Комплексонометрическое титрование

В основе методов комплексонометрического титрования лежат реакции образования прочных внутрикомплексных соединений. Широкое применение комлексонометрия получила с введением в практику аналитической химии аминополикарбоновых кислот и их солей, называемых комплексонами. Наибольшее распространение получила динатриевая соль этилендиамин- тетрауксусной кислоты (ЭДТА), называемая, комплексоном III или трилоном Б. Комплексон III образует растворимые внутрикомплексные соединения с различными металлами строго определенного состава, а именно отношение катионов металла к лиганду равно 1: 1.

В качестве индикаторов в комплексонометрии используют металлоиндикаторы. Это органические красители, образующие с металлами окрашенные комплексы, менее прочные, чем комплексы катиона этого металла с комплексоном.

 

Лабораторная работа №15

Определение суммарной жесткости водопроводной воды

Рабочий раствор – 0,05 н. Na₂C₁₀H₁₄N₂O₈·2H₂O.(комплексон III, трилон Б, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты).

 

Индикатор – хром темно-синий кислотный.

 

Жесткость воды и методы её устранения.

Примеси, растворенные в воде, оказывают существенное влияние на её свойства. Эти примеси весьма необходимы для жизни человека, животных и растений, но часто оказываются очень вредными для применения воды в технике, так как эти примеси при высокой температуре образуют плотный осадок на стенках котлов, осаждаются на стенках труб в системах водяного охлаждения, что приводит к выходу этих систем из строя.

4. Определение жесткости водопроводной и кипяченой воды.

В коническую колбу вместимостью 200-250 мл налить 100 мл водопроводной воды; добавить 5 мл аммиачной буферной смеси и 7-8 капель индикатора хром-темносинего. Раствор тщательно перемешать. Обратить внимание на цвет раствора, который должен стать розовым.

Бюретку промыть дистиллированной водой, затем ополоснув раствором трилона Б, установить уровень рабочего раствора в бюретке на нуле. Титруют раствор в колбе до появления сине-фиолетового окрашивания, тщательно перемешивая содержимое колбы. Раствор трилона Б приливать медленно по каплям, и при приближении к точке конца титрования перемешивать особенно тщательно.

Изменение окраски раствора означает, что трилон Б полностью связал ионы Ca²⁺ и Mg²⁺.

Записать объем трилона Б, пошедшего на титрование. Титрование проводят до трех сходящихся результатов.

5. Определение жесткости умягченной воды

Получить три сходящихся результата, взяв для определения прокипяченную воду. Подготовку кипяченой воды к титрованию и титрование её проводят аналогично водопроводной воде. Результаты определений записывают в таблицу.

Форма записи.

Титрование	Объем воды, мл	Объем трилона Б, мл	VСР (трилон Б), мл	Жесткость воды, мэкв/л
Водопроводная вода
1. 2. 3. 4.	100,00 100,00 100,00 100,00
Кипяченая (умягченная) вода
	100,00 100,00 100,00 100,00

Вычисляют общую, постоянную и временную жесткость воды по формуле:

Ж = V₁ · N₁ · K · 1000 / V_ВОДЫ [мэкв/л]

Где N₁- нормальность трилона Б (0,05 н);

V₁ – средний объем трилона Б, пошедшего на титрование, мл;

К – поправочный коэффициент нормальности раствора трилона Б (К=1).

V_ВОДЫ – объем воды, мл

N₁ • K – истинная нормальность раствора трилона Б.

Вопросы:

1. Какая жесткость устраняется кипячением?

2. Какие способы устранения жесткости воды вам известны?

(ответ мотивируйте, составив соответствующие химические уравнения).

Примеры решения типовых задач.

Пример 1. Сколько граммов хлорида кальция содержится в 500 л воды, если жесткость обусловленная присутствием этой соли равна 4 ммоль?

Решение. Молярная масса М(CaCl₂) = 111г/моль, молярная масса эквивалента хлорида кальция М_Э(CaCl₂) =f_ЭКВ· М(CaCl₂); М_Э(CaCl₂) = 1/2∙111 =55,5 г/моль.

В 500 л воды с жесткостью равной 4 ммоль/л содержится 500 · 4 = 2000 ммоль CaCl₂ или 2000 · 55,5 = 111 000 мг или 111 г хлорида кальция.

 

 

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН)

 

Водородный показатель среды водного раствора электролита рН равен взятому с обратным знаком десятичному логарифму концентрации (активности) ионов водорода в этом растворе:

рН = - lg С_М(Н⁺)

Наряду с показателем рН используется показатель рОН (гидроксильный показатель). рОН = - lg С_М(ОН⁻)

Среда водного раствора электролита может быть кислой, нейтральной или щелочной. Носителями кислотных свойств являются ионы водорода (Н⁺), а основных – гидроксид ионы (ОН⁻). Известно, что в кислых растворах электролитов С_М(Н⁺)>С_М(ОН⁻), в нейтральных - С_М(Н⁺)=С_М(ОН⁻), а в щелочных - С_М(Н⁺)<С_М(ОН⁻).

При расчете водородного показателя среды водных растворов сильных кислот и оснований следует учитывать необратимость процесса их электролитической диссоциации (α =1). Поэтому

концентрация ионов Н⁺ в растворах сильных кислот и концентрация ОН⁻ ионов в растворах сильных оснований численно равны исходной молярной концентрации раствора кислоты или основания.

Концентрация ионов Н⁺ в растворах слабых кислот и концентрация ОН⁻ ионов в растворах слабых оснований численно равны концентрации продиссоциировавших молекул электролита (произведению степени диссоциации на исходную молярную концентрацию раствора электролита):

С_М(Н⁺) = α · С_М

С_М(ОН⁻) = α · С_М,

Где α – степень диссоциации электролита;

С_М – исходная молярная концентрация электролита, моль/л

 

Пример 1: Вычислите рН 0,01 М раствора НСl.

Решение. НС1-сильная кислота, степень диссоциации ее равна единице. Откуда

С_М(Н⁺)= С_М (НСl)

С_М(Н⁺)= 0,01М=1∙10^─2моль/л;

рН = − lg С_М(Н⁺)

рН = − lg10⁻² = 2

Пример 2: Какова концентрация гидроксид-ионов в растворе, водородный показатель которого 5,2.

Решение. Вычисляем концентрацию ионов водорода в этом растворе

рН = - lg С_М(Н⁺); С_М(Н⁺)= 10 ^{− рН};

С_М(Н⁺) = 10^-5,2 = 10^-6· 10^0,8= 6,3·10^-6моль/л:

Так как ионное произведение воды [Н⁺]·[ОН⁻] = 10^-14, то См(ОН⁻) = 10^-14 / См(Н⁺),

См(ОН⁻) = 10^-14 / 6,3 ·10^-6 = 1,6 ·10^-9 моль/л.

 

Рекомендуемая литература

1 Н.Л.Глинка. Общая химия.-М.:Интеграл-Пресс,2001.

2 З.Г.Васильева, А.А.Грановская, А.А.Таперова. Лабораторные работы по общей

и неорганической химии.- Л.: Химия,1986.

3. В.Н.Алексеев. Количественный анализ. М: Химия,1972

4. Цитович И.К. Курс аналитической химии. М.:Высш.шк.,1994.

5. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высшая школа, 2000.

6. Князев Д.А., Смарыгин С.Н. Неорганическая химия. Учеб. для вузов по спец.

«Агрохимия и почвоведение».- М.:Высш.шк., 2005.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1