T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI KİMYA TEKNOLOJİSİ KOMPLEKSLEŞME TİTRASYONLARI 524KI0055

Transkript

1 T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI KİMYA TEKNOLOJİSİ KOMPLEKSLEŞME TİTRASYONLARI 524KI0055 Ankara, 2011 i

2 Bu modül, mesleki ve teknik eğitim okul/kurumlarında uygulanan Çerçeve Öğretim Programlarında yer alan yeterlikleri kazandırmaya yönelik olarak öğrencilere rehberlik etmek amacıyla hazırlanmış bireysel öğrenme materyalidir. Millî Eğitim Bakanlığınca ücretsiz olarak verilmiştir. PARA İLE SATILMAZ. ii

3 İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR... iv GİRİŞ... 1 ÖĞRENME FAALİYETİ EDTA ÇÖZELTİSİNİN HAZIRLANMASI VE AYARLANMASI Kompleksometrik Titrasyonlar Komplekslerin Tanımı Kompleks Oluşumu Kompleks Dengeleri Kompleksleştirme Titrasyonlarında Kullanılan İndikatörler Çökelti Meydana Getiren İndikatörler Asit Baz İndikatörleri Metal İyon İndikatörleri EDTA Çözeltisinin Hazırlanması Tampon Çözeltinin Hazırlanması EDTA Çözeltisinin Ayarlanması UYGULAMA FAALİYETİ ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖĞRENME FAALİYETİ Ayarlı EDTA çözeltisiyle yapılan tayinler Ayarlı EDTA Çözeltisi ile Magnezyum Tayini Ayarlı EDTA Çözeltisi ile Kalsiyum Tayini Yer Değiştirme Titrasyonu Ayarlı EDTA Çözeltisi ile Nikel Tayini Geri Titrasyon UYGULAMA FAALİYETİ ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖĞRENME FAALİYETİ AYARLI EDTA ÇÖZELTİSİ İLE KARIŞIM TAYİNİ Kalsiyum ve Magnezyum Karışım Tayini UYGULAMA FAALİYETİ ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME CEVAP ANAHTARLARI KAYNAKÇA iii

4 AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL AÇIKLAMALAR 524KI0055 Kimya Teknolojisi Kimya MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI SÜRE 40 / 32 Kompleksleşme Titrasyonları Komplekslerin tanımları, çeşitleri ve isimlendirilmelerinin verildiği; kompleksleşme titrasyonlarından EDTA çözeltisi ile analizleri yapabilme becerilerinin kazandırıldığı öğrenme materyalidir. ÖN KOŞUL YETERLİK MODÜLÜN AMACI EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Kompleksleşme titrasyonlarını incelemek Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak EDTA ile analiz yapabileceksiniz. Amaçlar 1. EDTA çözeltisini hazırlayabilecek ve ayarlayabileceksiniz. 2. Ayarlı EDTA çözeltisiyle tayinler yapabileceksiniz. 3. Ayarlı EDTA çözeltisiyle karışım tayini yapabileceksiniz. Ortam: Sınıf, laboratuvar, işletme, kütüphane, ev, bilgi teknolojileri ortamı (internet) vb. öğrencinin kendi kendine veya grupla çalışabileceği tüm ortamlar Donanım: Büyük ekran televizyon, sınıf veya bölüm kitaplığı, VCD veya DVD çalar, projeksiyon, bilgisayar ve donanımları, büret, erlenmayer, beherglas, balon joje, mesnet ve bağlantıları, dereceli silindir, elektronik terazi vb. öğretim materyalleri Modül içinde yer alan her öğrenme faaliyetinden sonra verilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen modül sonunda ölçme aracı (çoktan seçmeli test, doğru-yanlış testi, boşluk doldurma, eşleştirme vb.) kullanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizi değerlendirecektir.. iv

5 GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Kimya teknolojisi alanının analizlerinde önemli bir yer tutan kompleksleşme titrasyonlarını öğreneceksiniz. Mesleğinizi en iyi şekilde öğrenebilmeniz ve uygulayabilmeniz için mesleki alandaki teknolojik gelişmeleri takip etmelisiniz. Bu modülde, kompleksler ve kompleks bileşikler hakkında sizin ihtiyacınızı karşılayacak düzeyde bilgi öğreneceksiniz. Ayrıca günümüzde önemi gittikçe artan ve daha çok uygulama alanı bulan kompleksleşme titrasyonlarını öğrenerek ve uygulayarak iş hayatınızda kendinize ayrıcalık kazandırmış olacaksınız. Bu modülü tamamladığınızda kompleksleşme titrasyonlarını yapabilecek ve analiz sonuçlarını hesaplayabilecek bilgi ve beceriye sahip olacaksınız. 1

6 ÖĞRENME FAALİYETİ 1 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 1 Gerekli ortam sağlandığında, kurallarına uygun olarak ayarlı EDTA çözeltisi ile magnezyum tayini yapabilecek bilgi ve beceriye sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Kompleks bileşikler hakkında bilgi toplayınız. Koordinasyon sayısı ve ligant hakkında araştırma yapınız. Organik kompleks yapıcı maddeler hakkında bilgi toplayınız. Kompleks oluşumu ve kompleks dengeleri hakkında araştırma yapınız. Kompleksometride kullanılan indikatörler hakkında bilgi toplayınız. 1. EDTA ÇÖZELTİSİNİN HAZIRLANMASI VE AYARLANMASI 1.1. Kompleksometrik Titrasyonlar Çözelti tepkimelerinde bir kompleks iyon veya bir kompleks bileşik oluşuyor ise kompleksleşme tepkimesinden bahsedilebilir. Bir çözeltide kompleks oluşumu analitik kimya işlemlerinde oldukça önemlidir. Kompleks oluşturmakla olması muhtemel bazı tepkimeler engellenebilir. Kompleks oluşumu analizin ya da istenilen tepkimenin sağlıklı yürümesine yardımcı olur. Örneğin, MnO 4 ile Cl lü ortamda demir (Fe) tayininde ortama ilave edilen Zimmermann çözeltisi içerisinde bulunan H 3 PO 4, Fe +3 iyonlarını [ Fe(PO 4 ) 2 ] -3 kompleksi şeklinde bağlayarak Fe +3 ün Cl - ile sarı renkli [FeCl 4 ] - kompleksini vermesini engeller ve titrasyon sonucu iyi gözlenir. Fe PO 4-3 [ Fe(PO 4 ) 2 ] -3 renksiz kompleks (demir III difosfat kompleksi) Fe Cl -1 [ FeCl 4 ] -1 sarı renkli kompleks (demir III tetraklorür kompleksi) Tepkime sonucunda oluşan kompleks bir cinsli ve dayanıklı bir kompleks olmalıdır. Çözeltisinde iyonlarına ayrışmamalıdır. 2

7 Kompleks oluşumunun yukarıdaki uygulaması dışında nitel analizde katyon ve anyonların tanınma tepkimelerinde, katyonlarla oluşturduğu güç çözünen komplekslerle gravimetrik analizlerde kullanılabilir. Günümüzde gelişen teknoloji ile birlikte bulunan yeni organik kompleks yapıcı maddelerin artması komplekslerin ve kompleksleşme tepkimelerinin önemini gün geçtikçe artırmaktadır Komplekslerin Tanımı Kompleksin ne olduğunu ve yapılarını anlayabilme için kompleks tanımını yapmadan önce iyon tanımını hatırlayalım. İyon: Pozitif (+) ya da negatif (-) yüklü atom ya da atom gruplarına iyon denir. Atom iyon: Tek bir cins atomdan oluşan iyonlara atom iyon denir. Na +, O =, Cl, Br -1, N -3, Fe 3+, Sn 2+, K +, S =, Mn +2, Ca +2 gibi. Grup iyon: Birden çok atomdan oluşmuş iyonlara grup iyon denir. CO 3 =, SO 4 =, NO 3, MnO 4, OH, C 2 O 4 =, PO 4-3 gibi. Kısaca, grup iyonlara kompleks denir. Ancak bu tanımla komplekslerin davranışlarını ve yapılarını açıklamakta güçlük çekeriz. Bu nedenle kompleksi; Bir metal katyonunun nötral bir molekül (su, amonyak gibi) veya bir anyonla birleşerek oluşturduğu yeni iyona kompleks iyon denir. şeklinde tanımlayabiliriz. [ Fe(CN) 6 ] 3-, [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ gibi. Bu şekildeki bir kompleks iyon; merkezî atom, ligant, koordinasyon sayısı ve kompleksin değerliği gibi bileşenlerden oluşur. Merkezî atom Kompleksin degerligi Fe(CN) 6-3 Ligant Koordinasyon sayisi Merkezî atom Kompleksteki metal katyonuna merkezî atom denir. Merkezî atomlar periyodik cetvelin bütün metalleri olabileceği gibi ağırlıklı olarak geçiş metalleridir. Çünkü geçiş metallerinde boş yörüngeler vardır ve bu boş yörüngeler diğer atom veya moleküllerin sahip oldukları serbest elektron çiftlerini çeker ve uygun şartlarda bağ oluşur. Bağ oluşabilmesi için geçiş metali üzerindeki yörüngecin düşük enerjili, simetrisi uygun ve ulaşılabilir olması gerekir. 3

8 Ligant ve Koordinasyon Sayısı Merkezî atoma serbest elektron çiftleriyle bağlanan anyon veya nötr moleküllere ligant denir. CN -, Cl -, OH -, SCN -, S 2 O 3 =, PO 4-3 gibi anyonlar ile H 2 O, NH 3 gibi nötr moleküller liganta örnek olarak verilebilir. Merkezî atoma bağlı olan ligant sayısına koordinasyon sayısı denir. Koordinasyon sayısı elementlerin özelliklerine bağlıdır. Genel olarak metalin değerliği ne kadar büyükse koordinasyon sayısı da o kadar yüksektir. Örneğin, iki değerlikli platin (Pt +2 ) için 4 olan koordinasyon sayısı, 4 değerlikli platin (Pt +4 ) için 6 dır. Koordinasyon sayısı genellikle 2, 4, 6 gibi çift sayılardır. Merkezî atomun koordinasyon gücü daha önce kendisine bağlanmış olan atom veya gruplar tarafından büyük ölçüde değiştirilebilir. Örneğin, kalay IV klorürdeki (SnCl 4 ) klorlardan biri alkil (R) grubu ile yer değiştirirse iki molekül aldehit veya keton bağlama gücü fazla miktarda azalır. Şayet birden fazla klorür değiştirilirse madde parçalanır. Metal Koordinasyon sayısı Metal Koordinasyon sayısı Lityum (Li ) 4 Demir (Fe +3 ) 6 Bor (B) 4 Kobalt (Co +2 ) 4, 5, 6 Sodyum (Na) 4 Kobalt (Co +3 ) 6 Magnezyum (Mg) 6 Nikel (Ni +2 ) 4, 5, 6 Silisyum (Si +4 ) 6 Nikel (Ni +3 ) 6 Kalsiyum (Ca) 6 Bakır (Cu +1 ) 2 Krom (Cr +3 ) 6 Bakır (Cu +2 ) 4 Mangan (Mn +2 ) 6 Çinko (Zn +2 ) 4 Mangan (Mn +4 ) 6 Gümüş (Ag +1 ) 2, 4 Demir (Fe +2 ) 6 Kurşun (Pb +4 ) 6 Tablo 3.1: Bazı metallerin en çok rastlanan koordinasyon sayıları Komplekslerin Değerliklerinin Bulunması Bir kompleksin değerliği, kompleksi oluşturan elementlerin yüklerinin cebirsel toplamıdır. [Co (NO 2 ) 6 ] 3 = Co 3+, NO 2 ( -1) den yükler toplamı ( - 1 ) = - 3 olur. [ Fe(CN) 6 ] 3- = Fe 3+, CN ( -1 ) den yükler toplamı ( - 1 ) = - 3 olur. [ Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ = Cu 2+, NH 3 = 0 dan yükler toplamı = +2 olur. [Cr (H 2 O) 6 ] 3+ = Cr 3+, H 2 O = 0 dan yükler toplamı = +3 olur. 4

9 Kompleksler sahip oldukları değerliğe göre; pozitif (+) yüklü ise katyonik, negatif ( - ) yüklü ise anyonik veya yüksüz ise nötral kompleksler olarak da anılır. Örneğin, [ Cu (NH 3 ) 4 ] +2 bakır II tetraamin kompleksi katyonik, [ Ag (CN) 2 ] -1 gümüş disiyanür kompleksi anyonik, [ Pt (NH 3 ) 2 Cl 4 ] platin IV diamin tetraklorür kompleksi nötral komplekslerdir Komplekslerin İsimlendirilmesi Bir kompleks isimlendirilirken aşağıdaki sıralama takip edilir. Metalin adı + Farklı değerlikleri varsa değerliği + Ligant sayısının Latince adı + Anyonun adı + Kompleksi [ HgBr 4 ] 2 = Cıva II tetrabromür kompleksi, [ Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ = Bakır II tetraamin kompleksi, [Co (NO 2 ) 6 ] 3 [Cr (H 2 O) 6 ] 3+ = Kobalt III hekzanitrit kompleksi, = Krom III hekzahidrat kompleksi şeklinde isimlendirilir. Komplekslerde nötral moleküllerden H 2 O hidrat, NH 3 ise amin olarak adlandırılır Organik Kompleks Yapıcı Maddeler Kompleksometrik titrasyonlarda en çok kullanılan organik kompleks yapıcı madde, etilen diamin tetra asetik asittir. Kısaca EDTA ile gösterilir. Bundan başka ikinci derecede kullanılan maddeler arasında nitrilotriasetik asit (NTA), trietilentetraamin (TRİEN) sayılabilir. NHCH 2 CH 2 NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 NH 2 HOOCH 2 C CH 2 COOH N CH 2 COOH TRİEN in molekül formülü NTA nın molekül formülü HOOC - H 2 C N HOOC - H 2 C CH 2 - COOH CH 2 CH 2 N CH 2 - COOH EDTA nın molekül formülü 5

10 Kompleks Oluşumu Kompleks oluşumu Lewis tarafından 1923 yılında kurulan asit ve bazların elektron teorisinden açıklanabilir. Lewis e göre bir nötrleşme tepkimesi esnasında daima bir asit, bir baz ile koordine kovalent bağ oluşturarak birleşir. Aşağıdaki örneklerde kompleks oluşumu bu türdendir. Asit Baz Kompleks Cu NH 3 [ Cu (NH 3 ) 4 ] +2 Ag CN -1 [ Ag (CN) 2 ] -1 SnCl Cl -1 [ SnCl 6 ] +2 Cr H 2 O [ Cr (H 2 O) 6 ] +3 Nötr moleküller ile iyonlardan kompleks oluşumuna sebep, metal iyonlarının tam dolmamış elektron seviyelerini doldurarak soy gaz elektron düzenine ulaşma isteğinden ileri gelir. Bunun için gerekli olan elektronlar ligant tarafından sağlanır. Örneğin, [Co (NH 3 ) 6 ] +3 kompleksinde, +3 değerlikli kobalt (Co +3 ) her iki dış yörüngesinde 14 elektrona sahiptir. ( 27 Co +3 = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 ). 6 adet amonyak (NH 3 ) molekülünden 12 elektron almak suretiyle 3. ana yörüngesinde 18 elektron, 4. ana yörüngesinde de 8 elektrona sahip olur ve bir soy gaz olan kriptonun elektron düzenine ulaşır. 27Co +3 = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 = 36 Kr Aşağıda bu tür oluşan bazı kompleks bileşikler örnek olarak verilmiştir. Metal iyon Elektronik yapı Kompleks Elektronik yapı Co +3 2, 8, 14 [ Co (NH 3 ) 6 ] +3 2,8,18,8 = Kr Zn +2 2, 8, 18 [ Zn (NH 3 ) 4 ] +2 2,8,18,8 = Kr Hg +2 2, 8, 18, 32, 18 [ Hg (SCN) 4 ] +2 2,8,18,32,18,8 = Rn Kompleks Dengeleri Kompleksler sulu çözeltilerindeki davranışlarına göre ideal kompleksler ve zayıf kompleksler olmak üzere ikiye ayrılır. 6

