การไทเทรตสำหรับปฏิกิริยาการเกิดสารเชิงซ้อน (Complexometric titration)*
หลักการของ complexometric titration เป็นการไตเตรทเพื่อหาปริมาณ metal ion โดยการเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนระหว่างไอออนของโลหะ ซึ่งเป็นตัวรับอิเลคตรอนกับสารที่สามารถให้คู่อิเลคตรอนกับโลหะได้ ในสารละลายที่ถูก buffered ให้มี pH อยู่ในช่วงที่เหมาะสม อินดิเคเตอร์ที่ใช้จะถูกเติมลงไปในสารละลายนี้ แล้วไอออนของโลหะจะถูกไตเตรทด้วยสารละลายมาตรฐานของ complexing agent และเมื่อถึงจุดยุติควรสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงสีได้ชัดเจน การตรวจวัดจุดยุติอาจทำได้ทั้ง physical method และ chemical method การไตเตรทโดยวิธีนี้จะทำได้ง่าย สะดวกและมีความถูกต้อง ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนามาใช้แทนการวิเคราะห์โดย gravimetric method ซึ่งวิเคราะห์ไอออนโลหะได้หลายชนิด
* หลักการนี้ ไม่สามารถใช้วิเคราะห์โลหะ alkali metal ได้
* Analyte: metal ion ที่มี valency > 1 เช่น Al3+, Cu2+
* Titrant: Chelating agent หรือ complexing agent หรือ Ligand เช่น EDTA
* Complex : Chelate
* การวัดจุดยุติ : Indicator หรือ potentiometric method
A technique of volumetric analysis in which the formation of a colored complex is used to indicate the end point of a titration. Also known as chelatometry. Also spelled compleximetric titration.
Complexometric titration (sometimes chelatometry) is a form of volumetric analysis in which the formation of a colored complex is used to indicate the end point of a titration. Complexometric titrations are particularly useful for the determination of a mixture of different metal ions in solution. An indicator capable of producing an unambiguous color change is usually used to detect the end-point of the titration.
การจะเลือกใช้ complexometric titration method ในการวิเคราะห์หาปริมาณโลหะชนิดต่าง ๆ ได้นั้นต้องพิจารณาถึงหลักเกณฑ์ดังนี้
1. Complex reaction ต้องเป็น stoichiometrically กล่าวคือ metal ion ต้องทำปฏิกิริยากับ chelating agent ในอัตราส่วนที่แน่นอน
2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาต้องเร็ว
3. สารประกอบเชิงซ้อนที่เกิดขึ้นต้องมีความคงตัวดี ค่าคงที่ของการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนต้องสูง
4. มี sharp end point กับอินดิเคเตอร์ คือสังเกตจุดยุติได้ชัดเจน เมื่อเติม titrant excess ปริมาณเล็กน้อย titrant นั้น ก็สามารถทำปฏิกิริยากับอินดิเคเตอร์แล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงสีที่ชัดเจน
5. ไม่เกิดตะกอนระหว่างการไทเทรต เพราะจะทำให้สังเกตเห็นปฏิกิริยา หรือสีของจุดยุติได้ไม่ชัดเจน
Ligand, Chelating Agent, Complexing Agent
- โมเลกุลที่เป็นกลางหรือมีประจุลบที่สามารถให้คู่ electron กับ central atom
- โมเลกุลหรือสารที่ประกอบด้วยอะตอมอย่างน้อย 1 อะตอมที่มีอิเล็คตรอนคู่หนึ่งเป็นอิสระ (unshared pair of electron) สามารถให้อิเล็คตรอนกับโลหะได้ ligand อาจเป็นโมเลกุลที่ไม่มีประจุเช่น แอมโมเนีย หรือเป็นประจุลบ เช่น เฮไลด์ ไฮดรอกไซด์ ซัลเฟตและฟอตเฟต เป็นต้น
- ในโมเลกุลมีอะตอมของธาตุที่สามารถให้คู่ electron ได้ เช่น O, N, X (halogen) และ S เป็นต้น
- -NH2 และ –COO- เป็นหมู่ที่ให้ e- ได้ดี
- Lewis base
แบ่ง ligand ได้ตามจำนวนหมู่ที่ให้อิเล็คตรอนอิสระคู่หนึ่งซึ่งมีอยู่ใน 1 โมเลกุลของ ligand ที่สามารถจับกับโลหะ
