В санитарно-клиническом анализе для количественного определения ионов металлов широко используется комплексонометрия.

Комплексонометрия — метод количественного анализа, основанный на реакции комплексообразования с получением прочных хелатных соединений металлов с комплексонами.

Комплексонами называются полидентатные лиганды, способные образовывать устойчивые хелатные комплексные соединения. В аналитической практике в качестве комплексона чаще всего используют трилон Б, обозначаемый для краткости Na2H2T. Этот 6-дентатный лиганд образует очень устойчивые комплексы с большинством катионов металлов. Метод комплексонометрии на основе трилона Б называется трилонометрией. Наиболее ценным свойством трилона Б является его способность образовывать очень устойчивые бесцветные комплексы с катионами большинства металлов, при этом реакция всегда протекает в соотношении 1 : 1 и с вытеснением двух протонов, независимо от заряда катиона металла:

М+ + (Н2Т)2- çè [МТ]3- + 2Н+

М2+ + (Н2Т)2- çè [МТ]2- + 2Н+

М3+ + (Н2Т)2- çè [МТ]- + 2Н+

М4+ + (Н2Т)2- çè [МТ]° + 2Н+

Учитывая обратимость этого взаимодействия, необходимо поддерживать определенное значение pH для обеспечения полного протекания аналитической реакции. Оптимальное значение рH определяется устойчивостью комплекса и растворимостью гидроксида определяемого металла.

Для установления точки эквивалентности в комплексонометрии применяют металлоиндикаторы. Особенностями этих индикаторов, точнее их анионов, является способность образовывать с катионом определяемого металла комплекс, окраска которого отличается от окраски свободного аниона индикатора:

M2+ Ind2- çè[MInd]0

Катион определяемого металла в присутствии и аниона индикатора Ind2-, и аниона трилона Б (Н2Т)2- взаимодействует с обоими веществами, но больше с тем, которое образует более устойчивый комплекс:

(H2T)2- Ind2-

[MT]2- + 2H+ ßà M2+ ßà [Mind]

Условие Кнест (MT2-) < Кнест (Mind)

ç ç ç ç ç ç ç ç ç ç ç ç ç ç

Смешение равновесия при трилонометрии

Поэтому, чтобы равновесие было смещено в сторону комплекса с трилоном Б [МТ]2-, его устойчивость должна быть больше, т. е. Кнест (MT2-) < Кнест (Mind)

При добавлении к анализируемому раствору индикатор образует вначале комплекс [МInd] и раствор принимает окраску II, характерную для этого комплекса. При добавлении к окрашенному раствору раствора трилона Б он сначала реагирует со свободными ионами анализируемого металла с образованием бесцветного комплекса [МТ]2- и только вблизи состояния эквивалентности происходит разрушение комплекса с индикатором [МInd] в соответствии с реакцией:

[МInd]0 + (Н2Т)2- è [МТ]2- + Ind2- + 2Н+

В точке эквивалентности окраска раствора резко изменяется (окраска II è окраска I), так как комплекс с индикатором окончательно исчезает, а в растворе содержатся только свободный индикатор и бесцветный комплекс [МТ]2-. Таким образом, процесс, протекающий при трилонометрическом определении, например, двухзарядного катиона металла, отражают следующие реакции:

I стадия: М2+ + Ind2- è [МInd]0

окраска I окраска II

II стадия: аМ2+ + а(Н2Т)2- + 2aOH- è а[MT]2- + 2аН2О

III стадия: МInd + (Н2Т)2- è МТ2- + Ind2- + 2Н+

аМ2+ + [МInd] + (а + 1)(Н2Т)2- + 2аОН- è (а + 1) [MT]2- + Ind2- + 2aH2O + 2Н+