Применение комплексиметрического титрования на пищевых предприятиях

Комплексиметрическое титрование используют для контроля показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

Этим методом определяют содержание кальция и магния в молоке и молочных продуктах, жирах, мясе, мясных продуктах.

В виноделии, при производстве пива и безалкогольных напитков важную роль играет качество используемой воды. Особенно важен такой ее показатель, как жёсткость.

Способы титрования

В методе комплексиметрического титрования при определении катионов применяются способы прямого, обратного и заместительного титрования.

1.Прямое титрование. Анализируемый раствор, содержащий ионы определяемого металла, непосредственно титруют рабочим раствором комплексона III, фиксирование точки эквивалентности осуществляют в присутствии металл-индикаторов. Способом прямого титрования можно определять Cu2+, Cd2+, Pb2+, Ni2+, Co2+, Fe3+, Zn2+, Mg2+, Ca2+, Ba2+ и другие катионы.

^2.Обратное титрование. К анализируемому раствору прибавляют, заведомо в избытке, точно измеренный объем рабочего раствора комплексона. Для завершения реакции комплексообразования раствор нагревают, а затем охлаждают. Избыток комплексона, находящийся в охлажденном растворе, оттитровывают раствором MgSO4 или ZnSO4. Момент эквивалентности устанавливают с помощью металл-индикатора, реагирующего на ионы Mg2+ или Zn2+. Способом обратного титрования определяют содержание катионов в нерастворимых в воде осадках (Ca2+ в CaC2O4; Mg2+ в MgNH4PO4; Pb2+ в PbSO4 и т.д.), а также Al3+.

^3. Заместительное титрование. К анализируемому раствору, содержащему определяемые ионы металла, добавляют магниевый комплекс MgY2-. Т.к. он менее устойчив, чем комплекс определяемого иона металла с комплексоном, то идет реакция замещения и выделяется ион Mg2+.

Затем ион Mg2+ оттитровывают комплексоном III в присутствии эриохрома черного Т.

По объему ЭДТА, затраченному на титрование, рассчитывают массу определяемого иона металла. Такой способ титрования возможен только в случае, если комплексные соединения определяемых металлов устойчивее магниевого комплекса.

Комплексонометрическое титрование

Этот метод основан на реакции образования внутрикомплексных соединений со специальными органическими реагентами. Такими реагентами являются аминополикарбоновые кислоты и их соли, названные комплексонами. Если комплексон используют в качестве титранта для образования внутрикомплексного соединения, то метод называют комплексонометрией. Комплексонов много. Рассмотрим комплексон III или Трилон Б или ЭДТА ( динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты ).

В этой молекуле третичный азот, имеющий неподеленную пару электронов, которую способен отдать на вакантную орбиталь катиона металла по донорно-акцепторному механизму ( азот - донор, катион металла - акцептор). Два атома азота в молекуле способны образовывать две координационные связи.

Два катиона водорода ( два протона) двух карбоксильных групп способны замещаться на металл по принципу электростатического взаимодействия. Следовательно, у ЭДТА четыре функциональных атома для координации к металлу. Этот лиганд можно назвать тетрадентатным. В практике его чаще всего используют в комплексонометрии, так как он лучше растворяется в воде. Его эмпирическая формула - C10H14O8N2Na2 2H2O, для сокращения запишем Na2H2Y 2H2O.

При взаимодействии катионов металла с ЭДТА образуются комплексные соединения в

соотношении металл : ЭДТА = 1: 1.

Комплексы многих ионов металлов с ЭДТА образуются легко, они достаточно устойчивы и в большинстве растворимы в воде. Эти свойства позволяют использовать ЭДТА для титриметрического определения многих металлов. Но так как в процессе реакции освобождаются ионы водорода, то значение рН влияет на процесс комплексообразования.

Например, при рН=10 катионы щелочноземельных металлов при добавлении эквивалентного количества ЭДТА в растворах полностью связываются в комплекс, а при рН=5 устойчивость полученных соединений очень мала и их нельзя больше титровать.

Однако, при рН=5 в присутствии катионов щелочноземельных металлов можно титровать двухзарядные ионы тяжелых металлов, так как их комплексы с ЭДТА при рН=5 более устойчивы, чем комплексы щелочноземельных металлов.

При рН=2 устойчивы комплексы трехзарядных (и более) ионов ( Fe3+, Ti (IV)), их можно определять в присутствии двухзарядных ионов металлов. Комплексообразование с ЭДТА (H2Y2-) идет по следующим уравнениям:

Mg2+ + H2Y2- = MgY2- + 2 H+

Fe3+ + H2Y2- = FeY- + 2 H+

Th4+ + H2Y2- = ThY + 2 H+

Устойчивость комплексов металлов с ЭДТА различна и зависит от природы металла ( его заряда и электронного строения ) и от рН среды. Наиболее устойчивы комплексы с ЭДТА

многозарядных ионов p- и d- металлов могут образоваться в кислой среде. Их логарифмы констант устойчивости, например, для Bi 3+(lg K= 27,9) ; Fe3+ ( lg K = 25,1 ); Cr3+( lg K=23,0).

Менее устойчивы комплексы с ЭДТА образуют ионы s-металлов : Ba2+ ( lg K = 7,8 );

Mg2+ ( lg K = 8,7 ); Ca2+ ( lg K = 10,7 ). Их определение проводят в щелочной среде.