КР-2068029-280202-024-08-ПЗ (1093995), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Физико-химические методы установления точки эквивалентности в комплексонометрии[3]

Различные физико-химические методы обычно используют для установления оптимальных условий титрования. Кроме того, с помощью физико-химических методов можно проводить определения элементов, для которых еще не найдены цветные индикаторы. Потенциометрическое титрование комплексоном выполняют с помощью ионоселективных электродов или используют инертные электроды из благородных металлов, реагирующие на изменения окислительно-восстановительного потенциала системы. С помощью биметаллической пары электродов платина-вольфрам можно титриметрически определить свинец, медь, цинк, никель, кадмий и другие элементы. Широко применяют амперометрическое титрование ЭДТА для определения никеля, цинка, кадмия, свинца. Используют кондуктометрическое, фотометрическое, термометрическое и другие виды титрования комплексоном с физико-химической индикацией точки эквивалентности.

2.3 Расчет кривой титрования методом комплексонометрии

Оценить возможность титриметрического определения и построить кривую титрования для следующих данных 0,05М ZnCl₂ 0,025M Na₂H₂Y, pH=9, концентрация аммиака 0,1 моль/л.

Запишем уравнение титриметрической реакции:

Zn²⁺+ H₂Y^2-→ZnY^2-+2H⁺

Расчет кривой титрования сводится к расчету показательной концентрации Zn²⁺ в зависимости от объема титранта. Устойчивость ZnY^2- зависит от кислотности среды (чем выше кислотность, тем ниже устойчивость), в связи с этим для связывания ионов водорода, количественное определение ZnCl₂ проводят в среде аммонийного буфера.

Рассчитаем объем титранта по закону эквивалентов:

(1)

откуда

(2)

Наличие иона Н⁺ в среде, где присутствует трилон В, приводит к протеканию следующих конкурирующих реакций:

Y^4-+H⁺  HY^3-, = K₄;

HY^3-+H⁺  H₂Y^2-, = K₃;

H₂Y^2-+H⁺  H₃Y^-, = K₂;

H₃Y^-+H⁺  H₄Y, = K₁;

где K₁, K₂, K₃, K₄ – константы ступенчатой диссоциации H₄Y (K₁=1,0^.10^-2, K₂=2,1^.10^-3, K₃=6,9^.10^-7, K₄=5,5^.10^-11)[5].

Рассчитаем условную константу устойчивости, которая выражает прочность комплексов цинка с трилоном В:

(3)

Рассчитаем коэффициенты конкурирующих реакций:

(4)

Zn²⁺ участвует также в конкурирующих реакциях образования комплексных соединений с аммиаком NH₃ в соответствии со следующими уравнениями реакций:

Zn²⁺+NH₃ Cu(NH₃)²⁺,

Zn²⁺+2NH₃ Cu(NH₃)₂²⁺,

Zn²⁺+3NH₃ Cu(NH₃)₃²⁺,

Zn²⁺+4NH₃ Cu(NH₃)₄²⁺,

(5)

По данным литературного источника[5]

Подставив, выражения (4) и (5) в уравнение константы устойчивости (3) получим:

1. до начала титрования, в отсутствии конкурирующих реакций с участием цинка, концентрация ионов Zn²⁺ равна концентрации соли ZnCl₂

ZnCl₂ →Zn²⁺+2Cl^-

[Zn²⁺]=C =0.05 моль/л

2)до точки эквивалентности величина pZn определяется концентрацией неоттитрованного иона цинка уравнение (а), так диссоциацией комплексоната, образующегося по уравнению(б) при избытке ионов цинка можно пренебречь.

а)Zn²⁺+H₂Y^2-→ ZnY^2-+2H⁺

б)ZnY^2- ↔Zn²⁺+Y^4-.

_дис.

(6)

Проведем расчет для точек

3) В точке эквивалентности расчет концентрации ионов Zn²⁺ проводится с учетом уравнения реакции диссоциации комплекса:

ZnY^2-↔Zn²⁺+Y^4-

Данное равновесие количественно описывается константой:

(7)

[Zn²⁺] = [Y^4-] = x,

[ZnY^2-] = [ZnCl₂],

,

,

,

[Zn²⁺] = 1,8 ∙ 10^-5

pZn = 4.7

4)после точки эквивалентности концентрация комплексоната металла остается постоянной

Концентрация ионов лиганда определяется избытком добавленного титранта:

(8)

(9)

откуда :

Для найденных значений [Zn²] и [Y^4-] вычисляются значения pZn²⁺ и pY^4- и строится кривая титрования в координатах pZn²⁺- V_{титранта}. Проводится анализ кривой титрования, рассчитывается скачок титрования, выбирается индикатор.

В таблице 1 представлены данные расчета изменений концентрации ионов определяемого вещества и титранта в зависимости от объема добавляемого титранта (при условии что объем раствора в процессе титрования не изменяется).

Таблица 1-Изменение pZn при титровании трилоном Б.

Проанализируем полученную кривую. Как видно, в области точки эквивалентности происходит резкое изменение концентрации ионов цинка, которое можно отметить с помощью соответствующего индикатора. Скачок титрования составляет pZn²⁺=6.5-3,6=2,9, то есть величину достаточную для фиксирования точки эквивалентности. На основании этого можно сделать вывод о возможности комплексонометрического определения цинка в области заданных концентраций.

Индикаторами в комплексонометрии являются металлоидикаторы , образующие с ионами металлов интенсивно окрашенные соединения, константы устойчивости которых, однако, ниже чем константы бесцветных комплексов трилона Б с ионами металлов[3].

В данном случае индикатором является 0,1% водный раствор

кислотный хром синий К[5], обеспечивающий переход окраски из розовой в серо-голубую. Условия титрования для этого индикатора полностью совпадают с условиями титрования представленными в задаче.

2.4 Определение анионного состава сточных вод

В подавляющем большинстве случаев солевой состав природных вод определяется катионами Са²⁺, Мg²⁺, Nа⁺, К⁺ и анионами НСO₃^-, Сl^- , SO₄^2-. Эти ионы называются главными ионами воды или макрокомпонентами; они определяют химический тип воды. Остальные ионы присутствуют в значительно меньших количествах и называются микрокомпонентами; они не определяют химический тип воды.

По преобладающему аниону воды делятся на три класса: гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. Воды каждого класса делятся, в свою очередь, по преобладающему катиону на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую.

В природных водах присутствуют также растворенные газы. В основном это газы, которые диффундируют в воды из атмосферы воздуха, такие как кислород, углекислый газ, азот. Но в то же время в подземных водах или водах нецентрализованных источников водоснабжения, в минеральных и термальных водах могут присутствовать сероводород, радиоактивный газ радон, а также инертные и другие газы.

Существует несколько методов определения анионного состава воды.

Метод комплексонометрического титрования[3]

Определение многих анионов основано на осаждении их малорастворимых соединений титрованным раствором какого-либо катиона, избыток которого затем оттитровывается ЭДТА. Сульфат по этой методике определяют осаждением BaSO₄ хлоридом бария и последующим комплексонометрическим титрованием избытка ионов Ba²⁺ по специальной методике. Фосфат осаждают в виде MgNH₄PO₄ и оставшееся в растворе количество магния определяют комплексонометрически.

Характеристики

Список файлов курсовой работы