1

Numer

ćwiczenia:

8

Dział analizy i temat ćwiczenia:

Analiza miareczkowa – kompleksometria.

Sporządzenie mianowanego roztworu EDTA.

Data wykonania

ćwiczenia:

29.04.13 r.

Data oddania

sprawozdania:

06.05.13 r.

Grupa:

A3

Imię i nazwisko:

Przemysław Kołoczek

Nazwisko

sprawdzającego:

Uwagi:

Ocena:

2

1. Wstęp.

Roztwór etylenodiaminotetraoctanu disodu (komplekson III) wykorzystuje się w
kompleksometrii. Jest to metoda wykorzystująca reakcje kompleksowania, w których
powstają trwałe i dobrze rozpuszczalne w wodzie związki kompleksowe. EDTA jest
chelatem, tzn. posiada w swojej cząsteczce kilka atomów ligandowych (azot i tlen).










EDTA reaguje z jonami metali w stosunku molowym 1:1, niezależnie od ładunku jonu.
Wobec tego reakcje z tym związkiem można zapisać ogólnie jako: M

n+

+ H

2

Y

2-

+ 2 H

2

O →

MY

(n-4)+

+ 2 H

3

O

+

. EDTA może reagować z prawie wszystkimi kationami metali, ale przy

odpowiednim pH. Dzięki wielu zsyntezowanym metalowskaźnikom, które dają z jonami
metali barwne kompleksy, można wyznaczyć punkt końcowy miareczkowań
kompleksometrycznych, przy czym stała trwałości kompleksu metal-EDTA powinna być
10

4

– 10

5

razy większa niż stała trwałości kompleksu metal-wskaźnik. Miareczkowanie

kompleksometryczne można prowadzić na kilka sposobów. Miareczkowanie bezpośrednie
polega na bezpośrednim miareczkowaniu jonów oznaczanego metalu mianowanym
roztworem EDTA, w odpowiednim roztworze (pH, maskowanie innych jonów) i wobec
wybranego wskaźnika. Miareczkowanie odwrotne polega na dodaniu do roztworu
badanego jonu metalu nadmiaru mianowanego roztworu EDTA, doprowadzeniu roztworu
do odpowiedniego pH, dodaniu wskaźnika i miareczkowaniu nadmiaru EDTA
mianowanym roztworem jonu innego metalu, przy czym stała trwałości kompleksu
oznaczanego metalu z EDTA musi być większa od stałej trwałości kompleksu EDTA z jonem
metalu zastosowanego do odmiareczkowania. Miareczkowanie podstawieniowe polega
na dodaniu do roztworu oznaczanego jonu metalu (M

1

) nadmiaru wersenianu np. wapnia

lub magnezu, a następnie odmiareczkowuje się uwolnione jony wapnia lub magnezu (M

2

)

bezpośrednio mianowanym roztworem EDTA, przy czym musi być spełniony warunek:
𝛽

𝑀

1

𝐸𝐷𝑇𝐴

≫ 𝛽

𝑀

2

𝐸𝐷𝑇𝐴

. Pośrednie oznaczanie anionów polega na dodaniu do roztworu

oznaczanego anionu nadmiar mianowanego roztworu jonu metalu, z którym tworzy
trudno rozpuszczalny osad. Osad ten sączy się, przemywa i w przesączu miareczkuje się
nadmiar jonu dodanego metalu.

2. Część doświadczalna.

a) Sprzęt i odczynniki.

– Kolba miarowa 500 cm

3

,

– EDTA,

– lejek,

– woda destylowana.

– naczyńko wagowe,
– butelka szklana,
– tryskawka,
– waga analityczna,

N

N

O

OH

OH

O

O

O

H

OH

O

Rysunek 1. Wzór strukturalny EDTA

3

b) Wykonanie.

