Жёсткости воды методом комплексонометрии

11.1 Сущность метода комплексообразования

Метод комплексообразования или комплексонометрическое титрование – один из методов объёмного химического количественного анализа аналитической химии, основан на применении в целях анализа реакции образования комплексных соединений при взаимодействии анализируемых ионов с некоторыми органическими реагентами, называемыми комплексонами.

В аналитической химии часто применяют комплексон – двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты

 

HOOCH₂C CH₂COOH

N ─ CH₂ ─ CH₂ ─ N

NaOOCH₂C CH₂COONa

 

Это вещество имеет другие названия: комплексон III, трилон Б.

При взаимодействии этого комплексона с ионами металлов образуются внутрикомплексные соединения (хелаты), например:

 

О

О О О

С С

Cа²⁺

Н₂С CH₂

N ─ CH₂ ─ CH₂ ─ N

NaOOCH₂C CH₂COONa

 

 

Комплексоны катионов металлов с трилоном Б, как правило, бесцветны и очень прочны, они могут образовываться даже, если первоначально ион-комплексообразователь связан в другой, менее прочный комплекс.

Метод комплексонометрии с использованием в качестве рабочего раствора трилона Б называют трилонометрией.

 

 

11.2 Применение метода трилонометрии для определения общей

Жесткости воды

В производственной практике комплексонометрическое титрование применяют для определения общей жесткости природной воды. Общая жесткость воды равна сумме количеств миллимоль – эквивалентов ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л воды.

Для определения общей жёсткости к исследуемому объёму воды добавляют буферную смесь для создания щелочной среды (рН = 10) и раствор индикатора, например, эриохрома чёрного Т. Эриохром чёрный Т – органический азокраситель, диссоциирующий по типу кислоты, сокращенно его формулу можно представить как Н₃Ind.

В растворе индикатора при рН = 7 – 11 устанавливается равновесие:

 

Н₃Ind ↔ НInd ^2- + 2 Н⁺

 

Этот индикатор с катионами Са²⁺ и Mg²⁺, образует винно-красные комплексные анионы, что можно схематично представить так:

 

Са²⁺ + НInd ^2- → СаInd ^- + Н⁺

синий красный

 

Mg²⁺ + НInd ^2- → MgInd ^- + Н⁺

синий красный

 

При титровании раствором трилона Б красные комплексы, как менее прочные, разрушаются, катионы кальция и магния переходят в более прочные бесцветные комплексы с трилоном Б, анионы же индикатора (синего цвета) освобождаются:

 

 

СаInd ^- + Na₂[H₂Yr] → Na₂[CaYr] + НInd ^2- + Н⁺ (16)

красный бесцвет. Бесцвет. синий

 

MgInd ^- + Na₂[H₂Yr] → Na₂[MgYr] + НInd ^2- + Н⁺ (17)

красный бесцвет. Бесцвет. Синий

 

В приведённых схемах:

Yr – символ этилендиаминтетраацетат-иона

 

-OOCH₂C CH₂COO-

N ─ CH₂ ─ CH₂ ─ N

-OOCH₂C CH₂COO-

 

НInd ^2- - символ аниона индикатора, соответствующего его диссоциации в щелочной среде.

Из приведённых схем 1 и 2 видно, что в точке эквивалентности красная окраска раствора комплексов кальция и магния с индикатором сменяется синей окраской, которую придают раствору анионы индикатора.