Компьютерное моделирование комплексометрического титрования смесей металлов

• Автор: Калашников, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 137 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Комплексометрическое титрование в анализе смесей

1.1 Теоретические аспекты комплексометрического анализа

1.1.1 Комплексонометрия однокомпонентных систем

1.1.2 Комплексонометрия смесей ионов металлов

1.1.3 Титрование низкодентатными лигандами

1.1.4. Линейные кривые титрования

1.2 Применение низкодентатных лигандов в качестве титрантов

1.3 Комплексонометрический анализ смесей металлов

1.3.1 Маскирование и демаскирование

1.3.2 Использование селективных комплексонов
1.3.3 Использование селективных индикаторов
1.3.4 Инструментальный контроль к, т. т
1.4. Использование компьютеров для прогнозирования кривых коплексометрического титрования
Глава 2. Моделирование комплексометрического титрования (алгоритмы, программы, проверка адекватности)
2.1 Выбор модели для случая титрования индивидуального металла и алгоритм точного расчета рМ и рУ
2.2 Выбор модели для случая титрования смеси металлов и алгоритм точного расчета равновесных концентраций
2.3 Расчетно-моделирующая программа Мобекот
2.4 Моделирующая программа ПУК Сотркхотейу
2.5 Проверка адекватности прогнозирования кривых титрования
2.5.1 Сравнение результатов расчета по разным алгоритмам
2.5.2 Методика проверки адекватности с потенциометрическим контролем
2.5.3. Проверка адекватности в случае титрования одного металла
2.5.4. Проверка адекватности в случае титрования смеси металлов

Глава 3. Применение компьютерного моделирования для разработки и оптимизации методик титрования
3.1 Оптимизация условий титрования металлов комплексонами
3.1.1 Выбор pH раствора
3.1.2 Выбор маскирующих вешеств
3.1.3 Прогнозирование и оценка безындикаторных погрешностей
3.2 Комплексонометрическое титрование бинарных смесей металлов
3.2:1 Кривые титрования с ординатой pY
3.2.2 Оптимизация условий анализа смеси
3.2.3 Кривые титрования с ординатойрМ
3.3 Рекомендации для потенциометрического титрования
3.4 Прогнозирование применимости низкодентатных лигандов в качестве титрантов
3.4.1 Вид кривых титрования при ступенчатом комппексообразовании
3.4.2 Поиск перспективных титрантов
Заключение
Выводы
Литература

Введение
Актуальность. Комплексометрическое титрование - общепринятый, удобный и точный метод определения металлов, в том числе в природных и техногенных объектах. Наиболее распространенным видом комплексомет-рии, начиная с 50-х годов, является комплексонометрия, основанная на применении полидентатных лигандов (комплексонов). Однако при всех своих бесспорных достоинствах комплексоны как титранты имеют серьезный недостаток - низкую селективность взаимодействия с переходными металлами. Это осложняет анализ, приводит к необходимости дополнительных операций (разделение, маскирование) при анализе реальных объектов, содержащих, как правило, несколько металлов. Разработка методик анализа смесей металлов затруднена тем, что традиционные расчетные алгоритмы, связанные с применением условных констант, не позволяют точно прогнозировать вид кривых титрования в наиболее сложных случаях, например, при параллельном протекании реакций с участием разных металлов, при небольшом избытке маскирующего реагента и т.п. То же обстоятельство препятствует широкому использованию в комплексометрии более селективных титран-тов - низкодентатных лигандов (НДЛ), так как в этом случае несколько параллельных реакций идут даже при титровании единичного металла (при использовании термина «металл» здесь и далее имеются в виду ионы металла в водном растворе).
Для прогнозирования кривых титрования в других методах объемного анализа широко применяется компьютерное моделирование. Специально создаваемое программное обеспечение дает возможность оценивать возможность титрования в заданных условиях, проводить априорную оптимизацию условий, учитывать влияние разных факторов, а также решать обратные задачи (оценивать константы равновесий по реальным кривым титрования). Этот подход позволил исследовать процессы осадительного, кислотно-
обозначаемый [53] для краткости ЭГТА(0), а также его Э и М-СН3 аналоги перспективны для проведения селективных определений (см. табл. 1.6).
Таблица 1.
Значения 1§Д.Т комплексов двухвалентных магния, кальция, кадмия и ртути с ЭДТА и другими комилексонами
Комплексон м8 Са са н§
ЭДТА 8,7 10,6 16,5 21,
ЭГТА(О) 5,2 11,0 16,7 23,
ЭГТАСБ) <1 4,9 13,6 23,
ЭГТА(]5[-СНз) 4,3 9,4 17,8 27,
Следует отметить, что использованный прием сравнения констант комплексообразования является лишь вспомогательным средством в оценке селективности, т. к. не учитывает всех протекающих при реальном титровании процессов. Априорное прогнозирование применимости тех или иных т'итрантов для анализа сложных смесей требует сложных расчетов и обычно не проводится. Несмотря на большую селективность, нетрадиционные ком-плексоны редко позволяют проводить раздельное определение металлов без вспомогательных приемов (прежде всего, маскирования). Основные характеристики известных методик комплексонометрического анализа смесей, основанные на использовании селективных титрантов, приведены в табл.1.7.
Таблица 1.
Методики анализа, основанные на использовании селективных комплексонов
Титрант Объекты определения Дополнительные приемы Цит. по
1,2-диаминциклогексан-тетрауксусная кислота А1 и Сг, ТЬиСг Кинетическое маскирование хрома [116, 127]
Диэтилентриаминпента-уксусная кислота Тії и РЗЭ Варьирование pH [117]
1М-оксиэтилэтилендиамин- ПтиРЗЭ Варьирование pH [118]