Sprawdzono czy woda użyta do sporządzenia mianowanego roztworu EDTA nie zawiera
kationów wapnia lub magnezu. W tym celu do 25 cm

3

badanej wody dodano 2 cm

3

buforu amonowego i szczyptę czerni eriochromowej T. Odważono na wadze
analitycznej około 1,86 g EDTA, w suchym i czystym naczyńku wagowym. Odważkę
przeniesiono ilościowo do kolby miarowej 500 cm

3

, przepłukanej wcześniej

wygotowaną wodą destylowaną, za pomocą lejka, przepłukując go oraz naczyńko
wagowe wielokrotnie wygotowaną wodą destylowaną z tryskawki. Rozpuszczono
odważkę w kolbie, uzupełniono wygotowaną wodą destylowaną do kreski, zamknięto
kolbę korkiem i całość wymieszano poprzez kilkakrotne odwrócenie kolby do góry
dnem. Przygotowany roztwór pozostawiono w kolbie miarowej.

3. Wyniki.

𝑚

𝑛

= 10,4192 𝑔

𝑚

𝑛𝑠

= 12,2557 𝑔

4. Opracowanie wyników.

a) Obliczenia.

Obliczono masę odważki EDTA, korzystając ze wzoru:

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 𝑚

𝑛𝑠

− 𝑚

𝑛

gdzie:
𝑚

𝑛

– masa pustego naczyńka [g],

𝑚

𝑛𝑠

– masa pustego naczyńka i soli [g],

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

– masa EDTA [g].

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 1,8365 𝑔

Obliczono stężenie otrzymanego roztworu na podstawie wzoru:

𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

=

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

𝑀

𝐸𝐷𝑇𝐴

∙ 𝑉

𝑟

gdzie:
𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

– masa odważki EDTA [g],

𝑀

𝐸𝐷𝑇𝐴

– masa molowa EDTA [g/mol],

𝑉

𝑟

– objętość roztworu [dm

3

].

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 1,8365 𝑔

𝑀

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 372,24 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑉

𝑟

= 0,500 𝑑𝑚

3

𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 0,009867 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

4

b) Niepewności pomiarowe.

Niepewność rozszerzoną stężenia EDTA obliczono na podstawie wzoru:

𝑈(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

) = 𝑘 ∙ 𝑢

𝑐

(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

)

gdzie:
𝑘 – współczynnik rozszerzenia,
𝑢

𝑐

(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

) – złożona niepewność standardowa stężenia EDTA [mol/dm

3

].

Ponadto, do powyższego wzoru wstawiono następujące zależności:

𝑢

𝑐

(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

) = 𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

∙ √(

𝑢(𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

)

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

)

2

+ (

𝑢(𝑉

𝑟

)

𝑉

𝑟

)

2

gdzie:
𝑢

𝑐

(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

) – złożona niepewność standardowa stężenia EDTA [mol/dm

3

],

𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

– stężenie EDTA [mol/dm

3

],

𝑢(𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

) – niepewność standardowa masy EDTA [g],

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

– masa EDTA [g],

𝑢(𝑉

𝑟

) – niepewność standardowa objętości roztworu [cm

3

],

𝑉

𝑟

– objętość roztworu [cm

3

].

𝑢(𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

) = √𝑢

2

(𝑚

𝑛𝑠

) + 𝑢

2

(𝑚

𝑛

)

gdzie:
𝑢(𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

) – niepewność standardowa masy EDTA [g],

𝑢(𝑚

𝑛𝑠

) – niepewność standardowa masy naczyńka z EDTA [g],

𝑢(𝑚

𝑛

) – niepewność standardowa masy pustego naczyńka [g].

𝑢(𝑚

𝑛𝑠

) = 𝑢(𝑚

𝑛

) = √𝑢

1

2

(𝑚) + 𝑢

2

2

(𝑚) + 𝑢

3

2

(𝑚)

gdzie:
𝑢(𝑚

𝑛𝑠

) – niepewność standardowa masy naczyńka z EDTA [g],

𝑢(𝑚

𝑛

) – niepewność standardowa masy pustego naczyńka [g],

𝑢

1

(𝑚) – niepewność standardowa wskazania wagi dla danej masy [g],

𝑢

2

(𝑚) – niepewność standardowa rozdzielczości wskazań wagi [g],

𝑢

3

(𝑚) – niepewność standardowa rozrzutu wskazań wagi [g].

𝑢

1

(𝑚) =

𝑢

𝑤𝑤

√3

gdzie:
𝑢

1

(𝑚) – niepewność standardowa wskazania wagi dla danej masy [g],

𝑢

𝑤𝑤

– niepewność wskazania wagi dla danej masy [g].

