Металлхромды индикаторлар

Металлхромды индикаторлар – металл иондарымен әртүрлі боялған комплекстер түзетін әлсіз протолиттік қасиеті бар органикалық бояғыштар. Бос индикаторлар мен олардың комплекстерінің түсі әртүрлі және бұл комплекстердің тұрақтылығы сәйкес комплексонаттардың тұрақтылығынан кем болуы керек. Сондықтан металл иондарын индикатордың қатысында комплексонмен титрлегенде алдымен бос металл иондары титрленеді М+У МУ, олар түгел комплекстік қосылысқа айналғаннан кейін комплексонның келесі құйған мөлшері болғандықтан «металл – индикатор» комплексімен әрекеттеседі: MInd+Y MY+Ind. Екінші реакция аяғына шейін жүргенде ерітінді бос индикатордың түсіне боя­лады. Алғашқыда ерітіндінің түсі «металл-индикатор» комплексінің түсіне сәйкес.

Металлхромды индикаторлардың комплексі тұрақтылық константалармен сипатталады. Зарядтарды еске алмаса:

Ind+М MInd; b_MInd = [MInd]/[Ind]·[M] (8.13)

Сонымен қатар, бұл комплекс индикатордың түсін өзгерту аралығы және нүктесімен сипатталады. Ерітіндінің түсі айқын өзгеруіне сәйкес индикатордың комплекстен бос күйіне ауысу нүктесі индикатордың комплексі мен иондарының кон­центрациясы теңескенде байқалады: [MInd] =[Ind], бұл жағдайда (8.13) теңдіктен:

[M]_T=[MInd]/ b_MInd·[Ind]=

-lg[M]_T=pM_T=lgb_MInd (8.14)

Олай болса индикатордың түсі ауысу нүктесінде (титрлеудің соңғы нүктесі) pM_T=lgb_Mind.

Индикатордың түсін ауыстыру аралығы оның екі түрінің концентрацияларының қатынасымен анықталады, ол қатынас [MInd]/[Ind] 1/10 –нан 10/1 –ге дейін өзгереді:

(8.15)

Комплексонометриялық титрлеуге индикаторларды таңдағанда олардың түсін өзгерту аралығы титрлеу қисығының эквивалентті бөліміне сәйкес болуы керек.

Металлхромды индикаторлар – көппротонды қышқылдар, мысалы:

1) эриохром қара Т-үш негізді әлсіз қышқыл H₃Jnd

Судағы ерітіндіде рН<6 сульфотопшанның протоны иониза­цияланған, сондықтан индикатор қызыл түсті H₂Jnd^- түрінде жүреді.

рН>7болғанда индикатордың басым түрі көк түсті HJnd^2-

H₂Jnd^- «HJnd^2-, ал рН>12 – сары түсті ион Jnd^3-. ℓgК(HJnd^2-) = 11,5, ℓgК(H₂Jnd^-) = 6,3.

Индикатордың металл иондармен беретін комплексінің түсі қызыл, сондықтан эквивалентті нүктеде ерітіндінің түсі айқын өзгеруі үшін (қызыл®көк), титрлеуді әлсіз сілтілік ортада жүргізу керек (рН 7 мен 11 аралығы). Бұл индикаторды пайдаланып Mg²⁺, Ba²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Sr²⁺ иондарын комплексонометриалық әдіспен анықтауға болады. Титрлеуді аммиакты буферлі қоспа (рН 9-10) қатысында жүргізеді:

М²⁺ + HJnd^2- «MJnd^- + Н⁺

көк қызыл

комплексонмен титрлегенде:

MJnd^- + Н₂У^2- «МУ^2- + HJnd^2- + Н⁺

қызыл көк

2) ксиленолды қызғылт-сары-алты протонды әлсіз қышқыл H₆Jnd,

Қышқыл және әлсіз қышқыл ортада Fe³⁺, Bi³⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Hg²⁺, т.б. иондарымен қызыл түсті комплекстік қосылыс түзеді. Бос күйіндегі түсі рН <6,4 сары, не рН>6,4 қызыл. Ксиленолды қызғылт-сары қатысында рН= 1,5-3,0 аралығында Bi³⁺, Fe³⁺иондарын, ал рН 5-7 аралығында Cd²⁺, Cо²⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺ иондарын комплексонмен титрлеуге болады.

Индикаторлардың металл иондарымен түзетін комплекстерінің тұрақтылығы ортаның рН-на байланысты, сондықтан анализдегі есептеулерде 8.13-8.15 тендіктеріне a коэффициенттері кіретін шартты тұрактылық константалардың мәнін пайдаланады. Титрлеудің соңғы нүктесі (рМ_т – т.с.н.) мен эквивалентті нүктесі (рМ_экв.н – т.э.н.) сәйкес келмеуі нәтижесінде комплексонометриялық титрлеуде индикаторлық қателер пайда болады. Комплексонометриялық титрлеуде соңғы нүкте эквивалентті нүктеге жетпей анықталады. Мұның себебі - титранттың титрлейтін ионның соңғы мөлшері байланысқан MJnd комплексімен әрекеттесуінде:

∆ рМ = рМ_т – рМ_экв = ℓgb^I (MJnd) – 1/2(рМУ + ℓgb^I(МУ))

МУ комплкстері белгілі рН-та тұрақты болғандықтан эквивалентті нүктеде М иондары түгел МУ қосылыстарына ауысты деп есептеледі. Осыдан металл иондарының аналитикалық концентрациясы С_м пайда болған комплекстің концентрациясына тең деп алуға болады С_м = [МУ].

