Введение

ВВЕДЕНИЕ

В основе большинства реакций в аналитической химии лежит образование различных комплексных соединений, физические и химические свойства которых используются для целей анализа. Лабораторные работы первого круга основаны на применении реакций комплексообразования в титриметрических методах анализа: комплексонометрии.

Цели лабораторных работ:

1).  ознакомление с различными методами комплексонометрического определения содержания ионов металлов в водных растворах;

2).  применение различных методов титрования: прямого, обратного, косвенного, в комплексонометрическом определении.

Задачи лабораторных работ:

1).  освоение методик комплексонометрического определения ионов металлов в водных растворах с целью их практического применения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ ОБРАТНЫМ ТИТРОВАНИЕМ РАСТВОРОМ ЦИНКА
С КСИЛЕНОЛОВЫМ ОРАНЖЕВЫМ

Определение алюминия в слабокислых растворах затрудняется тем, что весьма устойчивые аква - и оксикомплексы алюминия чрезвычайно медленно взаимодействуют с ЭДТА. К достаточному повышению скорости взаимодействия приводит нагревание раствора до кипения. При рН < 3 подавляется образование гидроксокомплексов, но эффективная константа комплексообразования в этих условиях слишком мала для проведения прямого титрования, поэтому определение алюминия в большинстве случаев проводят методом обратного титрования. В этих целях можно использовать титрованные растворы свинца или цинка с индикатором ксиленоловым оранжевым (КО).

Диапазон определений: методика предназначена для комплексонометрического определения содержания алюминия в интервале концентраций 10-100 мг Al на 100 см3 раствора при рН исследуемого раствора 5-6.

Реактивы: раствор ЭДТА с молярной концентрацией 0,1 моль/дм3; раствор HCl с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/дм3; насыщенный раствор CH3COONa; раствор ZnSO4 с молярной концентрацией 0,1 моль/дм3; индикатор КО (1 г ксиленолового оранжевого растирают с 99 г нитрата калия KNO3 марки ч. д.а.).

Посуда. Колбы конические (250 см3). Пипетка (100,0 см3, 25,0 и 2,0 см3). Бюретка (25 см3). Штатив для титрования. Стаканы (50, 100 см3). Воронка.

Оборудование: водяная баня, плитка электрическая.

Методика определения. К 100,0 см3 раствора пробы добавляют 25,0 см3 раствора ЭДТА и 2 см3 1 н. раствора HCl, нагревают раствор до кипения и оставляют стоять на кипящей бане на 10 мин. После охлаждения устанавливают насыщенным раствором ацетата натрия рН = 5,6. Затем к анализируемому раствору добавляют 30-50 мг индикаторной смеси и титруют раствором цинка до изменения окраски с желтой на красную.

Добившись изменения окраски раствора от одной капли раствора сульфата цинка, сделайте отсчет по бюретке и запишите данные. Проведите два параллельных опыта до получения сходимых результатов[1].

После выполнения работы в рабочем журнале запишите проделанные вами операции. Все полученные данные занесите в таблицу. Результаты определения представьте в виде молярной и массовой концентрации раствора соли алюминия.

Таблица 1. Определение концентрации раствора соли алюминия

№ опыта	C(ЭДТА), моль/см3	C(ZnSO4), моль/см3	Объем аликвоты, см3	Результаты титрования, см3	Расхождение между параллел. измерениями	Результаты определения
Факт-е	Допуст-е	моль/дм3	мг/дм3
1				V1 =			X1 =	X1 =
2				V2 =			X2 =	X2 =
							Xср =	Xср =

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БАРИЯ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИМ ТИТРОВАНИЕМ РАСТВОРОМ ЭДТА С КАЛЬЦЕИНОМ

При прямом титровании раствора соли бария с ЭХЧ-Т конечную точку титрования установить довольно трудно, поэтому при определении концентрации ионов бария в растворе рекомендуется использовать обратное титрование или титрование заместителя. Однако даже при использовании этих методов изменение окраски в конечной точке титрования (к. т.т.) остается сравнительно нечетким. Гораздо более четкое изменение окраски в к. т.т. достигается при использовании других металлохромных индикаторов, таких, как металлфталеин (фталеинпурпуровый), кальцеин (флуорексон, флуоресцеинкомплексон) или тимолфталексон.

