Индикаторы комплексонометрии.

Состав и устойчивость комплексонатов металлов.

Анион Y^4- — максимально гексадентатный лиганд. Координационные связи образуются за счет двух атомов азота и четырех атомов кислорода всех депротонированных карбоксильных групп.

Как уже отмечалось выше, обычно состав эдетеатов металлов соответствует мольному отношению металл:лиганд, равному 1:1 комплексы
мономерны (встречаются лишь очень редкие исключения). В водном растворе доминирует форма H₂Y^2-. В таком случае реакции комплексообразования протекают по схеме:

M⁺ + H₂Y^2- = MY^3- +2H⁺

M2⁺ + H₂Y^2- = MY^2- + 2H⁺

M3⁺ + H₂Y^2- = MY^- + 2H⁺

M4⁺ + H₂Y^2- = MY + 2H⁺

Возможно также образование комплексов, содержащих H₃Y^-. Одна­ко комплексонаты металлов, содержащие H₃Y^-, значительно менее ус­тойчивы, чем комплексонаты, включающие Y^4-.

Комплексонаты — весьма устойчивые соединения. Величина константы устойчивости комплексоната зависит от:

Ø приро­ды катиона металла

Ø его заряда

Ø состава комплекса

Ø температуры.

Катионы щелочных металлов образуют малостойкие эдетеаты, как с Y^4-, так и с H₃Y^-. Поэтому щелочные металлы методом комплексонометрического титрования не определяют.

Двух-, трех- и четырехзарядные катионы металлов образуют весьма стабильные комплексонаты; поэтому катионы таких металлов определя­ют комплексонометрически. При этом катионы металлов, которые обра­зуют высокоустойчивые эдетеаты, можно оттитровывать в кислой среде. Катионы металлов, дающие менее стойкие эдетеаты (lgβ ≈ 9—12), опре­деляют комплексонометрически в щелочной среде.

Для визуальной индикации КТТ применяют 2 типа индикаторов.

К первому типу индикаторов относятся бесцветные органические вещества, образующие с катионами определяемых металлов окрашенные комплексы. К числу таких индикаторов относятся салициловая, сульфо-салициловая кислоты, тайрон, гидроксамовые кислоты, тиокарбамид и некоторые другие. Индикаторы этого типа применяют в комплексонометрии сравнительно редко.

Ко второму типу индикаторов, наиболее часто применяемых в комплексонометрии, относятся металлохромные индикаторы (иногда их называют металоиндикаторами), представляющие собой органические красители, имеющие собственные хромофорные группы, способные об­ратимо изменять окраску при образовании комплексов с катионами ме­таллов. Другими словами, металлохромные индикаторы — это слабые протолиты, обратимо образующие с катионами определяемых металлов интенсивно окрашенные комплексы, причем цвет комплексов отличается от цвета свободного индикатора.

Необходимое условие использования металлохромного индикатора заключается в том, что комплекс MInd должен быть менее устойчив, чем комплекс MY^2-. При добавлении Ind к исходному раствору, содержащему определяемый катион М²⁺, Ind образует с ним комплекс MInd. Вблизи ТЭ, когда оттитрованы все катионы М²⁺, прибавляемый титрант взаимодействует с комплексом MInd, разрушая его:

MInd + H₂Y^2- = MY^2- + Ind^2- + 2H⁺

цвет II цвет I

Выделяющиеся анионы Ind^2- окрашивают титруемый раствор в цвет I;
на этом титрование заканчивают.

Таким образом, по достижении ТЭ происходит изменение окраски раствора:

цвет II → цвет I