14.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Phương pháp complexon là phương pháp tạo phức, chất tạo phức là chất hữu cơ (như EDTA, complexon III...) tạo được với hầu hết các kim loại thành phức tan bền. Thông dụng nhất là complexon III (hay còn gọi là trilon B)
Trilon B là muối dinatri của axít etylendiamin tetraaxetic, thường ký hiệu là Na2H2Y. Trong nước muối Na2H2Y phân ly hoàn toàn. Trong phòng thí nghiệm dung dịch complexon III thường được gọi là dung dịch EDTA.
Khi tác dụng với các cation kim loại ở điều kiện thích hợp, trilon B tạo thành những phức chất vòng càng rất bền chặt:
Men+ + H2Y2- MeYn-4 + 2H+
Phản ứng của trilon B với mọi kim loại đều giải phóng ra 2H+ nên trị số pH của dung dịch có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo phức và đương lượng gam của mọi kim loại đều bằng M/2. Độ bền của các muối complexonat kim loại phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Tỷ lệ thuận với điện tích ion kim loại và khối lượng nguyên tử.
- Tỷ lệ nghịch với nồng độ ion H+. Tuy nhiên nếu pH quá cao làm cho độ bền của phức cũng giảm, cho nên nói chung với mỗi nhóm ion kim loại, phức bền trong một vùng pH nhất định. Để thực hiện điều này, đối với mỗi nhóm ion kim loại, người ta điều chỉnh pH của môi trường bằng các dung dịch đệm để thực hiện phản ứng tạo phức.
Để xác định điểm tương đương người ta thường dùng các chỉ thị kim loại. Ví dụ: Eriocrom đen T, murexit. Các dung dịch chỉ thị chóng hỏng nên người ta thường pha ở dạng rắn bằng cách trộn với NaCl hay đường.
14.2. PHA CHẾ DUNG DỊCH CHUẨN TRILON B.
Trước khi cân pha cần phải để muối trong bát không có nắp và để trong bình hút ẩm khoảng một ngày đêm để loại hơi ẩm bám trên bề mặt tinh thể.
Với các muối tinh khiết, ta có thể lấy chính xác một lượng cân rồi hòa tan trong một thể tích nước xác định. Nồng độ tính trực tiếp từ lượng cân đã dùng.
Nếu các complexon không đủ tinh khiết hoặc nghi ngờ tạp chất trong thuốc thử (do bình đựng, do nước pha chế...) thì ta có thể lập độ chuẩn của chúng bằng MgSO4.7H2O hay ZnSO4.7H2O tinh khiết với chỉ thị Eriocrom đen T.
14.3. CHUẨN HÓA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH TRILON B BẰNG DUNGDỊCH MgSO4. DỊCH MgSO4.
14.3.1. NGUYÊN TẮC.
Phép định phân này dựa vào phản ứng giữa Mg2+ và trilon B ở pH = 8 ÷10: Mg2+ + H2Y2- MgY2- + 2H+
Điểm tương đương được xác định bằng chỉ thị ET-OO (Erriocrom đen T: H2Ind-)
Mg2+ + H2Ind- MgInd- + 2H+
Xanh biếc đỏ nho
MgInd- + H2Y2- MgY2- + H2Ind-
Đỏ nho Xanh biếc
Khi chỉ thị đổi màu từ đỏ nho sang xanh biếc ta kết thúc sự định phân.
14.3.2. CÁCH TIẾN HÀNH.
Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch MgSO4 0,02N chuẩn cho vào bình nón, thêm 2ml dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl và một ít chỉ thị để dung dịch có màu đỏ nho. Định phân dung dịch MgSO4 bằng dung dịch trilon B cho đến khi dung dịch đổi màu từ đỏ nho sang xanh biếc (không lẫn tím). Lặp lại thí nghiệm 2 ÷
3 lần lấy kết quả trung bình.
14.4. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CỦA NƯỚC.
Phương pháp complexon xác định độ cứng của nước hiện nay là phương pháp nhanh và chính xác nhất trong các phương pháp chuẩn độ, nên trong thực tế xác định độ cứng của nước ở các nhà máy được ứng dụng rất phổ biến.
Độ cứng của nước là do các muối Ca2+ và Mg2+ có trong nước. Độ cứng của nước biểu diễn bằng số mili đương lượng ion của Ca2+ và Mg2+ trong một lit nước.
Để xác định riêng biệt độ cứng canxi và độ cứng magie trong nước người ta dùng 2 phép định phân:
- Xác định độ cứng chung (cả canxi và magie) bằng trilon B với chỉ thị ET- OO trong môi trường pH = 8 ÷10 (đệm amoni).
- Xác định độ cứng canxi bằng trilon B với chỉ thị murexit trong môi trường pH = 12. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ độ cứng chung và độ cứng canxi ta suy ra độ cứng magie
14.4.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CHUNG.
