Сущность метода комплексонометрического титрования

В.В. Чупак-Белоусов указывает, что «комплексонометрическое титрование основано на реакции комплексообразования катионов металлов с комплексонами — аминополикарбоновыми кислотами и их солями, образующиеся комплексные соединения называют комплексонатами» [16, С.62].

Другими словами, комплексономeтрия (хелатометрия), титриметрический метод анализа, основанный на образовании прочных внутрикомплексных соединений (хелатов) между катионами металлов и комплексонами. Наиболее часто применяют иминодиуксусную, нитрилотриуксусную (комплексон I) и этилендиаминтетрауксусную (комплексон II, Трилон-А) кислоты, динатриевую соль последней (комплексов III, ЭДТА, Трилон-Б), а также 1,2-диаминоциклогексантетрауксусную кислоту (комплексон IV). Широкое использование комплексонов II и III обусловлено тем, что их реакции с катионами металлов протекают полно и в соответствии со стехиометрией, их растворы устойчивы при хранении; эти реагенты доступны и можно получить их препараты высокой чистоты. Конечную точку титрования устанавливают визуально по изменению окраски комплексонометрических индикаторов (металлоиндикаторов), а также потенциометрически, фотометрически, амперометрически или другими методами.

Комплексоны — неизбирательные реагенты. Селективность повышают различными приемами: уменьшением рН среды, выделением (осаждением, экстракцией) определяемого иона, маскированием, изменением степени окисления катиона и т. д. При титровании в кислой среде условная константа устойчивости комплексоната определяемого иона должна быть больше 108. Титрованию не мешают ионы, условная константа устойчивости комплексонатов которых на 6 и более порядков меньше. Многообразие приемов Комплексонометрия дает возможность определять практически все катионы и анионы. Метод широко применяют при анализе природных и промышленных объектов. По правильности и воспроизводимости комплексонометрия несколько уступает гравиметрии, но значительно превосходит ее по экспрессности. В зависимости от способа индикации конечной точки можно титровать растворы исследуемого вещества с концентрацией 10−4-10−1 М.

Принцип комплексометрического титрования сводится к следующему. «К исследуемому раствору, содержащему определяемый катион при строго определенном значении рН прибавляют небольшое количество соответствующего индикатора, при этом образуется хорошо растворимое в воде окрашенное комплексное соединение индикатора с ионом определяемого металла» [5, С.202]. При титровании трилоном Б комплекс «разрушается и образуется более прочный, бесцветный, комплекс иона металла с трилоном Б; выделяется анион индикатора, который окрашивает раствор в другой цвет, присущий свободному индикатору при данном значении рН» [16, С.64].

Комплексометрическое титрование осуществляется двумя способами: методом прямого титрования и обратного.

Большинство катионов определяется в щелочной среде методом прямого титрования.

Метод обратного титрования применяется в тех случаях, когда «определяемые катионы осаждаются аммиаком (составной частью аммиачного буферного раствора), либо когда ионы металла, например алюминия, реагируют с трилоном Б очень медленно» [4, С.96]; «к раствору определяемой соли добавляют определенное количество трилона Б в избытке, который оттитровывают раствором какой-либо соли, чаще всего Zn2+, Mg2+, при определенном индикаторе и значении рН» [5, С.201].

В эквивалентной точке цвет раствора изменяется от цвета свободного индикатора до цвета его комплекса с катионом металла той соли, раствором которой оттитровывается избыток трилона Б.

При комплексометрическом титровании должны соблюдаться следующие условия:

• 1. «В точке эквивалентности катион металла практически должен быть полностью связан в комплекс с трилоном Б;
• 2. Комплекс трилона Б с определяемым катионом должен быть прочнее комплекса индикатора с этим же катионом» [4, С.97].

Комплексонометрию используют для количественного определения неорганических фармакопейных препаратов магния (магния оксид, магния сульфат, магния карбонат основной); цинка (цинка оксид, цинка сульфат); свинца (свинца оксид); кальция (кальция хлорид); висмута (висмута нитрат основной). Кальциевые соли органических кислот, растворимые в воде (кальция лактат, кальция глюконат, кальция пангамат, кальция пантотенат), определяют так же, как и кальция хлорид. Нерастворимый в воде бепаск (n-бензоиламиносалицилат кальция) предварительно минерализиуют прокаливанием до образования оксида кальция, а затем растворяют в соляной кислоте и титруют раствором трилона Б.

Комплексонометрию применяют и для количественного анализа органических и элементорганических соединений, в том числе и лекарственных веществ. Ряд методик основан на образовании комплексных соединений с ионами меди (II), цинка, свинца и др. (избыток которых титруют трилоном Б). Аналогичным образом выполняют определение после осаждения препарата в виде соли.