جزوه آزمایشگاه شیمی تجزیه ۱ : تیتراسیون ته نشینی ، کمپلکسومتری و شلاتومتری

آزمایش ششم

نام آزمایش : تیتراسیون ته نشینی ، کمپلکسومتری و شلاتومتری

ابزار و مواد لازم : نمونه ی شماره ی ۳ حاوی آب اکسیژنه ، نمونه ی شماره ی ۱۳ حاوی ، نمونه ی شماره ی ۲۳ حاوی مس  و نمونه ی شماره ی ۳۳ حاوی ۰٫۵ گرم آهن ناخالص در اسید کلریدریک ، پی پت ، تعدادی بشر ، مجموعه ی بورت و پایه ، پیست ، پرمنگنات ، سدیم بی کربنات ، محلول ید استاندارد ، پتاسیم یدید ، محلول سدیم تیو سولفات استاندارد ، محلول کلرید قلع ، محلول کلرید جیوه ، اسید سولفوریک ، اسید فسفریک ، پتاسیم دی کرومات استاندارد ، شناساگر دی فنیل آمین سولفونات باریم ، شناساگر چسب نشاسته و آب مقطر .

هدف : هدف این جلسه آشنایی با تیتراسیون اکسیداسیون-احیا می باشد .

تئوری

واکنش های ته نشینی :

از تیتراسیون های حجم سنجی نوعی وجود دارد که در آن بعد از یک واکنش ته نشینی یا تشکیل رسوب ، مقدار آنالیت از مقدار حجم تیتران که برای کامل شدن فرآیند تشکیل رسوب مصرف شده ، بدست می آید . همانند دیگر تیتراسیون های حجم سنجی برای این تیتراسیون هم نقطه ی پایانی و شناساگر مطرح می شود . زمانی که هم ارز آنالیت به محیط تیتران اضافه می شود و محصول رسوب تشکیل می شود ، تیتران اضافی در محیط همراه شناساگر یک رسوب رنگی مشخص تشکیل می دهد و این پدیده پایان تیتراسیون را مشخص می کند . احتیاط هایی که در این نوع تیتراسیون ها باید رعایت کنیم عواملی از قبیل انحلالیت رسوب آنالیت و تیتران و رسوب شناساگر ، بررسی امکان تشکیل سایر رسوبات نظیر رسوبات هیدروکسیدی یا رسوباتی به خاطر وجود یون های مزاحم ، می باشد . از جمله کاربردی ترین تیتراسیون های رسوبی نقره سنجی می باشد . نقره نیترات یک واکنشگر حجم سنجی و پرمصرف می باشد . این واکنشگر برای تعیین آنیونهایی که با نقره ایجاد رسوب می کنند به کار می روند . از میان این گونه ها می توان به هالید ها ، انواع آنیون های دو ظرفیتی ، مرکاپتانها و بعضی اسید های چرب اشاره کرد . روش های تیترسنجی که با نقره نیترات انجام می شوند گاهی روشهای آرژانتومتری نامیده می شوند .

به جز چند استثنای جزئی ، هیچ گونه ی واکنشگر رسوب دهنده ی دیگری با سرعتی که برای واکنشگر های تیتر سنجی لازم است واکنش نمی دهد . پس ، در بیشتر تیتراسیون های رسوبی از نقره نیترات استفاده می شود . این گونه تیتراسیون ها نیز همانند دیگر تیتراسیون های حجم سنجی دارای منحنی می باشند که نمودار تابع  جزء آنالیت باقی مانده یا تیتران مصرفی به حجم تیتران مصرفی . عواملی که در تیزی نمودار مؤثر می باشند عبارتند از : غلظت واکنشگر ، کامل بودن واکنش .

واکنش های تشکیل کمپلکس :

اکثر یون های فلزی با زوج الکترون دهنده ها واکنش می دهند تا ترکیبات کوئوردیناسیون با یون های کمپلکس تشکیل دهند . گونه ی دهنده یا لیگاند ، باید حداقل یک زوج الکترون غیر مشترک مفید برای تشکیل پیوند داشته باشد . آب ، آمونیاک و یون های هالید لیگاندهای معدنی متداول اند .

واکنش گر های تشکیل کمپلکس کاربرد وسیعی در تیتراسیون کاتیون ها دارند . مفیدترین این واکنشگر ها ترکیبات آلی با چندین گروه الکترون دهنده اند که تشکیل پیوند های کووالانسی چندگانه با یون های فلزی را می دهند .

تعداد پیوند های کووالانسی را که یک کاتیون تمایل دارد با الکترون دهنده ها تشکیل دهد عدد کوئوردیناسیون آن می نامند . مقادیر نوعی دو ، چهار و شش می باشد . گونه های کمپلکس تشکیل شده می توانند از نظر الکتریکی خنثی ، مثبت و منفی باشند . روش های تیترسنجی بر مبنای تشکیل کمپلکس بیش از یک قرن است که به کار رفته اند . با اینکه توسعه قابل توجه در این زمینه با کاربرد دسته ای وسیع از ترکیبات کوئوردینانسی خاص به نام کی لیت ، شروع شد . یک کی لیت زمانی حاصل می شود که یک یون فلزی با دو گروه دهنده یا بیشتر از یک لیگاند تک ، کوئوردینانس می شود تا ناجور حلقه های پنج یا شش عضوی تشکیل دهد . لیگاند های چند دندانه ای ، به ویژه آنهایی که چهار یا شش گروه دهنده دارند ، دو مزیت نسبت به لیگاند های تک دندانه ای به عنوان تیتر کننده ، دارند . اولاً ، لیگاند های چند دندانه ای واکنش کاملتری با کاتیون ها می دهند و در نتیجه نقاط پایانی تیزتری به وجود می آورند . ثانیاً ، واکنش آنها با یون های فلزی به طور معمول در بک فرایند یک مرحله ای انجام می شود ، در حالی که تشکیل کمپلکس با لیگاند های یک دندانه ای معمولاً با تشکیل دو یا چند گونه ی واسط همراه است .

اتیلن دی آمین تترااستیک اسید که ضمناً  اتیلن دی نیترو یلو تترا استیک اسید نامیده می شود و به صورت مختصر شده است ساختارش در شکل زیر آمده است . مولکول  شش مکان بالقوه برای پیوند با یون های فلزی دارد : چهار گروه کربوکسیل و دو گروه آمین . در نتیجه  یک لیگاند شش دانه ای است