Dùng pipét lấy chính xác 20ml nước cho vào bình nón, thêm vào 2ml dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl, lắc đều thêm một ít chỉ thị ET-OO (khoảng 1 hạt đậu xanh), dung dịch có màu đỏ nho. Sau đó định phân bằng dung dịch complexon III (định phân chậm và lắc đều) cho đến khi dung dịch đổi từ màu đỏ nho sang màu xanh biếc (không lẫn tím). Lặp lại thí nghiệm 2 ÷ 3 lần, lấy kết quả trung bình.
14.4.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CANXI.14.4.2.1. Nguyên tắc. 14.4.2.1. Nguyên tắc.
Phép định phân này dựa vào phản ứng của ion Ca2+ với trilon B ở pH = 12 (môi trường NaOH) và sự đổi màu của chỉ thị murexit:
Ca2+ + H2Y2- CaY2- + 2H+
Điểm tương đương được xác định bằng chỉ thị murexit (HInd): Ca2+ + HInd CaInd+ + H+
Tím hoa cà Hồng
CaInd+ + H2Y2- CaY2- + HInd + H+
Hồng Tím hoa cà
- Phức CaY2- có Κ 2− =
CaY
p 10,96 bền hơn phức MgY2- có p Κ 2− =
MgY
p 8,69
nên khi nhỏ Trilon B xuống thì chỉ có Ca2+ phản ứng với H2Y2-.
- Đối với chỉ thị murexit trong môi trường kiềm tạo với Ca2+ phức bền, còn với Mg2+ hoặc Sr2+, Ba2+ rất yếu.
- Trong môi trường NaOH, Mg2+ sẽ tạo thành kết tủa: Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2
Tuy nhiên, nếu lượng Mg2+ lớn, lượng kết tủa Mg(OH)2 tăng sẽ hấp phụ Ca2+ làm sai kết quả. Vậy yêu cầu lượng Mg < 30 mg.
14.4.2.2. Cách tiến hành.
Dùng pipét lấy chính xác 20ml nước cho vào bình nón, thêm 2ml dung dịch NaOH 2N, lắc đều, thêm khoảng một hạt đậu xanh hỗn hợp rắn chỉ thị murexit trong NaCl hoặc đường theo tỷ lệ: 1:500, dung dịch có màu hồng. Chuẩn độ bằng trilon B cho đến khi dung dịch có màu tím hoa cà (tím hơi xanh) không mất trong 3
÷ 5 phút. Lặp lại thí nghiệm 2 ÷ 3 lần, lấy kết quả trung bình.
13.5. HÓA CHẤT.
- MgSO4 0,02N
- Dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl, pH = 10. Pha bằng cách trộn 54g NH4Cl với 350ml NH4OH đặc pha loãng đến 1 lít.
- ET-OO có thể pha dưới dạng dung dịch hay dạng rắn.
+ Dạng dung dịch: lấy 0,5 gam ET-OO trộn với NaCl hoặc KCl hoặc đường theo tỷ lệ 1:200 pha trong 100ml rượu etylic hoặc lấy 100ml dung dịch đệm ở trên. Dạng dung dịch chóng hỏng.
+ Dạng rắn: 1% trộn với NaCl, KCl hoặc đường theo tỷ lệ 1:100 rồi nghiền nhỏ
- Dung dịch NaOH 2N.
- Murexit 1% (trộn murexit với NaCl theo tỷ lệ 1:100 rồi nghiền nhỏ). - Trilon B 0,02N (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Có thể chuẩn bị từ lượng cân chính xác của complexon III (MNa2H2Y = 372,24). Hòa tan 7,444 gam trong một lít.
13.6. BÀI TẬP.
1. Nồng độ của dung dịch trilon B được xác định bằng dung dịch có chứa 24 gan Fe(NH4)(SO4)2.12H2O trong một lit. Cứ 10ml dung dịch này thì hết 10,3ml dung dịch trilon B. Hãy tính nồng độ N, độ chuẩn theo Fe2O3 và độ chuẩn theo CaO của dung dịch trilon B.
2. Tính nồng độ Ca2+ và Mg2+ (mđlg/lít) trong dung dịch theo số liệu thực nghiệm sau: để xác định tổng hàm lượng Ca2+ và Mg2+ người ta định phân 20ml dung dịch với chỉ thị ET-OO, lượng dung dịch chuẩn tiêu tốn là 18,15ml dung dịch trilon B 0,1120N. Để xác định riêng Ca2+ người ta cho vào 20ml dung dịch xác định 19ml dung dịch trilon B, định phân lượng trilon B dư với chỉ thị murexit thì tốn mất 12ml dung dịch CaCl2 0,1021N.
BÀI 15