Комплексонометрия в определении содержания магния сульфата

Комплексонометрия основывается на применении реакции образования комплексных соединений.
Методы комплексообразования позволяют осуществлять количественную идентификацию разных катионов (Ag+, Hg2+, Al3+, другие) и анионов (CN–, F–, Cl–, другие). Для них типичным является вступление в реакции комплексообразования. Комплексонометрия занимает важное место среди методов комплексообразования. Она базируется на использовании реакции образования прочных комплексных соединений с нитрилуксусной, этилендиаминтетрауксусной и другими аминополикарбоновыми кислотами. Данные вещества дают соединения комплексного характера с рядом катионов.
Комплексонометрия – метод объемного анализа, который основывается на применении реакций комплексообразования при помощи комплексонов.
Комплексоны – значимая группа соединений, которые относятся к аминополикарбоновым кислотам. У данных веществ присутствует связь атомов азота и нескольких алкилкарбоксильных групп. Также в молекуле комплексона содержатся функциональные группы. Они одновременно способны связывать центральный ион, в котором образуются соединения комплексного характера (комплексонаты) [1, с. 72].
В частности, соли магния и кальция, магния сульфат и кальция хлорид используют как источники ионов магния и кальция. Следовательно, количественная идентификация данных солей осуществляется по части молекулы, которая проявляет наибольшую фармакологическую активность. То есть по катионам Mg2 и Са2 [1, с. 73].
Магния сульфат гептагидрат (Magnesii sulfas heptahydricus) (согласно ГФ), MgSO4 · 7H2O.
Магния сульфат получают растворением магнезита в избытке разбавленной серной кислоты:
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2↑ + H2O
Раствор фильтруют и концентрируют при упаривании до образования кристаллов. Серная кислота берется в избытке, поскольку по причине вероятного гидролиза магния сульфата могут образоваться основные соли.
Свойства. Кристаллический порошок белого цвета или блестящие бесцветные кристаллы. Легко растворяется в воде, очень легко в кипящей воде, в 96 % практически не растворяется.
Была использована лекарственная субстанция магния сульфат, порошок 20 г. Производитель: ОАО «Московская фармацевтическая фабрика».
Идентификация. 1. Реакции на Mg2+(ГФ). 2. Реакция на SO42- (ГФ) [4, с. 563].
Для определения катиона магния используют 8-оксихинолин, который с ионом магния в среде аммиачного буфера образует желто-зеленый кристаллический осадок. При добавлении растворителей органической природы (бутиламин, хлороформ) – желто-зеленое окрашивание органического слоя. Эта реакция применяется для идентификации магния как примеси (рис. 3).
Рисунок 3 – Реакция определения катиона магния
Комплексонометрическое определение магния сульфата осуществляется в присутствии аммиачного буферного раствора. Точка эквивалентности устанавливается при помощи индикаторной смеси протравного черного. Пересчет на сухое вещество, метод пипетирования, (s=1) [4, с. 563] (рис. 4).
Рисунок 4 – Количественное определение магния сульфата
Избыточная капля титранта вступает во взаимодействие с комплексом металла и индикатора в точке эквивалентности (рис. 5).
Рисунок 5 – Реакция взаимодействия титранта с комплексом металла и индикатора
Количественное определение Mg2+ проводится прямым комплексонометрическим титрованием.
Количественное определение SO42- проводится обратным комплексонометрическим титрованием.
1. Приготовление установочного вещества [4]:
Приготовить 50 мл 0,1N раствора MgSO4*7H2O.
1.1 Расчет навески:
1

. fэ = ½
2. Мэ = fэ*М =1/2*246,47=123,235 г
3. g(MgSO4∙7H2O)=Мэ*V*CN=123,235 г/моль*0,05 л*0,1 моль/л = 0,6162 г
1.2 Взятие навески
1.3 Растворение навески [4]:
1.3.1. Заполнить мерную колбу на 1/3 объема дистиллированной водой.
1.3.2. Высыпать навеску в мерную колбу через сухую воронку. Смыть небольшим количеством воды остатки навески с воронки и горлышка колбы.
1.3.3. Растворить соль. Если вещество растворяется плохо, колбу слегка нагреть на плитке до полного растворения вещества.
1.3.4. Охладить колбу до комнатной температуры. Довести объем раствора в колбе дистиллированной водой до метки по нижней границе мениска (последнюю каплю воды добавлять глазной пипеткой).
1.3.5. Закрыть колбу пробкой и перемешать 15-20 раз. Содержимое колбы вылить в чистую посуду.