1. Unidentate or Monodentate Ligand เป็น ligand ที่มีหมู่ซึ่งให้อิเล็คตรอนอิสระเพียงคู่เดียวใน 1 โมเลกุล ตัวอย่างเช่น เฮไลด์ อิออน (Cl-, I-), CN- และแอมโมเนีย (NH3), H2O
ลักษณะการจับกันระหว่าง unidentate ligand กับโลหะที่มี coordination number 6 มีโครงสร้างเป็น octahedral
2. Bidentate ligand เป็น ligand ที่มีหมู่ซึ่งให้อิเล็คตรอนคู่หนึ่งซึ่งไปจับกับโลหะอยู่ 2 หมู่ใน 1 โมเลกุล ตัวอย่างเช่น ethylenediamine, ethylenediphosphine(diphos), bipyridyl(bipy)
Bidentate ligands have two lone pairs, both of which can bond to the central metal ion. The two commonly used examples are 1,2-diaminoethane (old name: ethylenediamine - often given the abbreviation "en"), and the ethanedioate ion (old name: oxalate).
3. Multidentate ligand หรือ polydentate ligand เป็น ligand ที่ใน 1 โมเลกุลมีหมู่ที่ให้ อิเล็คตรอนอิสระคู่หนึ่งมากกว่า 2 หมู่ ถ้า ligand มีหมู่ซึ่งให้อิเล็คตรอนอิสระคู่หนึ่งอยู่ 3 หมู่ใน 1 โมเลกุลเรียกเป็น tridentate ligand ส่วน ligand มีหมู่ซึ่งให้อิเล็คตรอนอิสระคู่หนึ่งอยู่ 4 หมู่ใน 1 โมเลกุลเรียกเป็น quardridentate ligand
A quadridentate ligand
A quadridentate ligand has four lone pairs, all of which can bond to the central metal ion. An example of this occurs in haemoglobin (American: hemoglobin). The functional part of this is an iron(II) ion surrounded by a complicated molecule called heme. This is a sort of hollow ring of carbon and hydrogen atoms, at the centre of which are 4 nitrogen atoms with lone pairs on them.
Heme is one of a group of similar compounds called porphyrins. They all have the same sort of ring system, but with different groups attached to the outside of the ring. Each of the lone pairs on the nitrogen can form a co-ordinate bond with the iron(II) ion - holding it at the centre of the complicated ring of atoms. The iron forms 4 co-ordinate bonds with the haem, but still has space to form two more - one above and one below the plane of the ring. The protein globin attaches to one of these positions using a lone pair on one of the nitrogens in one of its amino acids. The interesting bit is the other position. Overall, the complex ion has a co-ordination number of 6 because the central metal ion is forming 6 co-ordinate bonds. The water molecule which is bonded to the bottom position in the diagram is easily replaced by an oxygen molecule (again via a lone pair on one of the oxygens in O2) - and this is how oxygen gets carried around the blood by the haemoglobin. When the oxygen gets to where it is needed, it breaks away from the haemoglobin which returns to the lungs to get some more. You probably know that carbon monoxide is poisonous because it reacts with haemoglobin. It bonds to the same site that would otherwise be used by the oxygen - but it forms a very stable complex. The carbon monoxide doesn't break away again, and that makes that haemoglobin molecule useless for any further oxygen transfer.
A hexadentate ligand
A hexadentate ligand has 6 lone pairs of electrons - all of which can form co-ordinate bonds with the same metal ion. The best example is EDTA. EDTA is used as a negative ion - EDTA4-
Source kku.ac.th Answers.com wiki Cyberclass Chemguide
