background image

 

Numer 

ćwiczenia: 

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: 

 
 

 

background image

 

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 

background image

 

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

 

 
 

background image

 

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]. 

 

background image

 

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

]. 

 
 
 
 

background image

 

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.