phương pháp chẩn độ EDTA

• Điều kiện của phản ứng chuẩn độ: - Phức MYn-4 bền β ≥108 coi sự phân li của phức là không đáng kể nhất là trong điều kiện dư ion kim loại hoặc dư thuốc thử ở pH chuẩn độ - Chọn chất c

MỤC LỤC

I Phương pháp chuẩn độ EDTA

I.1 Giơí thiệu về EDTA

I.3 Đặc điểm của phản độ bằng EDTA

I.4 Cách tính toán

II Chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ EDTA

II.1 Chỉ thị ET-00

II.2 Chỉ thị xitmure

II.3 Chỉ thị acid sulfosalicylic

II.4 Chỉ thị PAN

II.5 Chỉ thị kxilen da cam

III Ứng dụng của phương pháp chuẩn độ EDTA

III.1: Xác định độ cứng chung của nước

III.2: Xác định riêng Ca2+ ,Mg+ 2trong nước cứng

III.4: Xác định Co2+

III.5: Xác định Fe3+

III.6: Xác định Ba2+

III.7: Xác định Al3+ và Fe3+ trong hỗn hợp

III.8 :Xác định Cu2+

I Phương pháp chuẩn độ EDTA

I.1 Giơí thiệu về EDTA

a Complexon : là những dẫn xuất của axit aminopolicacboxylic

Ví dụ: - Complexon I: Nitrylo Triacetic Acid (NTA) – H3Y

N

- Complexon II: Etylen Diamin Tetraacetic Acid (EDTA) – H4Y

CH2 CH2 N N

CH2-COONa

CH2-COOH

HOOC-CH2

NaOOC-CH2

- Complexon III (Trilon B): muối dinatri của EDTA – Na2H2Y

N

N

- Complexon IV: Trans-1,2-Diamino-cyclohexan-Tetraacetic Acid

- Dễ tan trong dung môi là nước;

- Có thể coi như là một ″Chất gốc″

b) Nguyên tắc chung:

Na2H2Y = 2 Na+ + H2Y2–

Men+ + H2Y2-  MeY(n - 4) + 2 H+ ; ∀n

⇒ z = 2

⇒ Tỷ lệ mol: 1 : 1

Phương pháp chuẩn độ Complexon

- Chất chỉ thị màu kim loại

- Là một axit hay bazơ hữu cơ yếu

- Là chỉ thị axit-bazơ ⇒ màu sắc thay đổi theo pH dung dịch;

- Tạo phức màu với ion kim loại

I.2 Cân bằng EDTA H 4 Y

H 4 Y H 3 Y - H 2 Y 2- HY 3- Y

4-pKa1= 1.99, pKa2= 2.67, pKa3= 6,16, pKa4= 10.26

• EDTA phân ly cho 4 nấc acid:

• 5 dạng của EDTA, (H4Y, H4Y, H2Y22-,HY3-, Y4-)

• EDTA kế thợp được hầu hết ion kim loại theo tỉ lệ 1:1

I.3 Đặc điểm của phản độ bằng EDTA

• EDTA và ion kim loại tạo phức theo tỉ lệ mol 1:1

Mn+ + H2Y2- = MYn-4 + 2H+

→khi thực hiện chuẩn độ cần sử dụng dung dịch đệm pH tạo môi trường chuẩn

độ ổn định và hằng số bền điều kiện đủ lớn cho yêu cầu định lượng

• Điều kiện của phản ứng chuẩn độ:

- Phức MYn-4 bền β ≥108 coi sự phân li của phức là không đáng kể ( nhất là trong điều kiện dư ion kim loại hoặc dư thuốc thử) ở pH chuẩn độ

- Chọn chất chỉ thị tạo phức bền với kim loại nhưng phải kém bền

- Loại bỏ ảnh hưởng của các kim loại khác có trong dung dich

- Cân bằng phức thường chậm, cần chuẩn độ chậm hay đun nhẹ dung dịch trước khi chuẩn độ

I.4 Cách tính toán

- Nồng độ đương lượng: Áp dụng định luật đương lượng ta có

+

+ +

+ +

+

=

=

=

n

n

n n

Me

n M

n l

g

Me n

M

EDTA EDTA

Me Me

M Me

C Me

C

N Me

C

N V

V N

).

