komplexverbindungen cu

Komplexometrie
Aufbau der Komplexe
Aufbau der Komplexe
• Bestimmte Koordinationszahlen ergeben (oft) bestimmte
Koordinationsgeometrien
Chelatkomplexe
Chelateffekt
Komplexbildungskonstante
M
2+
Fe
x+
+nL
+ 6 CN
-
[MLn]
c([ML n ]x + )
K=
c ( M x + ) ⋅ c ( L) n
x+
[Fe(CN)6]
4-
c([Fe(CN) 6 ]4− )
K=
c(Fe 2+ ) ⋅ c(CN − ) 6
• Gleichgewichtskonstante K (Komplexbildungskonstante) gibt Maß
für die Stabilität einer Komplexverbindung
• Beim Vergleich: Koordinationszahl beachten !
Komplexbildungstitrationen
Cu2+ + 4 NH3
[Cu(NH3)4]2+
K = 3,89·1012
• Einzähnige Liganden nicht geeignet, weil keine sprunghafte
Konzentrationsänderungen auftreten (schrittweise Substitution)
Cu2+ + NH3
[Cu(NH3)]2+ + NH3
[Cu(NH3)]2+
[Cu(NH3)2]2+
K = 1,35·104
K = 3,02·103
[Cu(NH3)2]2+ + NH3
[Cu(NH3)3]2+
K = 7,41·102
[Cu(NH3)3]2+ + NH3
[Cu(NH3)4]2+
K = 1,29·102
Komplexbildungstitrationen
H2N
NH
NH
+ Cu2+
HN
NH
Cu2+
N
H2
K=3,16·1020
N
H2
NH2
• Mehrzähnige Liganden verwenden (Substitution in einem Schritt)
• Sehr stabile Chelatkomplexe (spannungsfreie 5- oder 6-Ringe)
Komplexbildungstitrationen
• Sehr häufig verwendet wird EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure)
H4Y
• Wegen besserer Löslichkeit in Wasser als Dinatriumsalz Na2H2Y
(Titriplex III)
EDTA-Komplexe
Indikation des Endpunkts
Prinzip:
• Indikator bildet Komplex mit Metallion
• Während der Titration bildet sich Metall-EDTA-Komplex
• Zum Schluss wird das Metall aus dem Indikatorkomplex verdrängt
• Freier Indikator hat andere Farbe als komplexierter Indikator
M2+
M2+ M2+
2+
[MInd]
M2+
M2+
M2+
M2+
M
M2+
2+
•
M2+
[MInd]2+
[MY]2- [MY]2[MY]2[MInd]2+
22- [MY]
[MY]2[MY]
2-
[MY]2-
2-
[MY]2-
[MY]
[MY]
[MInd]2+
[MY]2- [MY]2[MY]2[MY]2- Ind
2[MY]2- [MY]2- [MY]
[MY]
2-
[MY]2-
2-
[MY]2-
[MY]
Indikator muss schwächeren Komplex mit Metall bilden als EDTA
[MY]2Ind
Indikation des Endpunkts
-
O3S
OH
-
N
+
N
O 2N
O3S
O
M2+
HO
N
M
N
O
+
O2N
COOH
Eriochromschwarz T
O O
S
O
COOH
N
COOH
OH
OH
N
N
CH3
SO3H
N
HO
Calconcarbonsäure
HOOC
HO
COOH
CH3
Xylenolorange
2 H+
Anwendung: Wasserhärte
Wasserhärte: Gesamtkonzentration an Calcium und Magnesiumsalzen
im Wasser (Gesamthärte)
Wir unterschieden in:
• Temporäre Härte: verursacht durch lösliche Hydrogencarbonate,
lässt sich durch Kochen beseitigen:
Ca(HCO3)2
•
CaCO3 + H2O + CO2
Permanente Härte: verursacht durch Mineralsalze (Chloride,
Sulfate, Nitrate etc.), lässt sich durch Kochen nicht beseitigen
Angabe in deutscher Härtegrad (°dH) 1°dH entspricht 10 mg CaO pro
Liter Wasser
Anwendung: Wasserhärte
Vorgehen:
• Bestimmung der Gesamtkonzentration von Ca2+ und Mg2+
(Gesamthärte) durch Titration gegen Erio T bei pH ca. 10
• Bestimmung der Konzentration von Ca2+ (Calciumhärte) durch
Titration gegen Calconcarbonsäure bei pH ca. 12
Mg2+ + 2 OH-
Mg(OH)2
Beispiel
• Bei der Wasserhärtebestimmung wurden für 50 ml Trinkwasser
12 ml (V1, Gesamthärte) bzw. 10 ml (V2, Calciumhärte) EDTALösung (0,01 mol/l) verbraucht. Wie ist der Gesamthärtegrad in °dH
und wie viel mg Ca2+ bzw. Mg2+ ist pro Liter Wasser enthalten ?
Bestimmung von Al3+ mit Rücktitration
Al3+ bildet nur langsam einen Komplex mit EDTA.
Vorgehen:
• Abgemessener Überschuss von EDTA verwenden
• Überschuss an EDTA wird mit Titration durch Zn2+ bestimmt
• Indikator: Xylenolorange (Erio T kann auch verwendet werden,
bildet aber mit Al3+ langsam einen sehr stabilen Komplex)
Beispiel
Bei der Al3+ - Bestimmung wurde Al3+ mit 20,00 ml EDTA-Lösung (0,1
mol/l) komplexiert. Der Überschuss an EDTA wird mit ZnSO4 (0,2
mol/l) zurücktitriert. Verbrauch: 4,00 ml. Wieviel Al3+ war in der
Probe enthalten ?