Физические и химические свойства ЭДТА и этилендиаминацетатов

химический этилендиаминтетрауксусная кислота титрование Как никакой другой комплексон, этилендиаминтетрауксусная кислота и ее динатриевая соль имеют много синонимов, предложенных различными странами и фирмами — комплексон II, ЭДТК, трилон Б, версен, ЭДТА, ЭНТА, хелатон 2, секвестрен, титриплекс II, enta acid, секвестрол II. нарванайд и др. В отечественной литературе раньше широко использовали для динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты термин трилон Б.

ЭДТА — белый кристаллический порошок, практически нерастворимый в абсолютном этаноле, ацетоне, эфире, бензоле, растворимый в горячем формамиде и в минеральных кислотах при концентрации последних > 5%. Произведение растворимости ЭДТА в воде очень мало: ПР=7,4· 10−26 (20°С) и 3,5. 10−26 (16°); растворимость кислоты и ее солей мало зависит от температуры. Однако при переходе от ЭДТА к ее натриевым солям растворимость последних сильно возрастает (табл.1).

Таблица 1 Растворимость ЭДТА и ее натриевых солей в воде при различной температуре (граммов вещества. растворенных в 100 мл раствора).

Хотя растворимость динатриевой соли не очень велика (можно приготовить примерно 0,3 М раствор при 22°С), ее используют чаще, чем кислоту и другие натриевые соли. Это объясняется возможностью получения очень чистого вещества строго стехиометрического состава.

ЭДТА является шестиосновной кислотой, характеризуемой следующими константами (м =0,1; t=20°C) :

Уравнение диссоциации рКn.

H6Y2+ - H5Y+ + H+ рК1 = 0,81.

H5Y+ - H4Y + H+ рК2 = 1,48.

H4Y — H3Y- + H+ рК3 = 2,00.

H3Y- - H2Y2- + H+ рК4 = 2,67.

H2Y2- - HY3- + H+ рК5 =6,16.

HY3- - Y4- + H+ рК6 = 10,26.

При переходе от сильнокислой среды (?2 М HCI) к слабокислой, нейтральной и щелочной в растворах происходят следующие изменения. При рН?0 в растворе существует катионокислота Н6Y2+, в которой атомы азота протонированы. а карбоксильные группы не диссоциированы. При рН 0−1,5 отщепляются ионы водорода от протонированных атомов азота. Поскольку молекула была симметрична, этот отрыв происходит почти одновременно и характеризуется константами pK1 и рК2,. Поскольку атомы азота обладают основными свойствами, а карбоксильная группа — кислотными свойствами, электронейтральная молекула Н4У в растворе практически не существует: она превращается в биполярную структуру, что подтверждено методом инфракрасной спектроскопии.

Следующие два протона от карбоксильных групп из-за симметричности бетаиновой структуры реагента отщепляются практически одновременно и процесс характеризуют константы рК3 и рК4. Последними отщепляются протоны у иминогрупп, причем этот процесс идет не одновременно: из-за отщепления первого протона от иминогруппы (рК5) молекула становится несимметричной, атомы азота влияет друг на друга и поэтому последний протон отщепляется в слабощелочной среде (рН 9−11). Только при рН>11 в растворе существует этилендиаминтетраацетат-анион У4-.

Свойства этилендиаминтетраацетатов Комплексным соединениям двухи трехвалентных катионов с ЭДТА приписывают природу хелатов. Обычно ЭДТА выступает как шестидентатный лиганд, однако, известны комплексонаты, где он является четырехдентатным (Мg2+, щелочноземельные элементы) и пентадентатным (Ni2+) лигандом.

Как показано выше, в зависимости от кислотности раствора в нем могут присутствовать различные ионные формы ЭДТА — от H6Y2+ до У4-. Ионы металла в отсутствие ЭДТА также могут находиться в растворе в различных ионных формах: в виде простых ионов Men+, гидролизованных Me (ОН)xn-x, гидратированных Ме (H2O)xn+ или в виде комплексных ионов с какими-либо иными лигандами. Различают несколько типов комплексонатов: протонированные, нормальные, гидроксокомплексонаты и смешанные комплексонаты [2].

Если в ЭДТА при комплексообразовании с ионами металла замещены не все протоны, комплекс называют протонированным или водородным. Устойчивость протонированных комплексонатов, за небольшими исключениями, настолько мала, что их почти не используют в химическом анализе. Для примера ниже приведены константы устойчивости протонированных и нормальных комплексонатов (табл.2).

Таблица 2 Константы устойчивости протонированных и нормальных этилендиаминтетраацетатов.