Hoofdstuk 12 - Complexometrische titraties

6,572 views

Published on

Deze presentatie wordt gebruikt tijdens het hoorcollege Niet Instrumentele Analytische Chemie zoals dit wordt gedoceerd aan het departement Gezondheidszorg en Technologie van de Katholieke Hogeschool Leuven.

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
6,572
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
46
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Hoofdstuk 12 - Complexometrische titraties

  1. 1. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 ChemieHoofdstuk 12Complexometrische titraties12.1 InleidingBij complexometrie worden stabiele complexen gevormd met de te bepalen metaalionen.Voorbeeld Triamminetrichlorocobalt(III)[CoCl3(NH3)3]Bron – The Red Book 2005 pagina 35 – IUPACCentraal metaalkation (M)elektronenacceptorNeutraal complex - ruimtelijk weergegevenLigandenelektronendonorenComplex = een verbinding met coördinatief covalente (of datieve) bindingen tussen een elektronenacceptor(het metaalion M) en elektronendonoren (liganden L).Coördinatiegetal = aantal gevormde bindingen tussen het metaalion (M) en de liganden LVoorbeelden [Ag(NH3)2]+Coördinatiegetal = 2Diaminezilver-ion[Fe(CN)6]4–Hexacyanoferraat(II)-ion Coördinatiegetal = 6Belangrijkste complexometrische titraties = titraties van metaalionen met complexonen waardoorchelaatverbindingen ontstaan = chelatometrische titraties of titraties volgens Schwarzenbach
  2. 2. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 ChemieMeest gebruikt complexon = ethyleen-diaminetetraazijnzuur (EDTA)12.2 AlgemeenhedenAminopolycarbonzuren vormen met metaalionen in water oplosbare stabiele chelaten.Chelaat = verbinding waarbij één ligand meerdere coördinatief covalente bindingen met het metaalion vormtTandigheid = het aantal datieve bindingen per ligand.→ polydentaat of een meertandig complexN CH2 CH2 NCH2CH2CH2CH2HOOCHOOCCOOHCOOHStructuurformuleEDTA wordt verkort voorgesteld door H4Y en wordt gekenmerkt door 4 Kz-waardenEDTA bezit vier elektronenrijke acetaatgroepen en twee stikstoffen met een vrij elektronenpaar.
  3. 3. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.2 Algemeenhedenn++n – 4Bron: D. Skoog, D. West & J. Holler, Cengage Learning, 8th edition (2003)Metaalion wordt in een driedimensioneel netwerk alscentraal element ingesloten.Octaëdrische structuur van een metaal/EDTA chelaat.EDTA kan met een centraal metaalion een hexadendaat chelaat vormen Coördinatiegetal = 6Dankzij de kooistructuur zal de complexometrische reactie altijd gebeuren volgens een 1:1 stoichiometrie.
  4. 4. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.2 AlgemeenhedenEDTA is commercieel verkrijgbaar als het dinatriumzout Na2H2Y·2H2O.Reacties met de verschillende metaalionen verlopen als volgtAlgemeenBesluit1 mol metaalionen reageert steeds met 1 mol EDTA-ionen onafhankelijk van de lading van het metaalion.Begrippen gramequivalent en normaliteit zijn hier niet nodig.Concentraties altijd in molariteit uitdrukken.
  5. 5. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 ChemieStabiliteit van het gevormde complexa) de pH12.2 AlgemeenhedenBij hoge pH (> 10) is Y4–de voornaamste componentHet gevormde complex zal bij een hoge pH stabieler zijn dan bij een lage pH.0,00,20,40,60,81,00 2 4 6 8 10 12 14pHα
