KOMPLEKSOMETRYCZNE OZNACZANIE CYNKU

Wstęp

Kompleksometryczne metody miareczkowe opierają się – jak sama nazwa wskazuje – na reakcjach kompleksowania. Najczęściej stosowanym titrantem w tych metodach jest kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA). EDTA, zależnie od wartości pH, tworzy trwałe kompleksy chelatowe prawie ze wszystkimi jonami metali wielowartościowych i reaguje z nimi w stosunku molowym 1:1, niezależnie od wartościowości jonu metalu.

Jeżeli miano roztworu EDTA otrzymanego z odważki nie jest pewne (np. nie jest znana czystość użytego preparatu), nastawia się je na roztwory wzorcowe metali. Najlepiej jest nastawiać miano na roztworu EDTA na roztwór wzorcowy oznaczanego metalu w warunkach określonej metody. Roztwory EDTA przechowywane w naczyniach szklanych są trwałe i miana ich nie ulegają zmianie przez kilka miesięcy!

W kompleksometrii z zastosowaniem roztworu EDTA jako titranta w większości przypadków stosuje się barwne wskaźniki kompleksometryczne, zwane metalowskaźnikami lub wskaźnikami metalochromowymi. Są to substancje organiczne, wykazujące często także cechy wskaźników alkacymetrycznych. W określonych warunkach miareczkowania tworzą one z oznaczanym jonem metalu barwny kompleks, o warunkowej stałej trwałości dostatecznie mniejszej od warunkowej stałej trwałości w tym roztworze kompleksu metal-EDTA. Uwolniony w punkcie końcowym miareczkowania kompleksu z metalem wskaźnik ma inną barwę niż kompleks lub jest bezbarwny, co umożliwia wizualną detekcje punktu końcowego.

Najczęściej stosowanym wskaźnikiem w miareczkowaniach z EDTA jest barwnik azowy - czerń eriochromowa T. Zachowuje się ona jak wskaźnik alkacymetryczny; zależnie od wartości pH roztworu występuje w trzech zabarwionych postaciach. W środowisku buforowanym ok. pH 9-10 niebieska postać wskaźnika tworzy różowofioletowe kompleksy chelatowe z wieloma jonami metali i ta jej właściwość wykorzystywana jest w trakcie miareczkowania. Ponieważ roztwory czerni eriochromowej T są nietrwałe, najczęściej stosuje się wskaźnik w postaci stałej mieszaniny z chlorkiem sodowym.

Część eksperymentalna

W ćwiczeniu oznacza się cynk w próbce mianowanym roztworem EDTA wobec czerni eriochromowej T jako wskaźnika.

Otrzymany w kolbie na 100 ml roztwór cynku należy dopełnić wodą destylowaną do kreski i dobrze wymieszać. Odmierzyć za pomocą pipety na 20 ml trzy próbki roztworu do kolb stożkowych na 250 ml. Dodawać za pomocą pipety wielomiarowej do każdej kolby kroplami (powoli) roztwór buforu amonowego mieszając intensywnie przez cały czas roztwór w kolbie do pojawienia się białego osadu wodorotlenku cynku, a następnie do jego całkowitego rozpuszczenia. Otrzymuje się w ten sposób klarowny bezbarwny roztwór, w którym jony cynku występują w postaci kompleksu amoniakalnego o liczbie koordynacyjnej 4. Uwaga! Bufor pobrać do wąskiej i wysokiej zlewki (z jednej zlewki może korzystać kilka osób), napełnić pipetę przez zanurzenie, nie naciągać buforu ustami, wszystkie czynności z buforem wykonywać pod wyciągiem. Unikać dodawania dużego nadmiaru buforu, gdyż zbyt duży nadmiar buforu powoduje „rozmycie” punktu końcowego miareczkowania wskutek zbyt dużej siły jonowej roztworu.

Po rozpuszczeniu osadu Zn(OH)₂ dodać do każdej kolby stożkowej po 80 ml wody destylowanej (cylindrem miarowym). Następnie do klarownego roztworu dodać około pół łyżeczki wskaźnika, czerni eriochromowej T (barwa otrzymanego roztworu powinna być fioletowoczerwona), mieszać roztwór do całkowitego rozpuszczenia wskaźnika i miareczkować roztworem EDTA o stężeniu 0,05 mol/l do zmiany zabarwienia roztworu miareczkowanego z fioletowoczerwonej na niebieską (roztwór titranta należy pobrać do suchej, czystej zlewki; może z niego korzystać więcej, niż jedna osoba). Miareczkowanie powtarzać do uzyskania zgodnych objętości EDTA w dwóch kolejnych miareczkowaniach. Różnica pomiędzy wartościami objętości titranta zużytej do punktu końcowego nie powinna przekraczać 0,2 ml.

Zawartość cynku w otrzymanym do analizy roztworze oblicza się ze wzoru:

m_Zn = 5×C×V×M

gdzie:

m_Zn - masa cynku w analizowanej próbce (mg),

C - stężenie titranta EDTA (0,05000 mol/l),

V - średnia objętość titranta zużyta na jedno miareczkowanie (ml),

M – masa molowa cynku (65,37 g/mol).