Титриметрические методы анализа

3.2. Комплексонометрия

Метод впервые предложил и исследовал Г.Шварценбах (20-30 гг. ХХ века).
В этом методе используют титранты – комплексоны. Это полидентатные органические реагенты, полиаминополиуксусные кислоты, содержащие иминодиацетатные группы –N(CH₂COOH)₂. В настоящее время известно более 200 комплексонов.
Комплексон II – этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ), малорастворимая кислота, сокращенная формула H₄Y:

Комплексон III (хелатон III, трилон Б, ЭДТА) – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты Na₂H₂Y2H₂O, хорошо растворима в воде.
Комплексон III образует устойчивые растворимые внутрикомплексные (хелатные) соединения с большим числом металлов (кроме щелочных и Be). Причем, независимо от заряда иона (+n) (степени окисления), всегда образуется комплекс состава 1:1 (характерно для полидентатных лигандов) MY^(n-4). Например, для двухзарядного иона металла строение комплекса можно схематично представить следующим образом:

Высокая прочность комплексных соединений элементов с комплексоном III обусловлена наличием в них помимо ковалентных связей еще и донорно-акцепторных, образующих клешневидные (хелатные), циклические структуры. Чем больше циклов в хелате, тем выше его устойчивость. Если М⁺ⁿ имеет координационное число 4, то образуется 3 хелатных цикла, если к.ч. = 6, то образуется 5 хелатных циклов.
Реакция взаимодействия М⁺ⁿ с комплексоном III:
M ^{n +} + H₂Y^2- = MY^(n-4) + 2H⁺
Ca²⁺ + H₂Y^2- = CaY^2- + 2H⁺
Al³⁺ + H₂Y^2- = AlY^- + 2H⁺
Th⁴⁺ + H₂Y^2- = ThY^o + 2H⁺
Очень важно:

1. 
   Всегда образуется комплекс с соотношением M ^{n +}:Y^4- =1моль : 1моль. При решении задач лучше пользоваться молярными концентрациями.
   
2. 
   В ходе реакции происходит подкисление раствора. Степень протекания реакции зависит от рН (принцип Ле-Шателье). Необходимо вводить буферные растворы для поддержания определенного уровня рН, что приводит к хорошо выраженному скачку на кривой титрования и к четкому изменению окраски индикатора в точке эквивалентности.