1.4 Расчеты:
1. Т(MgSO4∙7H2O)= g(MgSO4∙7H2O)/V(колбы)
2. СN(MgSO4∙7H2O)=Т(MgSO4∙7H2O)*1000/Мэ(MgSO4∙7H2O)
3. К=gпракт./gтеор.
2. Приготовление рабочего раствора [4]:
Приготовить 50 мл 0,1N раствора ЭДТА.
2.1. Расчет навески:
1. fэ = ½
2. Мэ(ЭДТА) = fэ*М=½*372,24=186,12 г/моль
3. gтеор.(ЭДТА) = Мэ*V*CN= 186,12 г/моль*0,05 л*0,1 моль/л=0,9306 г≈0,93 г
2.2. Взятие навески (на ТВ).
2.3. Растворение навески: проводить как в п. 1.3.
3. Приготовление аммонийного буфера:
1) Колбу на 10 мл заполняем на ⅓ дистиллированной водой.
2) Добавляем туда 57 мл 25%-ного раствора NH3*H2O и 6,7 г NH4Cl.
3) Перемешиваем и доводим объем до метки дистиллированной водой.
4) Приготовленный раствор переливаем в чистую посуду. Среду проверяем рН-метром (8-10).
4. Стандартизация рабочего раствора [4]:
MgSO4 + H2Ind ═ H2SO4 + MgInd
HOOCH2C CH2COONa
MgInd + N─ CH2─ CH2 ─ N → H2Ind . NaOOC H2C CH2COOH
-OOC─H2C CH3COONa
+ N─ CH2─ CH2 ─ N
Na OOC ─H2C CH3COO-
Прямое, индикаторное титрование. Титрант – ЭДТА. В колбе для титрования 2 мл MgSO4∙7H2O + 2 мл аммонийного буфера + сухой эриохром. рН=10.5. Титровать энергично, перемешивая от винно-красной до синей окраски. Объем избыточной капли не вычитать.
Стандартизация раствора ЭДТА по сульфату магния
Расчеты:
1. CN(ЭДТА)= CN(MgSO4∙7H2O)*V(MgSO4∙7H2O)/V(ЭДТА)
2. Т(ЭДТА)= CN(ЭДТА)*Мэ(ЭДТА)/1000
3. Т(ЭДТА/ MgSO4∙7H2O)= CN(ЭДТА)*Мэ(MgSO4∙7H2O)/1000
5. Приготовление анализируемого раствора:
Приготовить 50 мл 0,1N раствора MgSO4
5.1 Расчет навески:
1. fэ=1/2
2. Мэ = 120,36 * ½=60,18г/моль
3. gт=CN*Vл*Mэ=0,1моль/л*0,050л*60,18г/моль=0,3009г
5.2. Взятие навески
5.3. Растворение навески
Определение Mg2+ методом прямой комплексонометрии, титрант – ЭДТА [4]
Расчеты:
1. CN(Mg2+) = CN(ЭДТА)*V(ЭДТА)/Vопр
2. Т(ЭДТА/Mg2+) = CN(ЭДТА)*Мэ(Mg2+)/1000
3. Т(ЭДТА/ MgSO4) = CN(ЭДТА)*Мэ(MgSO4)/1000
4.ω%пр (Mg2+) = [T(ЭДТА/ Mg2+)*V(ЭДТА) * Vразв * 100] / [gпр.( MgSO4)*Vоп ]
5. ω%теор(Mg2+) = М(Mg2+)/М(MgSO4)=24,305/120,36=0,2019 или 20,19%
6. Dабс = ωпр(Mg2+)-ωтеор(Mg2+)
7. Dотн. = Dабс*100% / ωтеор.( Mg2+)
8. ω%пр(MgSO4) = [T(ЭДТА/ MgSO4) *V(ЭДТА) *Vразв*100]/[gпр.(MgSO4)*Vоп]
9. Dабс = ωпр(MgSO4)-ωтеор(MgSO4)
10. Dотн. = Dабс*100% / ωтеор.( MgSO4)
Определение SO42- обратным комплексонометрическим титрованием [4]:
В колбу для титрования поместить 10 мл анализируемого раствора, 2-3 капли 2NHCl и прокипятить 2 – 3 минуты для удаления СО2 (если использовать прокипяченную дистиллированную воду, то кипячение смеси необязательно). Добавить 5 мл ВаCl2 (готовится растворением 0,5г ВаCl2*2Н2О и 0,1 г MgCl2*6Н2О в мерной колбе на 250 мл).
Оттитровывание избытка Ва2+:
Раствор перемешать, охладить