( 2

) (

.

II Chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ EDTA

Chỉ thị trong phản ứng chuẩn độ tạo phức của EDTA với ion kim loại thương là những acid hay base hữu cơ yếu

II.1 Chỉ thị ET-00

- Chỉ thị ET-00 là chữ viết tắt của chỉ thị eriocrom T đen ( ký hiệu NaH2Ind) có công thức

Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị

Giả sử phản ứng giữa Mg2+ với chỉ thị ETOO ở pH: 9 – 10

Phản ứng tạo phức giữa ion Mg2+ với chỉ thị ETOO như sau:

Mg2+ + HInd2–  MgInd– (màu đỏ nho) ; βMgInd– = 107,0

ETOO là một đa axit yếu có Ka1 = ∞

H2Ind–  H+ + HInd2– pKa2 = 6,3

HInd2–  H+ + Ind3– pKa3 = 11,5

- Thường được đùng dưới dạng rắn ( nghiền mịn với KCl hoặc

8,5 đến 11, và khi tạo phức với kim loại có màu đỏ nho nên nó được dùng làm chỉ thị màu kim loại trong môi trường pH 9 đền

10 ( đệm amoni)

- Cách pha đệm amoni:

đệm thì ta thu được 1lit dung dịch đệm amoni

II.2 Chỉ thị xitmure

- Chỉ thị murexit là muối amoni của acid pupuric, có công thức

- Thường được chuẩn bị dưới dạng bột rắn ( hỗn hợp 1% trong KCl hoặc KNO3 tinh thể)

- Dùng đẻ xác định Co2+ ở pH=8 , Cu2+ ở pH= 7-8, Ni2+ ở

pH =8,5-9,5

- Đặc biệt ở pH≥ 12 chỉ thị có màu tím hoa cà khi tạo phức với

Ca2+ có màu đỏ gạch nên thường dùng để xác định Ca2+

II.3 Chỉ thị acid sulfosalicylic

- Acid sulfosalicylic có công thức

- Được chuẩn bị dưới dạng 5% trong nước

cho màu tím đỏ

II.4 Chỉ thị PAN

- PAN là tên viết của chỉ thị có tên 1-(2-piridinazo)naphtol-2 có công thức

- Thường được chuẩn bị dưới dạng dung dich 1% trong etanol hoặc metanol Được dùng chuẩn độ trực tiếp Cu2+ ,Cd2+ bằng complexon trong môi trường đệm có pH=3-6 (chỉ thị tự do có màu vàng nhạt còn phức vói ion kim loại có màu xanh tím)

- Môi trương pH=3-6 thì dùng dung dịch đệm acetat

- Cách pha đệm acetat: 100g Natri acetat + 100ml acid acetic đậm đặc pha thành 1 lít dung dịch thì ta thu được 1 lít dunh dịch đệm acetat

II.5 Chỉ thị kxilen da cam

- Kxilen da cam là

3,3-bi[đi(cacboximetyl)-aminometyl]-o-krenzolsulfophtalein

- Thường được chuẩn bị dưới dạng hỗn hợp 1% trong KCl hoặc

etanol hoặc aceton)

- Được dùng để xác định Pb2+ , Zn2+ ,… bằng phương pháp complexon trong môi trường đềm pH=3-5

IV Ứng dụng của phương pháp chuẩn độ EDTA

III.1: Xác định độ cứng chung của nước

a Cơ sở phương pháp

Độ cứng chung của nước lớn hay bé phụ thuộc lượng Ca2+, Mg2+ có trong nước

Để xác định độ cứng chung của nước phương pháp thông dụng hiện nay

là chuẩn độ bằng complexon III dựa vào phản ứng tại sát điểm tương đương với chất chỉ thị ET-00 tại pH = 9-10

