Использование реакций комплексообразования в аналитической химии

 

Реакции комплексообразования широко используются в аналитической химии с различными целями:

1) для обнаружения [3];

2) для разделения и маскирования [3];

3) для определения. На использовании реакций комплексообразования основаны следующие методы количественного химического анализа:

§ гравиметрический метод осаждения (если комплексное соединение является малорастворимым) [4];

§ комплексометрическое титрование [4];

§ косвенные методы определения в кислотно-оснóвном и окислительно-восстановительном титровании [4];

4) для растворения твердых проб [3];

5) для изменения кислотно-оснóвных свойств системы. Например, слабую борную кислоту H₃BO₃ (pK ₁ = 9,15; pK ₂ = 12,74; pK ₃ = 13,80) невозможно определить методом кислотно-оснóвного титрования, поскольку при таких значениях pK_а скачок на кривой титрования отсутствует. Однако H₃BO₃ может образовывать более сильные комплексные кислоты с рядом многоатомных спиртов (этиленгликоль, глицерин, маннит и др.). Поэтому до титрования в раствор вводят многоатомный спирт. При этом протекает реакция (на примере этиленгликоля):

 

СН₂ – ОН НО ОН НО – СН₂

| + В + | →

СН₂ – ОН ОН НО – СН₂

 

СН₂ – О О – СН₂ –

→ | В | Н⁺ + 3Н₂О

СН₂ – О О – СН₂

 

 

Образовавшаяся комплексная кислота Н[В(С₂Н₄О₂)₂] имеет р K_а = 4,48, поэтому при титровании ее раствором щелочи:

Н[В(С₂Н₄О₂)₂] + NaOH = Na[В(С₂Н₄О₂)₂] + H₂O

получается явно выраженный скачок на кривой титрования. Во многих методиках определения борной кислоты используют маннит – шестиатомный спирт, изомер сорбита;

6) для изменения окислительно-восстановительных свойств системы. Как показано в разделе 4, связывание в комплекс окисленной или восстановленной форм всегда вызывает изменение потенциала.

Константа устойчивости K _уст. – основная характеристика комплексного соединения, численное значение которой необходимо для решения многих химико-аналитических задач:

1) расчет равновесных концентраций ионов в растворах комплексных соединений (см. пример 20);

2) расчет сложных равновесий в многокомпонентных растворах:

- расчет растворимости малорастворимого электролита, если один из ионов одновременно участвует в реакции комплексообразования;

- расчет окислительно-восстановительного потенциала, если один из компонентов сопряженной окислительно-восстановительной пары одновременно участвует в реакции комплексообразования (см. пример 19);

3) расчет кривых комплексометрического титрования;

4) выбор маскирующего агента для конкретного иона [2, с. 65, пример 11];

5) оценка возможности обнаружения или количественного определения конкретного иона с использованием реакций комплексообразования [2, с. 65, пример 12];

6) прогнозирование возможности титрования ионов-комплексообра-зователей или ионов-лигандов [2, с. 65, пример 12];

7) расчет индикаторных ошибок комплексонометрического титрования (по значениям K _уст. комплексонатов металлов).