Определение общей жесткости воды (комплексонометрия)

Лабораторная работа №6

Комплексонометрия – метод объемного анализа, в основе которого лежат реакции комплексообразбвания. В качестве рабочего раствора (титранта) используется раствор хелатообразующего лиганда – комплексона, который в присутствии аммиачной буферной смеси образует с катионами металлов комплексные соединения в анализируемом растворе. Самый распространенный комплексон, который используется в аналитической практике – комплексон III, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (см. лекционный материал), раствор которого называют трилон Б. условное обозначение Na₂H₂Y.

Определение общей жесткости воды, обусловленное присутствием в ней ионов Са²⁺ и Mg²⁺, основано на реакции: H₂Y^2- + Me²⁺(Ca²⁺,Mg²⁺) 1 MeY^2- + 2H⁺

Структура комплексного соединения MeY²:

Очевидно, что образование хелата сопровождается обменной реакцией между двумя протонами двух карбоксильных групп на ион Ме²⁺. Следовательно число эквивалентности (Z) равно 2 для трилона Б и для иона металла. В присутствии аммиачной буферной смеси не происходит подкисление раствора выделяемыми протонами Н⁺.

Жесткость воды (Ж) выражается количеством миллимоль – эквивалентов ионов кальция и магния в литре исследуемого раствора:

Жесткость (Ж)

Санитарная норма - Ж<7 ммоль/л; мягкая вода - Ж<2 ммоль/л.

В точке эквивалентности выполняется закон эквивалентов: ;

с учетом концентрации стандартного раствора и его объема израсходованного на титрование:

, откуда

Титрование выполняют в присутствии аммонийного (аммиачного) буферного раствора. Точку конца титрования определяют с помощью металлоорганических индикаторов (металлохромных индикаторов), которые образуют с определяемыми катионами при тех же условиях окрашенные комплексные соединения, менее устойчивые, чем комплексы с титрантом трилоном Б.

В точке эквивалентности комплекс металла с индикатором разрушается, т.к. образуется более устойчивый комплекс катиона металла с трилоном Б, и индикатор выделяется в раствор, что приводит к резкому изменению окраски раствора: раствор приобретает окраску, обусловленную свободным индикатором.

При определении жесткости воды используют индикатор эриохром черный – Т (ЭХЧ-Т) – это сложная трехосновная органическая кислота, которая в зависимости от рН раствора образует по-разному окрашенные ионы:

H₃Ind H₂Ind^- HInd^2- Ind^3-

pH 6,3 6,3-11,2 >11,2

красный синий желтый