  6. 6. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 ChemieBron: D. Skoog, D. West & J. Holler, Cengage Learning, 8th edition (2003)Illustratie uit “Fundamentals of Analytical Chemistry” van Skoog, West & HollerBij hoge pH (> 10) is Y4–de voornaamste componentHet gevormde complex zal bij een hoge pH stabieler zijn dan bij een lage pH.
  7. 7. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.2 Algemeenhedenb) de lading van het metaalionStabiliteit van het gevormde complexDe vorming van elk chelaat wordt gekenmerkt door een stabiliteitsconstante. Zie tabellenboekje pagina 8Algemene vormingsreactieStabiliteitsconstante• KMY↓ → stabiliteitcomplex↓• KMY↑ → stabiliteitcomplex↑• Lading van het metaalion ↑ → KMY↑VoorbeeldenNaY3–KMY = 5,0 x 101 Weinig stabiel → Niet bruikbaar voor een titratieEénwaardige metaalionen vormen met EDTA weinig stabiele complexenLiY3–KMY = 6,2 x 102AgY3–KMY = 2,1 x 102
  8. 8. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.2 Algemeenhedenb) de lading van het metaalionStabiliteit van het gevormde complexVoorbeeldenMgY2–KMY = 4,9 x 108Tweewaardige metaalionen vormen met EDTA relatief stabiele complexenCaY2–KMY = 5,0 x 1010Tireren bij hoge pH (> 10) → Y4–de voornaamste componentCuY2–KMY = 6,3 x 1018MnY2–KMY = 6,2 x 1013ZnY2–KMY = 3,2 x 1016FeY2–KMY = 2,1 x 1014Drie- en vierwaardige metaalionen vormen met EDTA zeer stabiele complexenTireren bij lage pH is mogelijkFeY–KMY = 1,3 x 1025ThY KMY = 1,6 x 1023AlY–KMY = 1,3 x 1016
  9. 9. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.2 AlgemeenhedenStabiliteitMY2– < StabiliteitMY– < StabiliteitMYBesluitenStabiliteit van het gevormde complexEDTA-titratiesMe2+→ pH > 10 KMY = kleinMe3+→ pH ~ 2Me4+→ pH <2 KMY = voldoende grootScheiding door een controle van de pH is mogelijk!Opmerking!H+-ionen komen vrij tijdens de titratie → pH↓In een gebufferd midden werken
  10. 10. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.3 Titratiecurvena. Voor het equivalentiepuntVoor reactie:Tijdens reactie:Na reactie:1 mmol 0,5 mmol - 0,5 mmol - 0,5 mmol + 0,5 mmol0,5 mmol 0,5 mmol∆pM nagaan ifv de toegevoegde hoeveelheid EDTA.De titratie van 10 ml Mg2+0,1 M met EDTA 0,1 MVoorbeeldReactievergelijkingStabiliteitsconstanteDe concentratie aan Mg2+is het vrije Mg2+in de oplossing.Mg-EDTA-complex is voldoende stabiel om Mg2+afkomstig van het chelaat te verwaarlozen.Voorbeeld van een berekening: pMg na toevoegen van 5 ml EDTA
  11. 11. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.3 TitratiecurvenDe titratie van 10 ml Mg2+0,1 M met EDTA 0,1 MVoorbeeldb. Op het equivalentiepunt - 10 ml EDTA toegevoegdEquivalente hoeveelheden Mg2+& EDTA hebben gereageerdVoor reactie:Tijdens reactie:Na reactie:1 mmol 1 mmol - (1 - x) mmol - (1 - x) mmol + (1 - x) mmolx mmol x mmol (1 - x) mmol[Mg2+] uit de KMY berekenen
  12. 12. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.3 TitratiecurvenDe titratie van 10 ml Mg2+0,1 M met EDTA 0,1 MVoorbeeldc. Na het equivalentiepunt - 10 ml EDTA toegevoegd[Mg2+] wordt bepaald door de dissociatie van het complex.Voorbeeld van een berekening: pMg na toevoegen van 11 ml EDTAVoor reactie:Tijdens reactie:Na reactie:1 mmol 1,1 mmol - (1 - x) mmol - (1 - x) mmol + (1 - x) mmolx mmol (0,1 + x) mmol (1 - x) mmol[Mg2+] uit de KMY berekenen
  13. 13. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie0,001,002,003,004,005,006,007,008,009,000 5 10 15Volume EDTA 0,1 M (ml)pMgSimulatie van de complexometrische titratiecurve van 10 ml Mg2+0,1 M met EDTA 0,01 M.12.3 TitratiecurvenEquivalentiepuntBesluit! Zeer scherpe ∆pMg rond het equivalentiepuntMogelijkheid om sommige metaaliontitraties potentiometrisch te volgen met gepaste metaalelektrode.
