Учебное пособие по химии для самостоятельной работы студентов медицинских вузов Рекомендуется для студентов, обучающихся по специальностям
жүктеу/скачать 1,06 Mb.
|
Физико-химические методы (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Поэтому в комплексонометрии масса одного моля эквивалента металла всегда равна молярной массе металла.
| 1.1.3. Комплексонометрия
Метод объёмного анализа, в котором в качестве титрантов используют растворы комплексонов, называется комплексонометрией. Метод применяют для определения концентрации ионов металлов в растворах, в том числе в биологических жидкостях, сточных водах и т.д. В качестве титранта чаще всего используется трилон Б (комплексон III, Na2H2Tr) динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. Трилон Б образует прочные, растворимые в воде комплексы с катионами металлов, так как кроме двух ковалентных связей (при замещении ионов водорода в СООН группах) образуются две дополнительные координационные связи с участием неподелённых пар электронов атомов азота: где Me Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+ и др. Образующиеся комплексы трилона Б с катионами металлов комплексонаты весьма прочны, но при этом хорошо растворимы в воде. Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) четырёхосновная кислота. Формы, в которых она присутствует в растворе, определяются его кислотностью. В сильнокислой среде (рН 2-4) основной формой существования ЭДТА в растворе является анион H2Tr2, в средах, близких к нейтральной (рН 5-8) образуется смесь H2Tr2 и HTr3, а в сильнощелочной среде (рН > 9) преобладает анион Tr4. Трилоном Б можно титровать все 2,3,4-зарядные катионы металлов. При этом вне зависимости от заряда определяемого катиона трилон Б и Меn+ реагируют в молярном соотношении 1:1. Поэтому в комплексонометрии масса одного моля эквивалента металла всегда равна молярной массе металла. Комплексонометрию используют для определения содержания многозарядных катионов в растворе. В частности, её применяют для определения общей жёсткости воды. Жёсткость воды обусловлена присутствием в ней солей кальция и магния гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов и др. Различают временную жёсткость, вызванную наличием гидрокарбонатов, и постоянную, причиной возникновения которой является, в основном, присутствие хлоридов и сульфатов. Общая жёсткость воды складывается из временной и постоянной жёсткости и выражается суммарной молярной концентрацией эквивалента катионов Ca2+ и Mg2+ (ммоль/л). Использование жёсткой воды приводит к образованию накипи в котлах и отопительных приборах, повышает расход моющих средств. Верхний предел жёсткости воды в системах водоснабжения составляет 7 ммоль/л. Точку эквивалентности в методе комплексонометрии фиксируют при помощи металлоиндикаторов (эриохром чёрный Т, мурексид и др.). Металлоиндикаторы представляют собой однозамещённые соли слабых многоосновных органических кислот. Так, эриохром чёрный Т имеет структуру: которую условно можно представить как NaH2Ind. Кислотность этого соединения обусловлена наличием фенольных групп, величины которых равны 7,7 и 9,5. В водных растворах этот индикатор может находится в виде трёх форм, соотношение которых зависит от pH среды. Это находит отражение в изменении окраски раствора: Н2Ind ⇄ Н + HInd2 ⇄ 2Н + Ind3. красный синий жёлто-оранжевый (рН < 7) (pH = 7÷11) (pH > 11) Отличительной особенностью металлоиндикаторов является их способность образовывать с определяемыми ионами металлов малопрочные, растворимые в воде комплексы, окраска которых отличается от цвета самого индикатора. Так, при добавлении эриохрома черного Т к водопроводной воде при рН 7÷11 образуется красный комплекс индикатора с ионами Са2+ и Mg2+: HInd2(cиний) + Ca2+ ⇄ [CaInd](красный) + H+ HInd2(cиний) + Mg2+ ⇄ [MgInd](красный) + H+ Освобождающиеся при этом ионы H+ нейтрализуются аммиачным буфером, и в системе поддерживается pH на уровне 7÷11. Полученные при этом комплексы характеризуются меньшей прочностью по сравнению с внутрикомплексными соединениями, образующимися в процессе титрования. Действительно, [MgInd] и [MgTr]2 равны соответственно 2,8·105 и 5·108. Поэтому при добавлении трилона Б конкуренцию за ионы Ме2+ выигрывает комплексон, образующий более прочный комплекс: Ме2+ + H2Tr2 [MeTr]2 + 2H+ В точке эквивалентности ярко окрашенный комплекс металла с индикатором полностью разрушается, и индикатор выделяется в индивидуальной форме: [МеInd] + H2Tr2 [MeTr]2 + HInd2 + H+, цвет которой определяется рН раствора. Таким образом, если применять индикатор эриохром чёрный Т, то точку эквивалентности фиксируют по переходу окраски раствора из красной в синюю. Можно определять комплексонометрическим методом магний и кальций по отдельности при их совместном присутствии. Для этого сначала определяют общее содержание кальция и магния, титруя трилоном Б при рН 10 в присутствии эриохрома. Затем в отдельной пробе концентрированной щёлочью доводят рН до 12; при этом малорастворимый гидроксид магния удаляется из раствора в виде осадка, а оставшийся кальций титруют трилоном Б в присутствии мурексида до перехода розовой окраски комплекса с мурексидом в фиолетовую окраску, соответствующую свободному индикатору. Молярное содержание ионов магния определяют как разность между общим содержанием катионов и молярной концентрацией ионов кальция. Применение обратного, вытеснительного и косвенного титрования расширяет возможности комплексонометрии. В тех случаях, когда реакция с комплексоном проходит медленно и требует нагревания, используют обратное титрование; например, реакцию с катионами алюминия проводят в избытке трилона Б, а непрореагировавший избыток трилона Б титруют хлоридом цинка, который реагирует с комплексоном быстро. Для определения катионов, не взаимодействующих с металл-индикаторами, применяют титрование заместителя: к анализируемому раствору прибавляют в избытке точный объём стандартного раствора комплексоната другого металла, образующего менее устойчивые комплексные соединения, чем определяемый катион; при этом вытесняются в эквивалентном количестве катионы, которые оттитровывают стандартным раствором трилона Б в присутствии металлоиндикатора. Концентрацию ионов, не взаимодействующих с комплексонами, устанавливают косвенным методом; например, при определении анионов их сначала осаждают стандартным раствором подходящего катиона, избыток которого оттитровывают раствором трилона Б. В классе комплексонов ведутся активные поиски новых лекарственных и диагностических средств. Установлена их способность проникать сквозь клеточные мембраны, проявлять функции биокатализаторов, имитировать функции некоторых ферментов и т.п. На основе комплексонов изготовлены регуляторы минерального обмена, бактерицидные и антивирусные препараты, противоаллергенные вещества, диагностические препараты и т.п. Простой перечень используемых препаратов составил бы солидный список (см. препараты группы комплексонов в справочниках для врачей). Можно назвать, например, ксидифон ‑ дикалийдинатриевую соль оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ). Этот препарат прошёл клинические испытания и разрешён к применению при лечении мочекаменной болезни, отложения солей, заболеваниях почек, спазмах гладких мышц и т.д. жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|