Кривые комплексонометрического титрования

Для того, чтобы правильно выбрать металлохромный индикатор, проводят расчет кривой комплексонометрического титрования, то есть определяют изменение концентрации ионов металла от количества добавленного титранта (расчет проводят ¸с учетом разбавления). Кривые титрования строят в координатах рМ - V - Р, где рМ = -¸или рМ lg[Mⁿ⁺]; V – объём добавленного титранта, мл; Р – степень оттитрованности ионов металла, %.

Приведем расчет кривой титрования ионов металла раствором ЭДТА (трилона Б).

1. До точки эквивалентности концентрацию свободных ионов металла с достаточным приближением (без учета ионов металла, образующихся при диссоциации комплексона MY^n-4) можно вычислить по формуле:

где С_М и С_K – исходные молярные концентрации растворов иона металла и комплексона, моль/л; V_M и V_K – объёмы растворов ионов металла и комплексона в данный момент титрования, мл.

2. В точке эквивалентности расчет [Mⁿ⁺] проводим исходя из условной константы устойчивости комплексоната при заданном значении рН (2.3). Так как в точке эквивалентности [Mⁿ⁺] = C(Y), а [MY^n-4] = C_MV_M/(V_M+ V_K), получим:

Поскольку при этом C_MV_M= C_KV_K, то:

После точки эквивалентности [Mⁿ⁺] также рассчитывается из выражения для условной константы устойчивости :

Оценивая избыток свободного комплексона (без учета диссоциации комплексоната) как:

получим:

Форма кривой комплексонометрического титрования аналогична кривым титрования в других методах титриметрии (кислотно-основном, окислительно-восстановительном, осадительном), то есть на кривой наблюдается резкое изменение рМ вблизи точки эквивалентности – скачок титрования.

Величина скачка зависит:

1) от прочности образующегося комплексоната - чем больше константа устойчивости, то есть чем прочнее комплексонат, тем больше скачок (рисунок 2.3);

2) от кислотности среды – чем она выше, то есть чем меньше значение рН, тем меньше скачок; в кислой среде при титровании ионов металлов, образующих малоустойчивые комплексонаты (например, Ba²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) скачок на кривой титрование отсутствует и определение невозможно (рисунок 2.4);

3) от концентрации реагирующих веществ – чем больше концентрация титранта и определяемого иона, тем больше скачок;

4) от присутствия дополнительных комплексообразователей – чем их больше, тем меньше скачок.

Рисунок 2.3

Зависимость величины скачка на кривой комплексонометрического титрования от прочности образующегося комплексоната

Рисунок 2.4

Зависимость величины скачка на кривой комплексонометрического титрования ионов Са²⁺комплексоном от рН раствора