Teorijski principi i primena kompleksometrijskih titracija

UVOD
Kompleksometrijske titracije predstavljaju volumetrijske metode kvantitativne hemijske analize. One imaju široku primenu zbog svoje jednostavnosti, tačnosti i ekonomičnosti. Omogućavaju brzo, tačno i jednostavno određivanje gotovo svakog metalnog jona.
Određivanje metalnih jona primenom metoda kompleksometrijske titracije zasniva se na građenju koordinacionih jedinjenja između metalnih jona i molekula ili jona koji sadrže slobodan elektronski par. Ova jedinjenja se nazivaju metalni kompleksi, pa odatle naziv kompleksometrija.

CILJ RADA

Cilj ovog rada je prikaz teorijskih principa kompleksometrijsih titracija, i njihove primene u analitici i farmaceutskoj struci.
1. Pricipi kompleksometrijske analize
Kompleksometrijska titracija je volumetrijska metoda koja se zasniva na stvaranju stabilnih kompleksa u toku postupka titracije. Koristi se za određivanje jona metala i nekih anjona. Da bi metoda mogla biti primenljiva moraju se ispuniti uslovi:
– Poznata stehiometrija reakcije
– Velika brzina reakcije
– Stabilnost nagrađenog kompleksa mora biti dovoljno velika kako bismo mogli precizno odrediti završnu tačku titracije
– Poželjno je da reakcija teče u što manje stupnjeva
– Treba izbeći sporedne reakcije koje bi mogle ometati određivanje.
1.1. Reakcije građenja kompleksa
Reakcije kompleksiranja odvijaju se između jona metala sa molekulima ili jonima koji na nekom od svojih atoma sadrže slobodan elektronski par. Metalni jon u kompleksu naziva se centralni jon, a molekuli ili joni koji se vežu u kompleks sa metalnim jonom nazivaju se ligandi, adendi. Veza između metalnog jona (M) i liganda (L) je polarna kovalentna veza u kojoj oba elektrona daje ligand (Lewisova baza), a metalni jon je akceptor elektronskog para (Lewisova kiselina). Ova vrsta veze naziva se koordinaciono-kovalentna veza, a reakcija između metalnog jona (M) i liganda (L) može se predstaviti jednačinom:
M + :L → M:L
Metalni joni mogu biti akceptori više elektronskih parova, a ligandi mogu biti donori više elektronskih parova. Maksimalan broj liganada koje metalni jon može da veže naziva se koordinacioni broj metalnog jona. Koordinacioni broj zavisi od osobina metalnog jona i liganda i najčešće iznosi 6 ili 4, ređe 2 ili 8, a vrlo retko 3, 5 ili 7.
Kompleks koji sadrži jedan metalni jon naziva se mononuklearni kompleks (MLn), a kompleks koji sadrži više od jednog metalnog jona je polinuklearni kompleks (MmLn). Polinuklearni kompleksi mogu biti homonuklearni ili heteronuklearni, u zavisnosti od toga da li centralne jone čine isti ili različiti atomi.
Ligandi koji se vezuju za metalni jon samo preko jedne elektron-donorske grupe nazivaju se jednozupčasti ili monodentatni. Takvi ligandi su: amonijak, halogenidi, cijanidi, tiocijanati, voda i sl. Ako ligandi imaju u jednom istom molekulu dve, tri ili više vezujućih elektron-donorskih atoma, nazivaju se bidentatni, tridentatni, odnosno polidentatni ligandi. To su na primer: glicin, etilendiamin (bidentatni), trietilentetramin (tetradentatni), etilendiaminotetrasirćetna kiselina (heksadentatni).
Vezivanjem polidentatnih liganada na metalni jon nastaju ciklična kompleksna jedinjenja, prstenaste strukture, poznata pod imenom helatni kompleksi (helati). Polidentatni ligandi koji grade helatna kompleksna jedinjenja često se nazivaju helatni reagensi.
Ovi kompleksi se odlikuju visokom stabilnošću, zbog čega imaju veliku analitičku primenu. Stabilnost helatnih kompleksa biće veća ukoliko je broj nastalih prstenova po molekulu liganda veći. Najstabilniji su helatni kompleksi sa 5 prstenova, zatim oni sa 6 prstenova. Prilikom vezivanja polidentatnih liganada na metalne jone, broj vezanih liganada se smanjuje sa povećanjem polidentatnog karaktera, tako većina tetradentatnih i heksadentatnih liganada gradi s metalnim jonima helate stehiometrijskog sastava 1:1 (slika 1.).