Учебно-целевые вопросы к занятиям

1. Комплексные соединения, номенклатура, изомерия, диссоциация.

2. Основные положения координационной теории Вернера, Чугаева.

3. Комплексообразователь и его координационное число.

4. Лиганды.

5. Внутрикомплексные соединения.

6. Комплексонометрия: рабочие растворы и индикаторы.

7. Определение точки эквивалентности.

8. Лабораторная работа. «Определение жесткости воды и двухзарядных ионов в растворах»

В основе метода комплексонометрии лежит образование внутрикомплексных соединений ионов металлов с комплексонами (рабочий раствор).

Титр комплексона (раствор трилона Б) устанавливается по исходному веществу. В качестве исходных веществ в комплексонометрии используют химически чистые хлорид магния или цинка, карбонат кальция.

Точка эквивалентности в комплексонометрии устанавливается с помощью металлохромных индикаторов.

Комплексоны – это группа органических соединений, являющихся производными аминополикарбоновых кислот, из которых простейшей можно считать аминодиуксусную кислоту (комплексон I):

Наиболее распространенными комплексонами являются следующие вещества:

1.нитрилотриуксусная кислота или комплексон:

2.этилендиаминтетрауксусная кислота или комплексон II[H₄T]:

3.двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты или комплексон III, которую называют трилоном Б [Na₂H₂T]:

На практике часто используют хорошо растворимую в воде натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты или трилон Б.

Комплексоны отличаются полидентатностью, т.е. способностью образовывать сразу несколько координационных связей, с ионами металлов комплексообразователей –ковалентные связи с карбоксильными группами (-СООН) и донорно-акцепторные связи с азотом аминогруппы (:N≡). Соединения подобного типа называются внутрикомплексными (хелатными или клешневидными) соединениями.

Комплексон III, трилон Б диссоциирует в водном растворе с образованием ионов Н₂Т^2-:

Na₂H₂T→ 2Na⁺+H₂T^2-,

которые связывают катионы металлов, имеющих разные степени окисления, в бесцветные комплексные соединения (комплексонаты металлов):

1. Me²⁺ + H₂T^2- ↔ MeT^2- + 2H⁺

2. Me³⁺ + H₂T^2- ↔ MeT^- + 2H⁺

3. Me⁴⁺ + H₂T^2- ↔MeT + 2H⁺

Cтроение комплексонатов металлов можно схематически выразить формулами:

Как видно из уравнений реакций, взаимодействие комплексона IIIс катионами металлов имеет ряд особенностей:

1. Реакции между комплексоном IIIи катионами металлов протекают с образованием комплексов строго определенного состава, в которых отношение метала к лиганду равно 1:1 независимо от степени окисления металла.

2. Увеличение степени окисления металла приводит к увеличению числа координационных связей.

Прочность образуемых комплексов обусловлена наличием в них одновременно как ковалентных, так и донорно-акцепторных связей. Наибольшей прочностью обладают комплексонаты катионов Ме³⁺и Ме⁴⁺. КомплексонIII(трилон Б) находит применение для количественного определения многих катионов металлов, например:Ca²⁺,Cu²⁺,Ba²⁺,Zn²⁺,Fe³⁺,Al³⁺,Mn²⁺, редкоземельных элементов и анионов, напримерSO₄^2-,CO₃^2-,PO₄^3-, и др.(косвенным методом).

Кроме того, комплексон IIIиспользуют для смягчения воды, в фармацевтическом и химическом производствах.

В медицине комплексоны применяют для лечения «лучевой болезни», при свинцовых и ртутных отравлениях, для растворения почечных камней, в санитарно-гигиеническом анализе питьевой воды (определяют жесткость воды).