Диапазон определений: методика предназначена для комплексонометрического определения содержания бария до 10 мг в 100 см3 раствора при рН исследуемого раствора ~ 12.

Реактивы: раствор ЭДТА с молярной концентрацией 0,01 моль/дм3; раствор KOH с молярной концентрацией эквивалента 5 моль/дм3; смешанный индикатор (0,2 г кальциена и 0,12 г тимолового голубого растирают с 20 г KNO3 марки ч. д.а.).

Посуда. Колбы конические (250 см3). Пипетка (100,0 и 5,0 см3). Бюретка (25 см3). Штатив для титрования. Стаканы (50, 100 см3). Воронка.

Методика определения. К 100,0 см3 нейтрального или слабокислого раствора пробы добавляют 3,0 см3 5 н. раствора КОН и смешанного индикатора на кончике микрошпателя. Раствор титруют раствором ЭДТА до исчезновения желто-зеленой флуоресцирующей окраски и появления фиолетового окрашивания.

Добившись изменения окраски раствора от одной капли раствора ЭДТА, сделайте отсчет по бюретке и запишите данные. Проведите два параллельных опыта до получения сходимых результатов.

После выполнения работы в рабочем журнале запишите проделанные вами операции. Все полученные данные занесите в таблицу. Результаты определения представьте в виде молярной и массовой концентрации раствора соли бария.

Таблица 1. Определение концентрации раствора соли бария

№ опыта	C(ЭДТА), моль/см3	Объем аликвоты, см3	Результаты титрования, см3	Расхождение между параллел. измерениями	Результаты определения
Факт-е	Допуст-е	ммоль/дм3	мг/дм3
1			V1 =			X1 =	X1 =
2			V2 =			X2 =	X2 =
						Xср =	Xср =

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДИ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИМ ТИТРОВАНИЕМ РАСТВОРОМ ЭДТА И ИНДИКАТОРОМ ПАР

При титровании меди раствором ЭДТА в качестве индикатора обычно используют мурексид (наиболее резкое изменение окраски наблюдается при титровании при рН = 7-8) в среде водного раствора аммиака, необходимого для растворения образующегося гидроксида меди(II).

Более высокая селективность достигается при титровании водных растворов солей меди в слабокислой среде, при этом определению не мешают ионы щелочноземельных ионов. Очень резкое изменение окраски достигается при рН 5 и применении азокрасителей – пиридилазонафтола (ПАН) и пиридилазорезорцина (ПАР) в качестве индикаторов. Реакции обоих индикаторов с ионами металла одинаковы, но лучше использовать ПАР с связи с его лучшей растворимостью.

Диапазон определений: методика предназначена для комплексонометрического определения содержания меди(II) до 50 мг в 100 см3 раствора при рН исследуемого раствора ~ 4-5 (рН раствора можно контролировать с помощью рН-метра).

Реактивы: раствор ЭДТА с молярной концентрацией 0,1 моль/дм3; раствор HCl с процентной концентраций 25%; раствор ПАР, 0,1%-водный раствор; ацетат аммония CH3COONH4, кристаллический.

Посуда. Колбы конические (250 см3). Пипетка (100,0 и 1,0 см3). Бюретка (25 см3). Штатив для титрования. Стаканы (50, 100 см3). Воронка.

Оборудование: весы технохимические.

Методика определения. К 100,0 см3 нейтрального или слабокислого раствора пробы добавляют 0,5 см3 25%-го раствора HCl, 2 г ацетата аммония и 0,5 см3 раствора ПАР. Раствор титруют раствором ЭДТА до перехода окраски от желто-красной через фиолетовую к зеленой. В конце титрования раствора ЭДТА необходимо добавлять медленно.

