واکنش های تیتراسیون کمپلکسومتری با EDTA

اتیلن دی آمین تترا استیک اسید یا EDTA یک ترکیب شیمیایی است که برای واکنش با کاتیون های فلزی به کار می رود. بسیاری از تیتراسیون های آزمایشگاهی، صنایع پزشکی، مواد شیمیایی و آزمایشگاه های تحقیقاتی با استفاده از ترکیب اتیلن دی آمین تترا استیک اسید انجام می شوند. این ترکیب، یک لیگاند است که می تواند با کاتیون های فلزی نظیر کلسیم، آهن، روی و منیزیم واکنش برقرار کرده و آنها را از محیط محلول جدا کند.

یکی از مهم ترین کاربردهای محلول ادتا، تعیین سختی آب به واسطه واکنش با کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت است. همانطور که می دانید آب سخت به آبهایی اطلاق می شود که مقدار یون های کلسیم و منیزیم در آنها بسیار بالا است و از کف کردن با شوینده ها و صابون ها جلوگیری می کند. EDTA می تواند یون های سخت را از آب جدا کرده و موجب نرم شدن آب شود.

تیتراسیون کمپلکسومتری با EDTA چیست و چگونه انجام می شود

یکی از مهم ترین واکنش هایی که در شیمی تجزیه و دنیای شیمی مطرح شده است، واکنش های تیتراسیون می باشد. در واکنش های تیتراسیون، دو ترکیب، یکی به عنوان واکنش دهنده و دیگری به عنوان تیتر کننده (تیترانت) استفاده می شود؛ این واکنش ها معادل با ظرفیت مبادله یون ها تا کامل شدن واکنش ادامه پیدا می کند. خنثی شدن اسیدها و بازها نوعی واکنش تیتراسیون است، به شرطی که آنالیت در محیط اسیدی باشد و تیترانت، یک ماده قلیایی انتخاب شود.

با توجه به تعریف واکنش تیتراسیون، یکی از انواع واکنش هایی که در این حوزه مطرح شده است، تیتراسیون کمپلکسومتری می باشد. تیتراسیون کمپلکسومتری عبارت است از یک واکنش حجم سنجی که بر اساس تشکیل کیلیت یا کمپلکس انجام می گیرد. در این واکنش ها، غلظت ناشناخته ای از آنالیت یا نمونه مورد نظر توسط یک غلظت مشخص از تیتر کننده مورد سنجش قرار می گیرد.

تیتراسیون کمپلکسومتری اغلب با استفاده از ترکیب معروفی با نام EDTA انجام می شود. ترکیب شیمیایی EDTA یک عامل تشکیل دهنده کمپلکس است که می تواند کاتیون های فلزی را در خود محبوس کند. در این واکنش ها، زمانی که قطره قطره محلول EDTA به نمونه اضافه می شود، به ازای هر قطره، واکنش تشکیل کمپلکس، کامل می گردد. مهم ترین علامت تشخیص برای انجام کامل واکنش های کمپلکسومتری، تغییر رنگ برای نمونه است.

نقش EDTA در واکنش های تیتراسیون کمپلکسومتری به عنوان یک شناساگر برای آنالیت یا نمونه مورد نظر است؛ به طور مثال برای سنجش سختی آب، اندازه گیری یون های کلسیم و منیزیم در نمونه های آب سخت، مقدار مشخصی از این نمک به عنوان تیتر کننده در تیتراسیون کمپلکسومتری به آنالیت اضافه می شود.

به ازای هر قطره از EDTA که وارد محلول می شود می تواند یون های کلسیم و منیزیم را به دام بیندازد. به این ترتیب به ازای هر مقدار که ترکیب شناساگر مصرف شده است، معادل همان مقدار، یون های کلسیم و منیزیم در آنالیت موجود بوده است.نکته بسیار مهم در شناسایی و تشخیص مقدار آنالیت توسط EDTA در تیتراسیون کمپلکسومتری، رعایت ضریب یون ها در محاسبات تیتراسیون است.

تشخیص نقطه پایانی در کمپلکسومتری با EDTA

دو روش اصلی و کاربردی برای تشخیص نقطه پایانی در تیتراسیون کمپلکسومتری وجود دارد. در روش اول که روش مشاهده عینی یا ظاهری است، با کمترین زمان و هزینه و از طریق مشاهده توسط چشم افراد می توان نقطه پایان واکنش را تشخیص داد. تغییر رنگ کمپلکس های مختلف نشان می دهد واکنش کامل شده است؛ بنابراین تیتراسیون در همان لحظه متوقف می شود.

دسته دیگری از روش های تشخیص نقطه پایانی تیتراسیون کمپلکسومتری، استفاده از تغییرات PH محلول یا توجه به شاخص های واکنش های اکسیداسیون - احیا می باشد. هر یک از این روش ها در جای خود قابل بحث هستند و توضیح هر کدام از حوصله این بحث خارج است.

دومین روش برای تشخیص نقطه پایانی در روش تیتراسیون کمپلکسومتری با EDTA، استفاده از شیوه های دستگاهوری یا روش های آنالیز دستگاهی است. به این ترتیب، روش های آنالیز دستگاهی، تکنیک های بسیار موثری هستند که خطاهای انسانی ناشی از روش های خواندن اعداد و ارقام یا مشاهده رنگ در آنها وجود ندارد؛ صحت و دقت روش های تجزیه دستگاهی برای تعیین نقطه پایانی تیتراسیون با EDTA بسیار بالا گزارش شده است. دستگاه های فتومتری، پتانسیل سنجی و سایر روش های آنالیز دستگاهی برای این کار گزارش شده اند.

درباره استفاده از EDTA در واکنش های تیتراسیون کمپلکسومتری

درباره بررسی ویژگی ها و نحوه عملکرد ترکیب EDTA در واکنش های تیتراسیون کمپلکسومتری، توجه به موارد زیر ضروری است:

EDTA یک ترکیب با نام "اتیلن دی آمین تترا استیک اسید" است که به عنوان یک شناساگر در تیتراسیون های کمپلکسومتری استفاده می شود. این ترکیب از دو گروه آمینو و چهار گروه کربوکسیل تشکیل شده است. این ترکیب در تیتراسیون، نقش باز لوییس را ایفا می کند.ترکیب EDTA یک لیگاند شش دندانه است؛ بنابراین از شش جهت می تواند در تشکیل پیوند کووالانسی شرکت کند؛ حتی یون های فلزی کوچک نیز در دام این لیگاند گرفتار شده و سبب تغییر رنگ محلول می شود.

استفاده از لیگاند شش دندانه EDTA برای محلول های حجمی، تیتراسیون های حجم سنجی و شناسایی یون های سدیم، کلسیم و منیزیم در شیمی تجزیه متداول است.استفاده از EDTA برای شناسایی یون های فلزی ساده در نمونه های آب، برای اجرای تیتراسیونتوصیه می شود. اما اگر قرار باشد مقدار دقیق هر یون مشخص باشد حتماً باید از تیتراسیون کمپلکسومتری استفاده شود.