Комплексонометрическое титрование - метод титриметрического анализа, основанный на образовании хелатов при взаимодействии катионов металлов с комплексонами.

Комплексоны - органические соединения, в молекулах которых содержится большое число донорных центров и кислотных функциональных групп, расположенных так, что при их взаимодействии с катионами металлов образуются высокоустойчивые внутрикомплексные соединения, содержащие не менее двух циклов.

В настоящее время для комплексонометрического титрования наибольшее применение среди известных комплексонов получили этилендиаминтетрауксусная кислота и ее динатриевая соль, относящиеся к аминополикарбоновым кислотам.

Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты известна под названиями: натрия эдетат, трилон Б, комплексон III, хелатон III и др.

Натрия эдетат образует с катионами различных металлов в стехиометрическом отношении (1:1) устойчивые и хорошо растворимые в воде комплексонаты, что позволяет использовать его для количественного определения алюминия, висмута, кальция, магния, свинца, цинка и других ионов металлов в лекарственных средствах.

Индикаторы, применяемые для визуального определения конечной точки титрования, называются металлоиндикаторами. В химическом отношении они, как правило, являются органическими кислотами и обладают способностью изменять окраску при образовании комплексных соединений с катионами металлов. Взаимодействие металлоиндикаторов с катионами определяемых металлов должно быть обратимым и константа устойчивости металлоиндикаторного комплекса должна быть на 10⁴ меньше константы устойчивости комплекса катиона металла с титрантом.

Распространенными металлоиндикаторами являются эриохром черный Т, хальконкарбоновая кислота, хромовый темно-синий, ксиленоловый оранжевый, пирокатехиновый фиолетовый, дитизон, гексаметилентетрамин, аммоний пурпурнокислый.

Основные условия титрования:

- в точке эквивалентности определяемые катионы практически полностью связаны в комплекс (константа нестойкости комплексов должна быть очень малой величины);

- определяемые катионы должны образовывать с металлиндикатором комплексы, обладающие меньшей прочностью, чем их комплексы с ЭДТА и ее динатриевой солью;

- комплексонометрическое следует проводить при определенном значении pH, так как в сильно кислых растворах (pH < 3) образуются малоустойчивые кислые комплексы. При повышении pH устойчивость образовавшихся комплексов возрастает, однако в сильно щелочных средах (pH > 10) происходит образование малоустойчивых оксокомплексов или гидрооксидов металлов. Для поддержания определенного значения pH титрование следует проводить в присутствии буферных растворов, имеющих определенное значение pH.

Способы комплексонометрического титрования:

1. Прямое титрование. К анализируемому раствору прибавляют аммиачный буферный раствор, металлоиндикатор и титруют стандартным раствором натрия эдетата (трилона Б). Способом прямого титрования определяют катионы Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺, Ba²⁺, Cr³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и др. В точке эквивалентности окраска раствора изменяется от окраски комплекса катиона с металлоиндикатором до окраски свободного металлоиндикатора.

2. Обратное титрование. К анализируемому раствору прибавляют аммиачный буферный раствор, затем точно отмеренный удвоенный минимальный объем (35 - 40 мл) стандартного раствора трилона Б, который вступает в реакцию с определяемыми ионами, а его избыток оттитровывают стандартным раствором магния сульфата или цинка сульфата в присутствии металлоиндикатора. Титрование проводится до перехода окраски свободного индикатора до окраски комплекса металлоиндикатора с катионом титранта.

Способ обратного титрования применяют:

- когда реакция комплексообразования протекает медленно;

- нет подходящего индикатора для фиксирования конечной точки титрования при прямом способе титрования;

- индикатор образует с определяемым ионом очень прочный комплекс, который не разрушается комплексоном;

- для определения катионов в нерастворимых в воде осадках.

Алюминий. Определение проводят одним из приведенных ниже способов:

1. Растворяют точную навеску препарата (соответствующую 20 - 30 мг алюминия) в смеси 2 мл хлористоводородной кислоты раствора 1 М и 50 мл воды. Прибавляют 50,0 мл 0,05 М раствора натрия эдетата и нейтрализуют натрия гидроксида раствором 1 М по метиловому красному. Нагревают раствор до кипения и выдерживают на водяной бане в течение 10 мин, охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 50 мг индикаторной смеси ксиленолового оранжевого, 5 г гексаметилентетрамина и титруют избыток натрия эдетата 0,1 М раствором цинка сульфата до красно-фиолетового окрашивания.

1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 1,349 мг алюминия.

2. К 20,0 мл раствора препарата, приготовленного, как описано в фармакопейной статье, прибавляют 25,0 мл 0,1 М раствора натрия эдетата и 10 мл смеси равных объемов аммония ацетата раствора 15,5% и уксусной кислоты разведенной 12%. Кипятят в течение 2 мин, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 50 мл этанола и 3 мл дитизона раствора 0,025% в этаноле. Избыток натрия эдетата оттитровывают 0,1 М раствором цинка сульфата до перехода окраски от зеленовато-голубой до красно-фиолетовой.

1 мл 0,1 М раствора натрия эдетата соответствует 2,698 мг алюминия.

Висмут. Растворяют точную навеску препарата (соответствующую 0,1 - 0,2 г висмута), как указано в фармакопейной статье. Прибавляют 50 мл воды и доводят pH до 1,0 - 2,0, добавляя по каплям азотную кислоту разведенную 16% или аммиака раствора 10%. Прибавляют 50 мг ксиленолового оранжевого индикаторной смеси и медленно титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до желтого окрашивания.

1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 10,45 мг висмута.

Кальций. Растворяют точную навеску препарата (соответствующую 40 - 50 мг кальция), как указано в фармакопейной статье, в воде или хлористоводородной кислоте разведенной 8,3% и далее проводят определение по одному из приведенных способов:

1. Доводят объем раствора водой до 100 мл и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата. В конце титрования прибавляют 4 мл натрия гидроксида раствора 30% и 3 мл хальконкарбоновой кислоты - раствора индикатора; появляется розовое окрашивание. Продолжают титрование до перехода окраски в интенсивно синий цвет.

2. Доводят объем раствора водой до 50 мл, прибавляют 10 мл аммония хлорида буферного раствора pH 10,0, 0,1 г индикаторной смеси или 7 капель хромового темно-синего раствора и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до сине-фиолетового окрашивания.

1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 2,004 мг кальция.

Магний. Растворяют точную навеску препарата (соответствующую 20 - 30 мг магния), как указано в фармакопейной статье. Прибавляют 50 мл воды, 10 мл аммония хлорида буферного раствора pH 10,0, 0,1 г индикаторной смеси или 7 капель раствора индикатора эриохрома черного Т и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до синего окрашивания.

1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 1,215 мг магния.

Свинец. Растворяют точную навеску препарата (соответствующую 0,1 - 0,2 г свинца), как указано в фармакопейной статье. Прибавляют 50 мл воды, 50 мг ксиленолового оранжевого индикаторной смеси, 5 г гексаметилентетрамина и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до желтого окрашивания.

1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 10,36 мг свинца.

Цинк. Растворяют точную навеску препарата (соответствующую 60 - 80 мг цинка), как указано в фармакопейной статье. Прибавляют 50 мл воды, 50 мг ксиленолового оранжевого индикаторной смеси, 5 г гексаметилентетрамина и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до желтого окрашивания.

1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 3,269 мг цинка.