Инструментальные методы

Лекция № 17

Комплексонометрии

Обоснование метода

Метод основан на способности полиаминокислот (комплексонов) образовывать комплексные соли с катионами 2, 3 и 4-х валентных металлов. В качестве комплексона в методе используют динатриевую соль этилендиаминотетрауксусной кислоты ( Трилон Б).

НООС-Н₂С СН₂-СООН

N – СН₂-СН₂-N

NaOOC-H₂C CH₂-COONa

Трилон Б с катионами металлов образует бесцветные, прочные, легко растворимые комплексы за счет замещения катионов водорода в карбоксильных группах (ионный тип связи) и за счет образования координационных связей с атомами азота, имеющих неподеленную электронную пару.

Условия титрования

Так как в процессе образования комплекса выделяются катионы водорода (препятствующие полноте образования комплексного соединения), титрование необходимо проводить в щелочной среде. Постоянство щелочной среды обеспечивается добавлением аммиачно-буферного раствора (рН~9-10)

Приготовление и стандартизация раствора Трилона Б (Na₂H₂Tr₂·H₂O). Готовят 0,05 М раствор и стандартизируют по 0,1 М растворов MgSO₄·7H₂O.

Трилон Б готовят 0,05 М раствор с учетом реальных частиц вещества, а 0,1 М растворы магния сульфата и цинка сульфата по условным частицам вещества, поэтому расчет молярности раствора трилона Б рассчитывают по формуле:

M_{[Тр Б]} = М[½MgSO₄]∙V[MgSO₄]

V[Тр Б]∙2

Индикаторы метода комплексонометрии

В качестве индикаторов используют так называемые металлохромные индикаторы, образующие с катионами металлов окрашенные малопрочные комплексы, окраска которых отличается от окраски свободных ионов индикатора.

Для определения солей магния и цинка используют кислотный хром черный специальный (хромоген черный специальный или эриохром черный специальный), образующий с ионами магния и цинка комплекс вишнево-красного цвета. В точке конца титрования раствор приобретает синее окрашивание (цвет свободных ионов индикатора).

Для определения соединений кальция используют индикатор кислотный хром темно-синий, в точке конца титрования вишнево-красное окрашивание изменяется на сине-фиолетовое.

Методика титрования

К раствору определяемой соли прибавляют аммиачно-буферный раствор, индикаторную смесь и титруют 0,05 М раствором Трилона Б.

В процессе титрования происходит образование комплекса между Трилоном Б и ионами металла. Близ точки конца титрования, когда все свободные ионы металла связаны в комплекс Трилоном Б, происходит разложение комплекса металл – индикатор за счет образования более прочного комплекса металл – Трилон Б, и раствор приобретает окраску свободных ионов индикатора.

Схема титрования:

Ме²⁺+Н₂Ind→Me Ind+2H⁺

вишнево-красное

окрашивание

Ме²⁺+Na₂H₂Тр→Na₂Me Ind+2H⁺

В точке конца титрования

Me Ind+Na₂H₂Тр Na₂MeТр+Ind^2-+2Н⁺

синее или сине-

фиолетовое окрашивание

Химизм титрования солей магния (цинка)

По аналогичной схеме происходит титрование солей кальция по индикатору кислотному хром темно-синему.

+2Н+

Область применения метода комплексонометрии

1. Комплексонометрическое титрование позволяет с высокой точностью проводить анализ многих элементов при совместном присутствии, если использовать металлохромные индикаторы и регулировать рН среды.

2. Комплексонометрическое титрование применяют в фармацевтическом анализе для количественного определения солей кальция хлорида, кальция лактата, кальция глюконата, цинка оксида и цинка сульфата, сульфата магния и магния оксида и др. При анализе солей кальция применяют индикатор кислотный хром темно-синий. При анализе солей магния и цинка применяют кислотный хром черный специальный. Для соединений, которым трудно подобрать индикатор или которые реагируют с Трилоном Б во времени применения метод обратного титрования.

3. Метод комплексонометрии широко применяют при анализе воды для определения ее жесткости, вызванной присутствием солей магния и кальция.

Инструментальные методы

Метод рефрактометрии

Рефрактометрия – физико-химический метод анализа, основанный на наблюдении предельных границ преломления или полного внутреннего отражения луча света при переходе из одной среды в другую.

На границе раздела двух различных по своей природе оптических сред, направление светового луча меняется и происходит его преломление.

Это явление обусловленно разной скоростью распространения света в различных средах.

Показатель преломления (n) является величиной постоянной для двух данных сред и равен:

n=sinα=V₁

sinβ V₂

т.е. отношению синуса угла падения луча (α) к синусу угла преломления(β), которое равно отношению скорости распространения света V₁ b V₂ в двух соприкасающихся средах. Величина показателя преломления зависит от следующих факторов:

-природы вещества;

-длины волны света(обычно рефрактометрическое определение проводят при натриевом свете);

-плотности раствора а следовательно от концентрации, т.е. плотность зависит от концентрации раствора;

-температуры(определение проводят при температуре 20⁰C, поэтому всегда следует указывать температуру при которой проводилось определение. При повышении температуры показатель преломления уменьшается, т.к. с увеличением температуры уменьшается плотность раствора вследствие увеличения объема раствора, а при понижении температуры раствора наоборот показатель преломления увеличивается.

Прибор при помощи которых определяют показатель преломления называется рефрактометр. Практическое применение имеют рефрактометры марки RL-2 и RL-3.

Метод рефрактометрии в фармацевтическом анализе используется для идентификации лекарственных средств (установление подлинности), определению чистоты лекарственных средств(установление доброкачественности) и концентрации.

Каждое индивидуальное вещество характеризуется определенным значением показателя преломления. Зная показатель преломления раствора заданной концентрации, можно определить чистоту препарата.

По найденной величине показателя преломления вычисляется концентрация раствора по формуле или по рефрактометрическим таблицам методом интерполирования.

Расчет концентрации по формуле:

W%=n-n₀

F

n-показатель преломления исследуемого раствора;

n₀- показатель преломления воды очищенной, n₀=1,333

F-фактор прироста показателя преломления при изменении концентрации раствора на 1%(табличная величина).

Методом рефрактометрии определяют растворы с концентрацией 5% и выше(однокомпонентные и многокомпонентные лекарственные смеси), концентрацию этилового спирта, глицерина и др.