Analytische Bedeutung von Komplexverbindungen

Komplexbildungsreaktionen, die mit Farb – bzw. Loslichkeitsanderungen gekoppelt sind, bilden haufig die Grundlage qualitativer und quantitativer Nachweisreaktionen. Zum Bei – spiel wird zum qualitativen Nachweis von Kupfer(II)-Ionen die Komplexbildung mit NH3 herangezogen. Genauer betrachtet handelt es sich bei der Bildung des tiefblauen Tetraam- mindiaquakupfer(II)-Komplexes um einen sukzessiven Austausch der H20- gegen die NH3- Liganden (Gl. 6-23). Es liegt eine Ligandenaustauschreaktion vor. Aufgrund der besonde – ren Geometrie des entstehenden Tetraammindiaquakupfer(II)-Komplexes wird haufig die einfachere Formel [Cu(NH3)4]2+ bevorzugt (s. a. Кар. 8.3.2, Gl. 8-21).

[Cu(H20)6]2+ + 4NH3 — [Cu(NH3)4(H20)2]2+ + 4 H20 (6-23)

hellblau tiefblau

Zum analytischen Nachweis von Fe(III) wird meist die Farbreaktion mit SCN" (Thiocya – nat – oder Rhodanidion) herangezogen (Gl. 6-24). Auch bei dieser Umsetzung handelt es sich um eine Ligandenaustauschreaktion.

[Fe(H20)6]3+ + SCN" [Fe(H20)5SCN]2+ + H20 (6-24)

blassgelb blutrot

Komplexbildungsreaktionen konnen auch zur quantitativen Bestimmung von Metallionen durch Titration herangezogen werden. Unter einer Titration versteht man ein maBanalyti – sches Verfahren, bei dem eine unbekannte Menge einer gelosten Teilchenart dadurch er – mittelt wird, dass man sie quantitativ von einem chemisch exakt definierten Ausgangszu – stand in einen ebenfalls exakt definierten Endzustand tiberfuhrt (.Mafianalyse, Volumetrie). Bei den Teilchen kann es sich um Protonen oder Hydroxidionen (,Saure-Base-Titration), um Oxidations- oder Reduktionsmittel (Redoxtitration) oder um Metallionen bzw. Saure – restionen (Котріexometrie, Fallungstitratiori) handeln.

Zu der zu bestimmenden Losung wird solange eine Losung bekannter Konzentration zuge – fiigt, bis ein vollstandiger Umsatz zwischen den interessierenden Teilchenarten erfolgt ist. Dabei kommt es auf eine genaue Messung des zugegebenen Volumens an. Die Losung bekannter Konzentration (MaBlosung) befindet sich in einer Burette. Die Burette ist ein Glasrohr mit einer geeichten Graduierung, an dessen unterem Ende sich ein Glashahn be­findet. Er ermoglicht die kontrollierte Zugabe der MaBlosung zu der zu bestimmenden Lo­sung. Zur Erkennung des Endpunktes oder Aquivalenzpunktes werden unterschiedliche Methoden eingesetzt (Кар. 6.5.3.3).

Bei der komplexometrischen Titration (Komplexometrie) erfolgt die quantitative Bestim­mung von Metallionen mittels mehrzahniger organischer Liganden (Komplexone). Das praktisch wichtigste Komplexon ist der sechszahnige Ligand Ethylendiamintetraacetat, kurz: EDTA (Abb. 6.20), das Anion der Ethylendiamintetraessigsaure. EDTA ist ein aus – gezeichneter Komplexbildner fur die meisten zwei – und dreiwertigen Metallionen (Abb. 6.20).

Zur Erkennung des Aquivalenzpunktes, an dem sich die zu bestimmende Menge an Me – tallion und die zugegebene Menge an Komplexon genau entsprechen, also aquivalent sind, benutzt man sogenannte Metallindikatoren. Metallindikatoren sind organische Farbstoffe, die der Untersuchungslosung vor der eigentlichen Titration zugefugt werden und die mit den Metallionen farbige Metall-Indikator-Komplexe bilden. Bei der nachfolgenden Titra­tion mit dem Komplexbildner EDTA entsteht ein Metall-EDTA-Komplex, der stabiler als der vorliegende Metall-Indikator-Komplex ist. Es lauft wiederum eine Ligandenaus­tauschreaktion ab. Der anfangs am Metall komplex gebundene Farbstoffligand wird im Verlauf der Titration sukzessive durch EDTA verdrangt:

Metall-Indikator-Komplex + EDTA 14 Metall-EDTA-Komplex + Indikator. Farbe I Farbe II

Die Farbe des freigesetzten Indikators, die sich von der des Metall-Indikator-Komplexes unterscheiden muss, zeigt den Aquivalenzpunkt an. Auf komplexometrischem Wege ist es moglich, die Gesamtharte von Wassem, also die im Wasser enthaltene Menge an Calcium – und Magnesiumionen, zu bestimmen.

Подпись: EDTA

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Подпись: К

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Abbildung 6.20 Komplexbildung von Ca mit EDTA: Im gebildeten Komplex realisiert der organische Komplexbildner die Koordinationszahl 6.