  14. 14. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.4 De complexometrische indicatorenEriochroom Zwart T®Bron: D. Skoog, D. West & J. Holler, Cengage Learning, 8th edition (2003)Organische kleurstoffen die door chelaatvorming met het metaalion van kleur veranderen.VoorbeeldpH = 10 blauwblauw rood
  15. 15. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.5 Voornaamste methoden12.5.1 Directe methode50403020100EDTA-oplossingM2 gekendV2 veranderlijkMetaalionHet metaalion wordt rechtstreeks getitreerd met EDTA in aanwezigheid van een indicatorIndicatorV1 gekendM1 onbekendeBufferMn+hoofdzakelijk in de vrije toestand, maar een heelklein gedeelte is gebonden met de indicatorblauw roodVoor het toevoegen van EDTAToevoegen van EDTA tot equivalentiepunt1.Vrije metaalionen reageren eerst weg2.Metaalionen uit het M-Ind-complex door EDTAOplossing vertoont kleur van M–IndOpmerking!M-EDTA moet stabieler zijn dan M–Ind!Oplossing vertoont kleur van Indrood blauw
  16. 16. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.5.1 Directe methodeHet metaalion wordt rechtstreeks getitreerd met EDTA in aanwezigheid van een indicatorVisueelRood Blauw
  17. 17. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 ChemieToepassing – Bepaling van Ca2+• Ca2+vormt stabielere complexen dan Mg2+met EDTA• Ca2+reageert moeilijk met Eriochroom Zwart T®Oplossing Zeer kleine hoeveelheid Mg2+-Erio-T® toevoegen aan de te bepalen Ca2+-oplossingTitreren met EDTAVoor het equivalentiepuntChelaatvorming tussen Ca2+en EDTAOp het equivalentiepunt• Ca2+uit de oplossing weggereageerd• EDTA gaat het Mg2+uit het chelaat MgInd–verdrijven en chelaatvorming aangaan met Mg2+Rood Blauw12.5.1 Directe methode
  18. 18. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.5.2 VerdringingsreactiesVoor metaalionen die stabielere chelaten vormen met EDTA dan Mg2+of Ca2+, maar waarvoor geen geschikteindicator beschikbaar is of die kunnen neerslaan bij de gebruikte pH.Titreren met EDTA in aanwezigheid van Erio-T®Equivalente hoeveelheid Mg2+vrijgesteld
  19. 19. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.5.3 TerugtitratieIndien geen geschikte indicator beschikbaar is voor de dosage van een metaalion of wanneer het chelaat M-Ind te stabiel isGekende overmaat EDTA toevoegen aan de Mn+-oplossing.overmaatEr blijft H2Y2–over → titreren met een Zn2+of een Mg2+-oplossing (gekende M) i.a.v. een indicator.MY(n-4)+moet stabieler zijn dan MgY2–of ZnY2–anders verdrijft Mg2+of Zn2+het Mn+uit zijn chelaat.Voorwaarde
  20. 20. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.5.4 Indirecte titratieVoor sommige anionenconcentraties door deze neer te slaan met een gekende overmaat Men+.De overmaat titreren met EDTA.Overmaat Ca2+titreren met EDTA.VoorbeeldDosage van [F–]Aan de F–-oplossing voegt men een gekende overmaat Ca2+-oplossing toe.Andere voorbeelden: PO43–en SO42–
  21. 21. Tom MortierAnalytische Chemie 1 BLT – 1 Chemie12.6 ToepassingenVoordelen EDTA-titraties• Laten toe de concentratie van vele metaalionen volumetrisch te bepalen & zijn zeer nauwkeurig• Onrechtstreeks zijn ook niet-metalen volumetrisch te bepalen• Door pH-regeling kan men selectief een ion titreren in aanwezigheid van andere ionen• Belangrijkste toepassing is de bepaling van de hardheid van leidingwater

×