Complexometric titrations with the copper ion-selective electrode

Význam tématu

Komplexometrické titrace s využitím měděné iontově selektivní elektrody představují přesnou a univerzální metodu pro stanovení kovových iontů v různých typech vzorků (voda, odpadní vody, průmyslové lázně, farmaceutické roztoky, rudy). Odstranění potřeby vizuálních indikátorů zvyšuje spolehlivost v zakalených nebo zabarvených matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem publikace je popsat postupy přímé a zpětné komplexometrické titrace s indikací ekvivalence pomocí měděné iontově selektivní elektrody (Cu ISE). Metoda umožňuje stanovit celkovou tvrdost vody a koncentrace řady kovových iontů (Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+, Co2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+, Al3+, Bi3+, Fe2+/3+) při různých hodnotách pH.

Použitá metodika a instrumentace

Princip: měření aktivity volných Cu2+ během titrace komplexujícím činidlem (EDTA) přímou (pH=10, amoniakový buffer) nebo zpětnou titrací (pH=4,7, octanový buffer).

Reagencie a roztoky:

• titrující roztoky: Na2EDTA 0,1 mol/L (přímá titrace), CuSO4 0,1 mol/L (zpětná titrace), komplexní Cu(NH4)2EDTA 0,1 mol/L jako pomocný roztok
• buffery: alkalický borátový (pH≈10) pro celkovou tvrdost, amoniakový (pH=10) pro Ca, Mg, Ba, Sr, Co, Ni, Pb, Zn; octanový (pH=4,7) pro Al, Bi, Fe

Instrumentace:

• titrátor s režimem MET U
• buret 10 mL, magnetické míchadlo
• volitelně: dávkovače vzorku, oplachové a odpadní pumpy
• měděná iontově selektivní elektroda (typ 6.0502.140) a referenční LL ISE (6.0750.100)

Hlavní výsledky a diskuse

Elektroda detekuje bod ekvivalence na základě prudké změny potenciálu při poklesu volných Cu2+. Přímá titrace poskytuje ostré skoky pro prvky s nižšími konstantami komplexotvorby (Ca, Mg aj.), zpětná titrace je vhodná pro kovy s vysokými konstantami (Al, Bi, Fe). Optimalizované parametry (pauza, rychlost míchání, krok titru) zajišťují reprodukovatelnost a rychlost analýzy.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká selektivita a citlivost bez nutnosti barevných indikátorů
• Možnost stanovení v zakalených a tmavých vzorcích
• Flexibilita díky přímé i zpětné titraci
• Široké uplatnění v průmyslové kontrole kvality vody, elektrolytů, surovin a rud

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření integrace s automatizovanými a mikrofluidními systémy, zdokonalení iontově selektivních membrán, vývoj multi-iontových senzorů a on-line monitorování procesů v reálném čase. Kombinace s chemometrickými metodami může zvýšit robustnost analýz v komplexních matricích.

Závěr

Metoda komplexometrické titrace s měděnou ISE je robustní, přesná a univerzální pro stanovení řady kovových iontů. Pro zajištění opakovatelnosti je nutné správné pufrování, udržba elektrody a optimalizace parametrů titrace. Díky své univerzálnosti je vhodná pro rutinní i výzkumné účely v oboru analytické chemie.

Reference

• Ross, J.W., Frant, M.S.: Chelometric indicator titrations with the solid-state cupric ion selective electrode. Anal. Chem. 41 (1969) 1900–1902.
• Baumann, E.W., Wallace, R.M.: Cupric-selective electrode with copper(II)-EDTA for end point detection in chelometric titrations of metal ions. Anal. Chem. 41 (1969) 2072–2074.
• Schwarzenbach, G., Flaschka, H.: Die komplexometrische Titration. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart (1965).