Związki kompleksowe, związki koordynacyjne, zwyczajowo kompleksy – związki chemiczne, Skrypty z Analiza Kompleksowa

Pobierz Związki kompleksowe, związki koordynacyjne, zwyczajowo kompleksy – związki chemiczne i więcej Skrypty w PDF z Analiza Kompleksowa tylko na Docsity! KKK Katedra i Zakład Chemii Medycznej Ćwiczenie IV: Kompleksometria Kompleksometria grupuje metody oparte na tworzeniu trwałych, słabo zdysocjowanych, rozpuszczalnych związków kompleksowych. Najważniejszym jej działem jest kompleksonometria, w której stosuje się tzw. kompleksony. Jest to grupa kwasów aminopolikarboksylowych, pochodnych kwasu iminodioctowego: NH CH2 CH2 COOH COOH kwas iminodioctowy z których najszersze zastosowanie znalazł kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA, komplekson II, chelaton II, kwas wersenowy). Ze względu na małą rozpuszczalność tego związku w wodzie, stosowany jest najczęściej w postaci soli disodowej (wersenian disodowy): CH2 CH2 N N CH2 CH2 CH2 CH2 COONa COOH COOH COONa EDTA Wersenian disodowy (oznaczany w skrócie wzorem Na2H2Y) tworzy z jonami wielu metali trwałe kompleksy, przy czym reakcja przebiega zawsze w stosunku 1:1 (bez względu na wartościowość kationu). Np. H2Y 2- + Me 2+ = MeY 2- + 2 H + H2Y 2- + Me 3+ = MeY - + 2 H + Katedra i Zakład Chemii Medycznej Kompleksy kationów bezbarwnych (np. Ca 2+ , Mg 2+ ) są również bezbarwne. Kompleksy kationów barwnych (np. Fe 3+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ ) posiadają przeważnie pogłębioną barwę danego kationu. Rozróżnia się trzy zasadnicze zastosowania EDTA do oznaczeń analitycznych:
miareczkowanie jonów metali mianowanymi roztworami tego związku w obecności odpowiednich wskaźników;
oznaczanie kolorymetryczne oparte na pomiarze intensywności zabarwienia kompleksów z jonami wybranych metali;
„maskowanie” przeszkadzających kationów przy oznaczeniach jonów innych metali innymi odczynnikami. Kompleksometryczne oznaczanie roztworami EDTA można przeprowadzać w trojaki sposób, stosując:
miareczkowanie bezpośrednie: po wprowadzeniu do badanego roztworu odpowiednich środków maskujących i ustaleniu właściwego pH (bufor) dodaje się wskaźnik i miareczkuje do zmiany barwy; miareczkowanie to jest stosowane do oznaczania jonów wielu metali (np. Mg 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ i innych);
miareczkowanie odwrotne: do badanego roztworu dodaje się ściśle określony nadmiar EDTA, a następnie niezwiązaną część odczynnika odmiareczkowuje mianowanym roztworem jonów innego metalu (przeważnie Zn 2+ lub Mg 2+ ); stosuje się przy wolnym tworzeniu kompleksu wersenianu z jonem danego metalu (np. Al 3+ , Cr 3+ ), przy braku odpowiedniego wskaźnika umożliwiającego miareczkowanie bezpośrednie lub w tych przypadkach, w których wymagane przy miareczkowaniu bezpośrednim pH roztworu może spowodować wytrącenie oznaczanego kationu;
miareczkowanie przez podstawienie: badany roztwór zadaje się kompleksonem wersenianowo-magnezowym (MgY 2- ). Trwałość tego związku jest mniejsza od trwałości kompleksów wersenianowych wielu innych metali. Umożliwia to wypieranie Mg 2+ z kompleksonu przez jony metali. Np.: MgY2- + Ca2+= Mg2+ + CaY2- Uwolnione w równoważnej ilości jony Mg 2+ odmiareczkowuje się następnie mianowanym roztworem EDTA w obecności odpowiedniego wskaźnika (najczęściej - czerni eriochromowej). Ten sposób miareczkowania stosuje się w przypadku jonów metali, które z danym wskaźnikiem nie dają zbyt wyraźnego PK miareczkowania. KKK Katedra i Zakład Chemii Medycznej Mureksyd (sól amonowa kwasu purpurowego) N H NH CO O ONH 4 N C NH N H O O O mureksyd W roztworach kwaśnych (pH < 6) występują jony o barwie czerwonofioletowej. W środowisku zasadowym, wskutek dysocjacji atomów wodoru grup imidowych – powstają jony o