5

𝑢

2

(𝑚) =

𝑟

𝑤𝑤

√3

gdzie:
𝑢

2

(𝑚) – niepewność standardowa rozdzielczości wskazań wagi [g],

𝑟

𝑤𝑤

– rozdzielczość wskazań wagi [g].

𝑢(𝑉

𝑟

) = √𝑢

1

2

(𝑉) + 𝑢

2

2

(𝑉) + 𝑢

3

2

(𝑉) + 𝑢

4

2

(𝑉)

gdzie:
𝑢(𝑉

𝑟

) – niepewność standardowa objętości roztworu [cm

3

],

𝑢

1

(𝑉) – niepewność standardowa kalibracji kolby [cm

3

],

𝑢

2

(𝑉) – niepewność standardowa poprawki temperaturowej objętości szkła [cm

3

],

𝑢

3

(𝑉) – niepewność standardowa dopełniania kolby do kreski [cm

3

],

𝑢

4

(𝑉) – niepewność standardowa poprawki temperaturowej objętości roztworu [cm

3

].

𝑢

1

(𝑉) =

𝑢

𝑘𝑘

√3

gdzie:
𝑢

1

(𝑉) – niepewność standardowa kalibracji kolby [cm

3

],

𝑢

𝑘𝑘

– niepewność kalibracji kolby [cm

3

].

𝑢

2

(𝑉) =

𝑝

𝑡𝑜𝑠

√3

gdzie:
𝑢

2

(𝑉) – niepewność standardowa poprawki temperaturowej objętości szkła [cm

3

],

𝑝

𝑡𝑜𝑠

– poprawka temperaturowa objętości szkła [cm

3

].

𝑢

3

(𝑉) =

𝑢

𝑑𝑘

√3

gdzie:
𝑢

3

(𝑉) – niepewność standardowa dopełniania kolby do kreski [cm

3

],

𝑢

𝑑𝑘

– niepewność dopełniania kolby do kreski [cm

3

].

𝑢

4

(𝑉) =

𝑝

𝑡𝑜𝑟

√3

gdzie:
𝑢

4

(𝑉) – niepewność standardowa poprawki temperaturowej objętości roztworu [cm

3

],

𝑝

𝑡𝑜𝑟

– poprawka temperaturowa objętości roztworu [cm

3

].

6

Po przekształceniach otrzymano wzór:

𝑈(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

) = 𝑘 ∙ 𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

∙ √

2𝑢

𝑤𝑤

2

+ 2𝑟

𝑤𝑤

2

+ 6𝑢

3

2

(𝑚)

3𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

2

+

𝑢

𝑘𝑘

2

+ 𝑝

𝑡𝑜𝑠

2

+ 𝑢

𝑑𝑘

2

+ 𝑝

𝑡𝑜𝑟

2

3𝑉

𝑟

2

𝑘 = 2

𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 0,009867 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

𝑢

𝑤𝑤

= 0,0002 𝑔

𝑟

𝑤𝑤

= 0,0001 𝑔

𝑢

3

(𝑚) = 0,0001 𝑔

𝑚

𝐸𝐷𝑇𝐴

= 1,8365 𝑔

𝑢

𝑘𝑘

= 0,5 𝑐𝑚

3

𝑝

𝑡𝑜𝑠

= 0,013 𝑐𝑚

3

𝑢

𝑑𝑘

= 0,35 𝑐𝑚

3

𝑝

𝑡𝑜𝑟

= 0,2 𝑐𝑚

3

𝑉

𝑟

= 500 𝑐𝑚

3

𝑈(𝐶

𝐸𝐷𝑇𝐴

) = 0,000015 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

⇒ 0,15%

c) Wynik końcowy.

Stężenie mianowanego roztworu EDTA: (0,009867 ± 0,000015) mol/dm

3

.

5. Podsumowanie.

Przygotowany roztwór EDTA

ma mniejsze stężenie niż założone (0,0100 mol/dm

3

) głównie

ze względu na mniejszą masę odważki EDTA niż ta, odpowiadająca teoretycznej wartości
stężenia (1,8612 g). Niepewność otrzymanego wyniku jest o 2 rzędy wielkości mniejsza niż
sam wynik. Niepewność rozszerzona stanowi 0,15% wyniku. Największy wpływ na
niepewność stężenia EDTA mają niepewności związane z objętością roztworu.