Fémionok meghatározása komplexometriával

A komplexometria a fémion(M)-ligandum(L) komplexek képződésén alapuló kvantitatív analitikai módszer. Fémionok mennyiségi meghatározására a legtöbb esetben olyan többfogú ligandumokat (ún. kelátképző anyagokat) célszerű használni, amelyek egy molekulája a fémion összes koordinációs helyének betöltésére elegendő számú és alkalmas donoratomot tartalmaz, mivel e ligandumok nagy stabilitású, sztöchiometrikus összetételű fémkomplexeket képeznek. Komplexometriás meghatározásokhoz az amino-polikarbonsavakat, közülük is az etilén-diamin-tetraecetsavat (EDTA; kereskedelmi forgalomba Komplexon III vagy Selecton B2 néven kerül) ill. Na⁺ és K⁺ ill. H⁺ ionokkal képződő komplexeit (savanyú sóit) használják leggyakrabban (pl. Na₂H₂EDTA). Az EDTA 1:1 mólarányban képez nagy stabilitású komplexeket csaknem valamennyi kationnal (az utóbbi időben egyes alkálifémionokkal is mutattak ki komplexképződést).

A meghatározások pontossága és szelektivitása az oldatok pH-jának a beállításával, segédkomplexképzők adagolásával, stb. fokozható. A mérési körülmények megválasztása a meghatározandó fémion EDTA-komplexének stabilitásától függ. A legnagyobb stabilitású a három és négyvegyértékű fémionok EDTA-komplexe, ezért ezek savanyú közegben (pH~1 – 3) is meghatározhatók. A közepes stabilitású komplexet képező átmenetifémek általában pH 5 – 6, míg a kis stabilitású EDTA-komplexet képező alkáliföldfémek lúgos (pH~10 – 12) kémhatású oldatban titrálhatók meg. A titrálás közben protonok termelődnek, ezért a meghatározásokat rendszerint pufferek alkalmazásával kell végezni.

A kelátkomplex-képző amino-polikarbonsavak között az EDTA (etilén-diamin-tetraecetsav) mérőoldat alkalmazása terjedt el leginkább. Az utóbbi években az amino-polikarbonsavak egész sorát állították elő és alkalmazták komplexképződési folyamatokban. Ezek közül kiemeljük a NTA (nitrilo-triecetsav), DCTA (diamino-ciklohexán-tetraecetsav) DTPA (dietilén-trimain-pentaecetsav) és az EGTA (bis-aminoetil-glikoléter-tetraecetsav) jelentőségét a titrimetriás meghatározások területén.

A felsorolt módszerek alkalmazásával fémionok egymás melletti, egymás utáni mérését elvégezhetjük olyan összetett gyakorlati feladatok esetében is, amelyek a komplexometriás titrálások bevezetéséig csupán hosszadalmas gravimetriás elválasztásokkal és meghatározásokkal voltak megoldhatók. Tipikus alkalmazások: Ca és Mg egymás melletti meghatározása, vas meghatározása

Egy-, két- és háromvegyértékű fémionokkal képződő EDTA komplex stabilitási állandói (log KMY) 20ºC-on és 0,1 mol/dm3 ionerősség mellett

M             K+    Na+    Mg2+    Ca2+    Zn2+    Cu2+    Fe2+    Cd2+    Pb2+    Hg2+    Al3+    Fe3+

log KMY 0.80  1.66    8.79    10.69    16.50    18.80   14.32   16.40    18.04    21.70   16.30   25.10

A végpont jelzésére olyan fémindikátorok alkalmasak, amelyek a meghatározandó fémionnal laza, kis stabilitású, színes komplexet képeznek. A fémion-mentes indikátor színe eltérő kell legyen a fémkomplexétől. A komplexometriás titrálásokhoz az eriokrómfekete T, murexid, xilenolnarancs stb. fémindikátorok használatosak.