej przy użyciu wskaźników kompleksometrycznych. W kompleksometrii z użyciem EDTA stosuje się głównie miareczkowanie proste. Po wprowadzeniu do badanego roztworu odpowiednich środków maskujących i ustaleniu pH dodaje się wskaźnika i miareczkuje roztworem EDTA do zmiany zabarwienia roztworu.

Miareczkowanie odwrotne stosujemy gdy kompleksy tworzą się powoli. Do badanego roztworu wprowadza się nadmiar EDTA po czym nie związaną część odczynnika odmiareczkowuje się mianowanym roztworem zawierającym sól odpowiedniego metalu. Pośrednim sposobem miareczkowania roztworem EDTA jest miareczkowanie przez podstawienie. Jeśli nie uzyskuje się z określonym jonem metalu wyraźnego punktu końcowego miareczkowania przy użyciu danego wskaźnika to do roztworu metalu dodaje roztworu kompleksu EDTA z magnezem.

Trwałość kompleksu EDTA z magnezem jest mniejsza niż trwałość roztworów kompleksów EDTA z większością innych metali, dlatego wszystkie te metale mogą wypierać jon magnezu a uwolniony w równoważnej ilości magnez odmiareczkowuje się mianowanym roztworem EDTA, używając czerni eriochromowej T jako wskaźnika.

Indykatory to związki, które w określonych warunkach miareczkowania są zdolne do utworzenia barwnego kompleksu z oznaczanym metalem. Barwa tego kompleksu powinna różnić się od barwy wolnego wskaźnika w tych warunkach.

Najczęściej stosowanymi wskaźnikami w miareczkowaniu EDTA są:

• czerń eriochromowa T

• fiolet pirokatechinowy

• mureksyd

Nikiel miareczkuje się mianowanym roztworem EDTA wobec mureksydu jako wskaźnika. Reakcja między jonami niklu i EDTA nie zachodzi bardzo szybko, należy dodawać roztwór EDTA z biurety wolniej niż w innych bezpośrednich miareczkowaniach roztworem. W warunkach kompleksometrycznego oznaczania niklu z EDTA reagują także jony miedzi i kobaltu. Można je przed oznaczaniem niklu oddzielić ekstrakcyjnie stosując np. dietyloditiokarbaminian sodowy i 1-nitrozo-2-naftol. Do maskowania miedzi stosuje się tiosiarczan sodowy. Jony żelaza(III), glinu i manganu należy usuwać przed miareczkowaniem niklu. Mniejsze ilości maskuje się trietanoloaminą. Pierwiastki ziem alkalicznych i ziem rzadkich strąca się w postaci fluorków.

2.CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

Ćwiczenie 8.1

Cel ćwiczenia: kompleksometryczne oznaczenie Zn²⁺.

Opis ćwiczenia:

Przenosimy 10 cm³ otrzymanego do analizy roztworu zawierającego jony cynku do kolby miarowej o pojemności 100 cm³ (płukamy dokładnie cylinder miarowy w którym odmierzaliśmy roztwór). Reszte kolby uzupełniamy wodą destylowaną do kreski. Następnie przygotowujemy 3 próby w kolbach stożkowych po 25 cm³ każda. W celu utrzymania w trakcie analizy środowiska alkalicznego, próbki zadajemy buforem amonowym. Przechodzimy do sporządzenia buforu amonowego. Mieszamy 20 cm³ 10%-owego NH4Cl z 20 cm³ rozcieńczonego roztworu NH_3aq. Do każdej z probówek dodajemy po 5 cm³ buforu amonowego. Potem każdą z prób zadajemy 5 kroplami czeri eriochromowej T. Roztworu barwią się na kolor różowo-fioletowy. Kolejno przystępujemy do miareczkowania 0,005 M EDTA do uzyskania klarownego, niebieskiego zabarwienia roztworu.

Próba 1- 90,6 cm3

Próba 2- 87,5 cm3

Próba 3- 90,3 cm3

Średnia: 89,43 cm

Obliczenia:

EDTA reaguje z jonami metali w stosunku 1:1

n_Zn = n_EDTA

Cm_EDTA= 0,005 mol/dm³

V_EDTA= 89,43 cm³ = 0,08943 dm³

n_ETDA= Cm*V = 0,005*0.08943 = 0,00044715 mola

n_Zn= 0,00044715 mola

M_Zn= 65,39g/mol

m_Zn= n*M

m_Zn=0,00044715 *65,39= 0,02923g

Masa w początkowej próbce (10cm3): 0,02923g* 4=0,1169 g

V_ROZTWORU= 0,030 dm³

n_Zn= 0,00044715 mol

Cm_Ni= n/V =0,00044715/0,03= 0,0149mol/dm³

Wnioski:

W wyniku przeprowadzonych eksperymentów udowodniono skuteczność działania kwasu etylenodiaminotetraoctowego w kompleksometrycznym oznaczeniu jonów cynku Trzy z trzech próbek okazały się poprawnie wykonane . Zaobserwowano zmianę barwy wskaźnika z różowo-fioletowego na niebieski .

Ćwiczenie 8.2

Opis ćwiczenia:

Przenosimy 10 cm³ otrzymanego do analizy zielonkawego roztworu zawierającego jony niklu do kolby miarowej o pojemności 100 cm³ (płukamy dokładnie cylinder miarowy w którym odmierzaliśmy roztwór). Resztę kolby uzupełniamy wodą destylowaną do kreski. Następnie przygotowujemy 3 próby w kolbach stożkowych po 25 cm³ każda. Do każdej dodajemy 5 cm³ NH₃ (1:1) odmierzonych cylindrem miarowym oraz 4 krople mureksydu. Roztwór barwi się na kolor żółty. Miareczkujemy 0,005 M EDTA do zmiany barwy roztworu na jasno fioletowy.

Próba 1- 2,6 cm3

Próba 2- 2,6 cm3

Próba 3- 2,3 cm

Średnia: 2,5 cm3

Obliczenia:

EDTA reaguje z jonami metali w stosunku 1:1

n_Ni = n_EDTA

Cm_EDTA= 0,005 mol/dm³

V_EDTA= 2,5 cm³ = 0,0025 dm³

n_ETDA= Cm*V = 0,005*0,0025 = 0,0000125 mola

n_Ni= 0,0000125 mola

M_Ni= 58,69 g/mol

m_Ni= n*M

m_Ni= 0,0000125 *58,69= 0,0007336g

Masa w początkowej próbce (10cm3): 0,0007336g* 4=0,00293g

V_ROZTWORU= 0,030 dm³

n_Zn= 0,0000125 mol

Cm_Zn= n/V =0,0000125/0,03= 0,0004166mol/dm³

Wnioski:

W wyniku przeprowadzonych eksperymentów udowodniono skuteczność działania kwasu etylenodiaminotetraoctowego w kompleksometrycznym oznaczeniu jonów niklu. Trzy z trzech próbek okazały się poprawnie wykonane . Zaobserwowano zmianę barwy wskaźnika z lekko pomarańczowego na fiołkowy .