Добившись изменения окраски раствора от одной капли раствора ЭДТА, сделайте отсчет по бюретке и запишите данные. Проведите два параллельных опыта до получения сходимых результатов.

После выполнения работы в рабочем журнале запишите проделанные вами операции. Все полученные данные занесите в таблицу. Результаты определения представьте в виде молярной и массовой концентрации раствора соли меди(II).

Таблица 1. Определение концентрации раствора соли меди(II)

№ опыта	C(ЭДТА), моль/см3	Объем аликвоты, см3	Результаты титрования, см3	Расхождение между параллел. измерениями	Результаты определения
Факт-е	Допуст-е	ммоль/дм3	мг/дм3
1			V1 =			X1 =	X1 =
2			V2 =			X2 =	X2 =
						Xср =	Xср =

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИКЕЛЯ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИМ ТИТРОВАНИЕМ РАСТВОРОМ ЭДТА С МУРЕКСИДОМ

Никель, так же как кобальт и медь, можно определить прямым титрованием с мурексидом в качестве индикатора. Титрование растворов можно проводить при рН > 7, однако, наиболее четкое изменение окраски в точке эквивалентности происходит только в сильнощелочной среде. Вблизи точки эквивалентности не следует проводить титрование слишком быстро, так как скорость реакции не очень большая. Определение никеля можно проводить в отличие от меди и кобальта в присутствии большого количества аммиака.

Диапазон определений: методика предназначена для комплексонометрического определения содержания меди(II) до 15 мг в 100 см3 раствора при рН исследуемого раствора
~ 10-12.

Реактивы: раствор ЭДТА с молярной концентрацией 0,01 моль/дм3; раствор NH4Cl с молярной концентрацией 1 моль/дм3; 25%-й раствор аммиака; мурексид, насыщенный раствор, свежеприготовленный; метиловый красный, раствор.

Посуда. Колбы конические (250 см3). Пипетка (25,0 и 5,0 см3). Бюретка (25 см3). Штатив для титрования. Стаканы (50, 100 см3). Воронка.

Оборудование: водяная баня, плитка электрическая.

Методика определения. 25,0 см3 кислого раствора пробы нейтрализуют раствором NaOH или NH3 по метиловому красному (небольшое количество этого индикатора не мешает последующему определению никеля) и доводят объем раствора до ~ 100 см3. Далее к раствору добавляют 5,0 см3 1 М раствора хлорида аммония, раствор индикатора и концентрированный раствор аммиака до появления желтой окраски (сначала раствор приобретает оранжевую окраску и только затем – желтую). Далее раствор нагревают до ~ 40°С и титруют 0,01 М раствором ЭДТА до резкого изменения окраски с желтой на фиолетово-голубую. Если при титровании окраска сменилась на оранжевую, то добавляют несколько капель концентрированного раствора аммиака и продолжают титрование. Непосредственно перед конечной точкой титрования из-за низкой скорости образования комплекса никеля титрование проводят медленно.

Добившись изменения окраски раствора от одной капли раствора ЭДТА, сделайте отсчет по бюретке и запишите данные. Проведите два параллельных опыта до получения сходимых результатов.

После выполнения работы в рабочем журнале запишите проделанные вами операции. Все полученные данные занесите в таблицу. Результаты определения представьте в виде молярной и массовой концентрации раствора соли никеля(II).

Таблица 1. Определение концентрации раствора соли никеля(II)

№ опыта	C(ЭДТА), моль/см3	Объем аликвоты, см3	Результаты титрования, см3	Расхождение между параллел. измерениями	Результаты определения
Факт-е	Допуст-е	ммоль/дм3	мг/дм3
1			V1 =			X1 =	X1 =
2			V2 =			X2 =	X2 =
						Xср =	Xср =

[1] Сходимыми считаются результаты титрования, отличающиеся друг от друга не более чем на величину цены деления бюретки (как правило, это 0,05 см3 или 0,1 см3 в зависимости от типа бюретки). Если результаты титрования отличаются более чем на величину цены деления бюретки, то оба результата отбрасываются и титрование повторяются заново.