∆ рМ = ℓgb^I (MJnd) – 1/2(р С_м + ℓgb^I(МУ))

Осыдан қатенің мәні аз болу үшін:

1) металл-индикатор комплексінің шартты тұрақтылық константасының мәні b^I _МJnd >1×10⁴ болуы керек;

2) b_МУ және b_МJnd тұрақтылық константаларының айырмашылығы бірнеше есе болу керек:

b^I _МУ / b^I _МJnd ≥ 10²×[ С_м ]×[ С_У ]

8.4 Әдістің практикада қолданылуы

8.4.1 Судың жалпы кермектілігін анықтау

Судың кермектілігі уақытша (немесе жойылатын) және тұрақты болып екіге бөлінеді. Уақытша кермектілік суда еріп жүрген кальций мен магнийдің бикарбонатты тұздарымен анықталады. Суды қайнатқанда бұл тұздар бұзылып сәйкес карбонаттар түрінде тұнбаға түседі. Тұрақты кермектілік суда еріп жүрген кальций мен магний сульфаттарының нәтижесінде пайда болады. Кальций мен магний иондарының жалпы мөлшері судың жалпы кермектілігі болып есептеледі. Ca²⁺ мен Mg²⁺ қоспасын аммиакты буферлі ерітіндіден эрихром қара Т индикаторы қатысында ЭДТА-мен титрлеп анықтайды.

8.4.2 Кальций мен магнийді бірге жүргенде анықтау

Алдымен аммиакты буферлі ерітіндіде эрихром қара Т индикаторы қатысында кальций мен магнийдің жалпы мөлшерін анықтайды. Содан соң үлгінің екінші бөлігінен сілтілік ортада (рН>11) эрихром қара Т индикаторын пайдаланып кальцийдің мөлшерін табады. Бұл жағдайда магнийдің мөлшері екі анықтаудың айырымына сәйкес болады.

8.4.3 Алюминийді анықтау

Алюминийді кері титрлеу жолымен анықтайды. Ол үшін анализдейтін ерітіндіге комплексонның қажеттігінен артық мөлшері қосылып, артық алынған ЭДТА рН 4-5 аралығында мырыштың стандартты ерітіндісімен титрленеді. Индикатор ретінде ксиленолды қызғылт-сарыны алады.

Бақылау сұрақтары мен жаттығулар

1. Комплексонометриялық титрлеуде пайдаланылатын реакцияларға қандай шарттар қойылады?

2. Қандай лигандтар монодентатты және полидентатты деп аталады? Моно-, полидентатты лигандтарды пайдаланып титрлеуге мысал келтіріңдер.

3. Бейорганикалық реагенттердің комплексометиялық титрлеуде шектеулі пайдалануының себебі неде?

4. Қандай органикалық қосылыстар комплексондар деп аталады? Металл иондары мен комплексондар әрекеттескенде қандай комплекстік қосылыстар түзіледі?

5. ЭДТА-ның қасиетің сипаттаңыз.

6. Екі, үш, төрт зарядталған металл иондарымен түзілетін комплексонаттардың құрылымдық формулаларын келтіріңіз.

7. Комплексонометриялық анализдегі көп зарядталған ионардың эквиваленттік факторлары неге тең?

8. Комплексонометриялық титрлеу қисығын құру координаты қандай? Эквивалентті бөлімнің биіктігіне қандай факторлар әсер етеді?

9. Металлхромды индикаторларды пайдалану негізін сипаттаңдар.

10. Са²⁺+У^4-«СаУ^2- реакциясына сәйкес тепе-тендік константасының теңдігін жазыңдар. Ерітіндінің рН-ы У^4- концентрациясына қалай әсер етеді? Осы әсерді ескеріп шартты константаның теңдігін жазыңдар.

11. Ерітіндінің рН 6,0; 8,0; 10,0 тең болғандағы MnУ және SrУ комплексонаттарының шартты тұрақтылық константаларын қорытып шығарыңдар.

12. Al³⁺, Mg²⁺ иондарының шартты тұрақтылық константаларының (b^I _МУ) рН-қа тәуелділігін көрсететін график құрындар (рН өзгеру аралығы 1-2).

13. Cd²⁺ иондарының ЭДТА-мен түзетін комплексінің шартты тұрақтылық константасын NH₃-тің жалпы концентрациясы 0,050М, ал рН 9,0 және 11,0 тең болғанда қорытып шығарыңдар.

14. Шартты тұрақтылық константасын пайдаланып 0,010M BaCl₂ ерітіндісін 0,010M ЭДТА ерітіндісімен титрлеудің қолайлы рН-ын анықтаңдар.