barwie niebieskofioletowej. Stosowany zwłaszcza przy oznaczaniu jonów Ca 2+ w środowisku alkalicznym (pH = 12–13). Część praktyczna A. Kompleksometryczne oznaczanie jonów Ca2+ i Mg2+ Miareczkowanie kompleksonometryczne przy użyciu EDTA umożliwia równoczesne oznaczanie jonów Ca 2+ i Mg 2+ w badanym roztworze. Metoda ta znalazła zastosowanie przede wszystkim do oznaczania stężenia jonów wapnia w pojedynczych próbkach surowicy lub moczu oraz określania twardości wody. 1. Oznaczanie sumy jonów Ca2+ i Mg2+ Otrzymaną analizę w kolbce miarowej o pojemności 100 cm3 rozcieńczamy wodą destylowaną do kreski, odpipetowujemy 10 cm3 do kolbki stożkowej, dodajemy 2 cm 3 buforu o pH = 10, 3-4 krople czerni eriochromowej T i miareczkujemy mianowanym roztworem EDTA (CEDTA ok. 0,01 mol/dm 3 ) do zmiany barwy z winnoczerwonej na niebieską. Oznaczanie przeprowadzamy w obecności tzw. świadka (przemiareczkowany, niebieski roztwór analizy). Odczytujemy objętość titranta (V1) równoważną sumarycznej zawartości jonów Ca2+ i Mg2+ w 10 cm3 badanego roztworu. Roztwór zawierający jony Ca 2+ i Mg 2+ miareczkuje się w środowisku słabo zasadowym (pH ok. 10) w obecności czerni eriochromowej T jako wskaźnika. EDTA wiąże kolejno wolne jony Ca 2+ , wolne jony Mg 2+ a w punkcie równoważnym wypiera jony Mg 2+ z ich kompleksu z wskaźnikiem. Powoduje to zmianę barwy roztworu. Katedra i Zakład Chemii Medycznej 2. Oznaczanie jonów Ca2+ Z roztworu analizy przygotowanego w pkt. 1, odpipetowujemy 10 cm3 do kolbki stożkowej, dodajemy 10 cm 3 1 molowego roztworu NaOH, 4-5 kropli mureksydu i miareczkujemy mianowanym roztworem EDTA (CEDTA ok. 0,01 mol/dm 3 ) do zmiany barwy z różowej na fioletową. Oznaczanie przeprowadzamy w obecności „świadka” (przemiareczkowany, fioletowy roztwór analizy). Odczytujemy objętość titranta (V2) równoważną ilości jonów Ca2+ w 10 cm3 badanego roztworu. Reakcję przeprowadza się w środowisku silnie zasadowym (NaOH) w obecności mureksydu. Po zalkalizowaniu roztworu jony Mg 2+ strącają się w postaci Mg(OH)2 (osad można pozostawić w roztworze). EDTA wiąże początkowo wolne jony Ca 2+ a w punkcie równoważnym wypiera jony Ca 2+ z ich kompleksu z mureksydem co powoduje odpowiednią zmianę barwy roztworu. Ilość gramów Ca2+ zawartych w analizie obliczamy ze wzoru: V2 · cEDTA · MCa2+· f xCa2+ = 1000 V2 - objętość titranta (cm 3 ) zużyta na zmiareczkowanie jonów Ca 2+ cEDTA - stężenie molowe titranta (mol/dm 3 ) MCa2+ - masa molowa Ca 2+ = 40,08 g/mol f - faktor pipety (przy stosowaniu kolbki miarowej o pojemności 100 cm 3 i pipety o pojemności 10 cm 3 faktor w obu oznaczeniach wynosi 10) Ilość gramów Mg2+ zawartych w analizie obliczamy ze wzoru: (V1 -V2) · cEDTA · MMg2+· f XMg2+ = 1000 V1 - objętość titranta zużyta na zmiareczkowanie sumy jonów Ca 2+ i Mg 2+ (cm 3 ) V2 - objętość titranta zużyta na zmiareczkowanie jonów Ca 2+ (cm 3 ) CEDTA - stężenie molowe titranta (mol/dm 3 ) MMg2+ - masa molowa Mg2+ = 24,30 g/mol f – faktor pipety KKK Katedra i Zakład Chemii Medycznej B. Oznaczanie twardości wapniowo-magnezowej wody kranowej 1. Oznaczanie twardości ogólnej (wapniowo-magnezowej) Do kolby Erlenmayera odmierzyć 50 cm 3 zimnej wody, dodać 2 cm 3 buforu amonowego, Miareczkować mianowanym roztworem EDTA w obecności czerni eriochromowej T do zmiany barwy z winnoczerwonej na niebieską. 2. Oznaczanie twardości wapniowej Do kolby Erlenmayera odmierzyć 50 cm 3 zimnej wody, dodać 2 cm 3 NaOH. Miareczkować mianowanym roztworem EDTA w obecności mureksydu do zmiany barwy z różowej na fioletową. 3. Oznaczanie twardości magnezowa Należy ją wyliczyć z różnicy twardości ogólnej i wapniowej. Całą procedurę powtórzyć z wykorzystaniem wody ciepłej. Obliczenia wykonujemy analogicznie jak w punkcie A; przeliczyć na 100 cm 3 wody (f=2).