Оценить возможность титриметрического определения и построить кривую титрования для следующих данных 0,05М ZnCl2 0,025M Na2H2Y, pH 9, концентрация аммиака 0,1 моль/л.

Запишем уравнение титриметрической реакции:

Zn2++ H2Y2-→ZnY2-+2H+

Расчет кривой титрования сводится к расчету показательной концентрации Zn2+ в зависимости от объема титранта. Устойчивость ZnY2- зависит от кислотности среды (чем выше кислотность, тем ниже устойчивость), в связи с этим для связывания ионов водорода, количественное определение ZnCl2 проводят в среде аммонийного буфера.

Рассчитаем объем титранта по закону эквивалентов:

(1)

откуда

(2)

Наличие иона Н+ в среде, где присутствует трилон В, приводит к протеканию следующих конкурирующих реакций:

Y4-+H+ « HY3-, = K4;

HY3-+H+ « H2Y2-, = K3;

H2Y2-+H+ « H3Y-, = K2;

H3Y-+H+ « H4Y, = K1;

где K1, K2, K3, K4 – константы ступенчатой диссоциации H4Y (K1=1,0.10-2, K2=2,1.10-3, K3=6,9.10-7, K4=5,5.10-11)[5].

Рассчитаем условную константу устойчивости, которая выражает прочность комплексов цинка с трилоном В:

(3)

Рассчитаем коэффициенты конкурирующих реакций:

(4)

Zn2+ участвует также в конкурирующих реакциях образования комплексных соединений с аммиаком NH3 в соответствии со следующими уравнениями реакций:

n2++NH3Zn(NH3)2+,

Zn2++2NH3Zn(NH3)22+,

Zn2++3NH3Zn(NH3)32+,

Zn2++4NH3Zn(NH3)42+,

(5)

По данным литературного источника[5]

Подставив, выражения (4) и (5) в уравнение константы устойчивости (3) получим:

1) до начала титрования, в отсутствии конкурирующих реакций с участием цинка, концентрация ионов Zn2+ равна концентрации соли ZnCl2

ZnCl2 →Zn2++2Cl-

[Zn2+]=C=0.05 моль/л

2)до точки эквивалентности величина pZn определяется концентрацией неоттитрованного иона цинка уравнение (а), так диссоциацией комплексоната, образующегося по уравнению(б) при избытке ионов цинка можно пренебречь.

а)Zn2++H2Y2-→ ZnY2-+2H+

б)ZnY2- ↔Zn2++Y4-.

дис.

(6)

Проведем расчет для точек

3) В точке эквивалентности расчет концентрации ионов Zn2+ проводится с учетом уравнения реакции диссоциации комплекса:

ZnY2-↔Zn2++Y4-

Данное равновесие количественно описывается константой:

(7)

[Zn2+] = [Y4-] = x,

[ZnY2-] = [ZnCl2],

,

,

,

[Zn2+] = 1,8 ∙ 10-5

pZn = 4.7

4)после точки эквивалентности концентрация комплексоната металла остается постоянной

Концентрация ионов лиганда определяется избытком добавленного титранта:

(8)

(9)

откуда :

Для найденных значений [Zn2] и [Y4-] вычисляются значения pZn2+ и pY4- и строится кривая титрования в координатах pZn2+- Vтитранта. Проводится анализ кривой титрования, рассчитывается скачок титрования, выбирается индикатор.

В таблице 3 представлены данные расчета изменений концентрации ионов определяемого вещества и титранта в зависимости от объема добавляемого титранта (при условии что объем раствора в процессе титрования не изменяется).