15. Шартты тұрақтылық константасын пайдаланып 0,020М ZnCl₂ ерітіндісін рН 9,0 болғанда 0,020М ЭДТА ерітіндісімен титрлеуге қолайлы NH₃ концентрациясын есептеңдер

16. СdУ комплексінің 0,100М KCN қатысындағы шартты тұрақтылық константасын есептеңдер. Ерітінді рН=1,0.

17. 50,00 мл 0,010М SrCl₂ ерітіндісін 0,010М ЭДТА ерітіндісімен титрлеу қисығын қорытып шығарыңдар. Ерітінді рН=11,0.

18. Төмендегі ерітінділердің қоспасындағы рМ мәнін анықтаңдар (рН 9): а) 50,00 мл 0,050 М MgCl₂ + 40,00мл 0,050М ЭДТА; б) 25,00 мл 0,050 М ZnSO₄ + 25,00 мл 0,050М ЭДТА; в) 20,00 мл 0,100М FeCl₃ + 25,00 мл 0,100 М ЭДТА; г) 25,00 мл 0,100 М Pb(NO₃)₂ + 12,50 мл 0,200 М ЭДТА.

19. 25,00 мл 0,040 М Co(NO₃)₂ ерітіндісін 0,040 М ЭДТА ерітіндісімен титрлеу қисығын қорытып шығарыңдар. Ерітіндінің рН 9 тең етіп сақтауға аммиакты буфер пайдаланылған, NH₃ концентрациясы 0,010М.

20. Mg²⁺ қатысында Zn²⁺ иондарын ЭДТА-мен қандай рН-та титрлеу қажет?

21. Сu²⁺, Pb²⁺ иондарын KCN қатысында, ал Ni²⁺, Fe³⁺ иондарын КҒ қатысында жеке титрлеудің негізі неде?

22. Т(ЭДТА/СаО) = 1,080000 мг/мл тең. Осы ерітіндінің а) эквивалентінің молярлы концентрациясын; б) Т(ЭДТА/MgO); в) Т(ЭДТА/Fe₂O₃) мәндерін есептеңдер.

23. 3,0 г ЭДТА 1 литрдей суда ерітілген. Оның 50,00 мл титрлеуге 0,004 M Mg²⁺ ерітіндісінің 32,20 мл жұмсалды. Осы ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясын есептеңдер.

24. 50,00 мл құрамында Fe(II) және Fe(III) иондары бар ерітіндіні титрлеуге рН 2,0-де 13,70 мл, рН 6,0-да 29,60 мл 0,012 М ЭДТА жұмсалды. Темірдің әр ионының мөлшері неге тең?

25. 10,00 мл 0,100 М ЭДТА-мен әрекеттесуге құрамында 7,00 % бейтарап қоспасы бар Co(NO₃)₂ × 6Н₂О-нің қанша грамы қажет?

26. 10,00 мл ерітінді дайындауға қажет металл түріндегі мырыштың массасын есептеңіз. Осы ерітіндінің 15,00 мл титрлеуге 20,00 мл 0,200 М ЭДТА жұмсалуы керек.

27. 250,0 мл ерітіндідегі сынаптың массасын анықтау үшін осы ерітіндінің 50,00 мл-не 0,010 М ЭДТА қосылды, артық қалған ЭДТА-ны титрлеуге 10,50 мл 0,010 М MgSO₄ жұмсалды. Сынаптың массасын табыңдар.

28. 20,00 мл висмуттың ерітіндісін титрлеуге 17,25 мл 0,070 М ЭДТА жұмсалды. Bi(NO₃)₃ ерітіндісінің концентрациясын (г/л) табыңдар.

29. Магний хлоридінің стандартты ерітіндісі 250,0 мл өлшем қолбасында 0,1065 г таза магний тотығын тұз қышқылында еріту арқылы дайындалды. Осы ерітіндінің 20,00 мл титрлеуге 19,70 мл ЭДТА жұмсалды. ЭДТА-ның концентрациясын (моль/л) есептеңдер.

30. 2,8850 г қорғасын құймасы 250,0 мл өлшем қолбасында ерітілді. Осы ерітіндінің 25,00 мл титрлеуге 12,30 мл 0,100 М ЭДТА жұмсалды. Құймадағы қорғасының массалық үлесін (%) табыңдар.

31. 0,7634 г Hg(NO₃)₂× nН₂О тұзының 250,0 мл ерітіндісі дайындалды. Осы ерітіндінің 25,00 мл-не 50,00 мл 0,010 М ЭДТА құйылды. Артық қалған ЭДТА-ны титрлеуге 23,83 мл 0,012 М ZnSO₄ жұмсалды. Үлгідегі Hg(NO₃)₂ массалық үлесі қандай?

32. 1,000 г құрамында СаСО₃ мен MgСО₃ бар үлгіден 100,00 мл ерітінді дайындалды. Осы ерітіндінің 20,00 мл рН 9,0 титрлеуге 19,25 мл, ал екінші 20,00 мл ерітіндіні рН 13 титрлеуге 6,25 мл 0,500 М ЭДТА жұмсалды. Осы қоспадағы СаСО₃ мен MgСО₃ массалық үлесін (%) есептеңдер.

Поиск по сайту: