2) 10 (+)
3) 12
4) 5
Комплексонометрическое определение солей кальция проводят в аммиачном буферном растворе при pH 10. В этих условиях динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА, комплексон III) образует с ионами Ca2+ устойчивый растворимый хелатный комплекс состава 1:1: Ca2+ + Y4− → [CaY]2−. Поддержание постоянного pH необходимо для достаточной степени депротонирования ЭДТА и воспроизводимого протекания реакции.
Значение pH 10 является компромиссом между устойчивостью кальций-ЭДТА-комплекса и четкостью перехода металлохромного индикатора. В аммиачной среде индикатор образует окрашенный комплекс с кальцием, а при добавлении ЭДТА кальций связывается более прочно; освобожденная форма индикатора изменяет окраску, что фиксирует конечную точку титрования. В зависимости от конкретной методики применяют эриохромовый чёрный Т, калькон или другой валидированный металлохромный индикатор.
При pH 5 и 7 значительная часть ЭДТА находится в протонированном состоянии, поэтому комплексообразование с кальцием протекает менее полно и конечная точка становится менее четкой. При чрезмерном подщелачивании до pH 12 изменяются условия работы индикатора и возрастает риск образования малорастворимых гидроксо- и карбонатных форм кальция; такой режим используют только в отдельных альтернативных методиках с соответствующим индикатором, например мурексидом.
| Условия среды | Состояние ЭДТА и кальция | Практическое значение |
|---|---|---|
| pH 5 | ЭДТА преимущественно протонирована; условная устойчивость комплекса Ca–ЭДТА невысока | Титрование кальция протекает недостаточно полно |
| pH 7 | Доля активной формы ЭДТА увеличивается, но не достигает оптимального уровня | Конечная точка может быть растянутой и плохо воспроизводимой |
| pH 10 | Аммиачный буфер стабилизирует среду; образуется устойчивый комплекс Ca–ЭДТА в соотношении 1:1 | Стандартные условия определения солей кальция; обеспечивается чёткий переход индикатора |
| pH 10 с металлохромным индикатором | Индикатор сначала связан с Ca2+, затем кальций количественно переводится в комплекс с ЭДТА | Фиксируется изменение окраски свободного индикатора в конечной точке |
| pH 12 | ЭДТА более полно переходит в активную форму Y4−, но повышается риск побочных процессов и изменения поведения индикатора | Допустимо лишь для специальных методик, а не для рассматриваемой схемы |
| Присутствие Mg2+ и других катионов | Некоторые ионы также образуют комплексы с ЭДТА и могут реагировать с индикатором | Требуются отсутствие интерферентов, их маскирование или предварительное разделение |
Таким образом, правильным является значение pH 10, поскольку оно обеспечивает одновременно достаточную устойчивость кальций-ЭДТА-комплекса и надежную индикацию конечной точки. Количественное соотношение кальция и ЭДТА составляет 1:1, поэтому объем титранта непосредственно связан с содержанием Ca2+ в образце. Точность анализа дополнительно зависит от состава буфера, выбора индикатора и устранения мешающего влияния других металлов.