H2Y2-+ CaInd- = CaY2- + HInd2-+ H+

H2Y2+ MgInd- = MgY2- + HInd2- + H+

Độ cứng chung của nước được biểu diễn bằng số mili đương lượng gam

Ca2+, Mg2+ trong 1 lít nước

b.Cách xác định

-Lấy chính xác 100,0ml nước phân tích cho vào bình nón 250ml, thêm

- Cho dung dịch complexon III vào buret và chuẩn độ lượng nước này cho tới khi dung dịch từ mầu đỏ tía chuyển sang màu xanh trong

- Ghi thể tích dung dịch Complexon III tiêu tốn, tính độ cứng chung của nước

c.tính toán

2 100

1000 100

1000 /

)

3

3

CaCO EDTA

EDTA CaCO

EDTA EDTA

M N

V Đ

N V

lít CaCO

2

1 100

1000 100

1000 /

)

CaO

CaO EDTA

M

Đ N

V lít CaO

III.2: Xác định riêng Ca 2+ ,Mg + 2 trong nước cứng

a.Cơ sở phương pháp

- Sau khi xác định độ cứng chung của nước, bằng cách xác định riêng

mẫu nước phân tích

- Dựa vào phản ứng:

Trong môi trường pH = 9-10 chỉ thị ET-00

Me2+ + H2Y2- = MeY2- + 2H+

Trong môi trường pH ≥ 12 chỉ thị murexit

Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓

Ca2+ + H2Y2 = CaY2- + 2H+

b.Cách xác định

Lấy chính xác 100,00ml dung dịch nước cần phân tích cho vào bình nón loại 250ml, thêm khoảng 5~7ml NaOH 10% (kiểm tra bằng giấy đo pH) tới pH≥12 Thêm một ít chất chỉ thị murexit vào, dung dịch sẽ có mầu đỏ tía

Chuẩn độ bằng dung dịch complexon III (đã biết chính xác nồng độ) tới khi toàn bộ dung dịch trong bình nón chuyển sang màu tím hoa cà Ghi lại thể tích complexon III tiêu tốn Tính hàm lượng (mg/l) Ca có trong mẫu

III.3: Xác định Al 3+ bằng phương pháp chuẩn độ ngược

a Cơ sở phương pháp

(complexon III) gặp khó khăn do phức hydroxo của Al3+ tác dụng với complexon III rất chậm Đun nóng dung dịch, vận tốc phản ứng tăng nhưng vẫn

trong các đường lối đó là: cho một lượng complexon III dư sau dó chuẩn complexon III dư bằng dung dịch chuẩn ZnSO4 dùng xylen da cam làm chất chỉ thị

Al3+ +H2Y2- = AlY- + 2H+

H2Y2+ Zn2+ = ZnY2-+ 2H+

b Cách xác định

dịch Complexon III 0,1M, 1ml HCl 1N, đun sôi nhẹ 10 phút Làm nguội, dùng axetat natri điều chỉnh pH đến 5-6 Sau đó thêm chất chỉ thị xylen da cam và

chuyển từ mầu vàng sang mầu đỏ

III.4: Xác định Co 2+

a Cơ sở phương pháp

Cũng như nhiều ion kim loại khác Co2+ tạo phức bền với EDTA

Co2+ + H2Y2- = CoY2- + 2H+

Có thể xác định điểm tương đương của phản ứng bằng sự đổi màu chất chỉ thị Murexit Nếu ký hiệu Murexit bằng H4F- là ion của Murexit, thì ở điểm tương đương phản ứng xảy ra: Co(H2F)- + H2Y2- = H3H2- + CoY2- + 2H+

dư nhiều tạo phức với Co2+ rất bền sẽ phá hủy phức của Co2+ với chất chỉ thị

Do đó, cần phải chú ý để chỉ thêm một lượng NH4OH dư tối thiểu Nhưng như vậy do khả năng đệm của dung dịch thấp trong quá trình định phân

pH của dung dịch có thể thay đổi (H+ tạo ra ở dung dịch ) hiện tượng trên có thể

đương của quá trình định phân sẽ trở nên rõ ràng (Phải loại bỏ các ion kim loại nặng ra khỏi dung dịch vì các ion này cản trở việc xác định)

b Cách xác định

1 giọt dung dịch chất chỉ thị metyl đỏ (dung dịch sẽ có mầu đỏ), trung hòa dung dịch bằng NaOH tới khi nào dung dịch chuyển sang mầu vàng da cam thêm 3

