Материал: 910

Окончание табл. 1

1.2. Построение кривой комплексонометрического титрования

Задание 2. Рассчитать и построить кривую комплексонометрического титрования, оценить влияние побочных реакций на устойчивость комплексного соединения металла с титрантом, сделать вывод о точности метода. Данные для расчетов по вариантам приведены в табл. 2.

Для поддержания постоянной кислотности среды при определении ионов металлов в кислой среде используют ацетатный, цитратный или тартратный буферные растворы, в щелочной среде – аммиачный буферный раствор. В табл. 2 использованы сокращенные формы записи этих буферных растворов. Концентрацию комплексообразователей, входящих в состав буферных растворов, следует принять равной 0,1 моль/дм3. Показатели констант нестойкости – это отрицательные логарифмы констант нестойкости комплексных соединений иона металла с трилоном Б ( pKМеY = -lgKMeY) и комплексных соединений иона металла с буферным раствором (К1 – К6). Для расчета индекса крутизны кривой титрования считать объем аликвоты раствора соли металла равным 10 см3 (VМе = 10 см3). Объем титранта в точке эквивалентности вычислить на основе закона эквивалентов.

5

Для выполнения задания 1 необходимо вычислить значение рН, а для выполнения задания 2 – значения рМ для степени оттитрованности f = 0; 0,500; 0,900; 0,990; 0,999; 1,000; 1,001; 1,010; 1,100; 1,500. Для вы-

бора индикатора в первом задании следует воспользоваться прил. 1.

В задании 2 необходимо учесть долю непротонированного трилона Б (αY), значения которой приводятся в прил. 2. В тех случаях, когда ион металла образует комплексное соединение с буферным раствором, необходимо вычислить долю незакомплексованного металла. После этого требуется вычислить условную константу нестойкости комплекса металла с титрантом и оценить влияние побочных реакций на устойчивость комплекса.

Для оценки точности метода в каждом задании необходимо вычислить индекс крутизны кривой титрования.

После выполнения всех вычислений необходимо на миллиметровой бумаге построить кривую титрования по полученным в ходе расчетов данным. Допускается построение кривой титрования в электронном виде (Excel) с обязательным указанием по осям координат масштаба.

После выполнения каждого задания необходимо сформулировать вывод, в котором должны быть отражены ответы на следующие вопросы:

-симметрична ли кривая титрования относительно точки эквивалентности и почему так происходит?

-смещена ли точка эквивалентности относительно точки нейтральности (только для первого задания)?

-достаточен ли скачок титрования для точного определения концентрации анализируемого компонента?

-какое значение принимает индекс крутизны кривой титрования?

-как влияют побочные реакции на возможность точного определения анализируемого компонента?

7

2. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ

Все формулы приводятся без поправки на разбавление в процессе титрования.

Условные обозначения:

С0 – исходная концентрация кислоты или основания; СТ – концентрация титранта;

f – степень оттитрованности;

КW – константа ионизации воды, при 295 К равна 10-14; КА – константа ионизации слабой кислоты; КВ – константа ионизации слабого основания;

[M] – концентрация незакомплексованного металла; αМе – доля незакомплексованного металла; С0,Ме – исходная концентрация металла;

[ML], [ML2] и т.п. – концентрации комплексных соединений иона металла с компонентами буферного раствора;

К0Н – термодинамическая константа нестойкости комплексного соединения иона металла с трилоном Б;

[L] – концентрация компонента буферного раствора, образующего комплексное соединение с ионом металла;

К1 – К6 – константы нестойкости комплексных соединений иона металла с компонентами буферного раствора;

К/Н – условная константа нестойкости комплексного соединения иона металла с трилоном Б;

αY – доля непротонированного трилона Б.

Для расчета кривой титрования сильной кислоты сильным основанием используют следующие формулы:

• до точки эквивалентности при 0 < f < 1

рН = − lgC0 – lg(1 – f);

• в точке эквивалентности f = 1

рН = 12 KW ;

• после точки эквивалентности f > 1

pH = pKW +lgCT +lg( f −1) .

Для расчета кривой титрования слабой кислоты сильным основанием используют формулы:

– до точки эквивалентности

8

при f = 0 pH = 12 (pKA −lgC0 );

при 0 < f < 1 pH = pKA +lg1−f f ;

– в точке эквивалентности f = 1

pH = 12 (pKW +pKA +lgC0 ) ;

– после точки эквивалентности f > 1

pH = pKW +lgCT +lg( f −1) .

Для расчета кривой титрования слабого основания сильной кислотой используют формулы:

♦ в начальный момент времени при f = 0 pH = pKW − 12 (pKB −lgC0 );

♦ до точки эквивалентности 0 < f < 1

pH = pKW −pKB −lg1−f f ;

♦ в точке эквивалентности f = 1

pH = 12 (pKW −lgC0 −pKB ) ;

♦ после точки эквивалентности f > 1

pH =−lgCT −lg( f −1).

Для расчета кривой комплексонометрического титрования

используют следующие формулы:

– до точки эквивалентности 0 < f < 1

pM = −lgC0,Me −lgαMe −lg(1− f );

при этом доля незакомплексованного металла вычисляется по формуле

αMe =1+ ∑n1[L]i ;

i=1 Ki

–в точке эквивалентности f = 1

9