Thêm vài ba giọt dung dịch Murexit, dung dịch sẽ có mầu vàng da cam Nếu trong quá trình định phân pH của dung dịch thay đổi nhiều (điều này xảy ra khi nồng độ Co2+ lớn) thì mầu của chất chỉ thị sẽ thay đổi sớm trước điểm

độ tiếp cho tới khi màu vàng của dung dịch chuyển sang màu tím

III.5: Xác định Fe 3+

a) Nguyên tắc.

Dựa trên cơ sở phản ứng:

Fe3+ + H2Y2- = FeY- + 2H+

Trong môi trương pH = 1-2 dùng chỉ thị acid sulfosalicylic

Fe3+ + H2Sal = [Fe(Sal)]+ +2H+

[Fe(Sal)]+ + H2Y2- = FeY- + 2H+ + Sal

2-(Tím) (không màu)

b) Cách tiến hành.

250ml

- Giọt 4 giọt chỉ thị acid sulfosalicylic thì dung dịch có màu tím

- Đun đến 60-70oC

-Từ buret thêm từ từ H2Y2- vào đến mất màu dung dịch

-Ghi thể tích H2Y2- tiêu tốn và tính toán kết quả

III.6: Xác định Ba 2+

a.Nguyên tắc

trường pH =9-10

Ba2+ + H2Y2- = BaY2- + 2H+

BaInd- + MgY2- = BaY2- + 2H+

MgInd- + H2Y2- = MgY2- + HInd2- + H+

(Đỏ nho) (Xanh da trời)

b Cách tiến hành

một ít dung dịch ET-00

-Từ buret thêm từng giọt dung dịch EDTA đã biết trước nồng độ cho đến khi dung dịch có màu xanh da trời

- Ghi số ml dung dịch EDTA tiêu tốn.Lắp lại thí nghiệm 3 lần và lấy giá trị trung bình

III.7: Xác định Al 3+ và Fe 3+ trong hỗn hợp

a.Nguyên tắc

-Trong môi trường pH=1-2 :

Fe3+ + H2Y2-= FeY- + 2H+

Dùng chỉ thị acid sulfosalicylic

-Trong môi trường pH =4,5 – 6:

Al3+ + H2Y2- = AlY- + 2H+

H2Y 2-(Dư) + Cu2+ = CuY2- + 2H+

Dùng chỉ thị PAN

b Cách tiến hành

- Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch hỗn hợp cần xác định vào bình tam giác , điều chỉnh pH về 1-2 , rồi tiến hành tương tự như xác định Fe3+

dung chỉ thị acid sulfosalicylic

- Ghi số ml EDTA tiêu tốn , giả xử là VFe

dịch đêm acetate rồi tiếp tục chuẩn độ Al3+ giống như phép xác định Al3+

- Số ml dung dịch CuSO4 tiêu tốn là VCu ml

- Từ VFe, VAl, VCu ml và nồng độ của EDTA , nồng độ của CuSO4 suy

ra nồng độ của Al3+, Fe3+ trong hỗn hợp

III.8 :Xác-định-Cu 2+

a Nguyên tắc

Dựa trên cơ sở phản ứng:

Cu2+ + H2Y2- = CuY2- + 2H+

- Dùng chỉ thị PAN trong môi trường pH = 4,5 – 6

b Cách tiến hành

- Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch Cu2+ cần xác định vào bình

dịch có màu xanh tím

- Từ buret thêm từng giọt dung dịch EDTA đã biết trước nồng độ cho đến khi dung chuyển từ màu xanh tím sang xanh lục

- Ghi số ml dung dịch EDTA tiêu tốn.Lắp lại thí nghiệm 3 lần và lấy giá trị trung bình

- Tính toán kết quả như phần trên