11 İdeal kompleksler Grup iyonlara ideal kompleksler denir. İdeal kompleksler sulu çözeltilerinde kendisini oluşturan iyonlara ayrılmaz. Sulu çözeltilerinde bir bütün olarak davranır. Örneğin, SO4=(Sülfat) ideal kompleksi S 6+ ve 4 adet O = iyonundan meydana gelmiştir. Ancak çözeltide hiçbir zaman S 6+ ve O = iyonları şeklinde bulunmaz. Hangi kaynaktan gelmiş olursa olsun hemen birleşerek SO = 4 iyonunu oluşturur. Bu artık S 6+ iyonunun tepkimeleri olarak = değil SO 4 iyonunun tepkimeleri olarak bilinir. Zayıf kompleksler ve dengeleri Sulu çözeltilerinde belirli bir dengeye kadar iyonlarına ayrışan komplekslere zayıf kompleksler denir. Sulu çözeltilerinde zayıf elektrolitlerin gösterdikleri davranışları gösterirler. Zayıf elektrolitlerde olduğu gibi denge sabitleri yazılabilir. Belirli bir, denge sabiti değerleri vardır. Bu sabite, kompleksin dayanıklılık sabiti (Ki) denir. Sabitin değeri ne kadar küçükse kompleks, o derece dayanıklı bir kompleks demektir. Örneğin, cıva II tetrabromür ( [HgBr 4 ] 2 ) kompleksi, [ HgBr 4 ] 2 (suda) Hg 2+ (suda) + 4 Br (suda) dengesi gereğince iyonlarına ayrışır. Oluşan denge için, [Hg 2+ ][Br ] 4 K i = = 2, eşitliği yazılabilir. [HgBr 4 ] 2 Yazılabilen bu toplu denge denklemi yerine her bir kademe için ayrı bir denge yazmak mümkündür. Yazılan denge eşitliklerinin çarpımı toplu denge denklemini verir. Aynı şekilde her denge eşitliğine ait denge sabiti vardır ve bunların çarpımı da toplu dengenin Ki değerini verir. Burada dikkat edilmesi gereken bir konu denge sabitinin numarası iyonlarına ayrışan kompleksin ligant sayısı ile aynıdır. [ HgBr 4 ] 2 [HgBr 3 ] 1 + Br dengesi için K 4 = [ HgBr 3 ] 1 [ Br ] / [ HgBr 4 ] 2 [ HgBr 3 ] 1 [ HgBr 2 ] + Br dengesi için K 3 = [ HgBr 2 ] [ Br ] / [ HgBr 3 ] 1 [ HgBr 2 ] [ HgBr ] 1+ + Br dengesi için K 2 = [ HgBr ] 1+ [ Br ] / [ HgBr 2 ] [ HgBr ] 1+ Hg 2+ + Br dengesi için K 1 = [Hg 2 + ] [ Br ] / [ HgBr ] 1+ eşitlikleri yazılabilir. K 1, K 2, K 3, K 4 eşitliklerinin çarpımları alınırsa K i eşitliği elde edilir. 7

12 1.2. Kompleksleştirme Titrasyonlarında Kullanılan İndikatörler Volumetrik analizin diğer türlerinde olduğu gibi kompleksleştirme titrasyonlarında da farklı yöntemlerle ve farklı özelliklerde indikatörler kullanarak titrasyon sonunu belirlemek mümkündür Çökelti Meydana Getiren İndikatörler Bazı kompleksleşme tepkimelerinde tepkime sonucu oluşan bir çökelekle belirlenir. Örneğin, gümüş (Ag +1 ) ile siyanür (CN -1 ) arasında geçen kompleksleşme tepkimelerinde titrasyon sonucu, bir çökelme olması ile anlaşılır. Bunun için siyanür çözeltisine ayarlı Ag +1 çözeltisi ilave edildiğinde Ag +1 (suda) + 2 CN -1 (suda) [ Ag(CN) 2 ] -1 (suda) tepkimesi gereğince gümüş disiyanür kompleksi meydana gelir. Eşdeğerlik noktasının hemen ötesinde ilave edilen Ag +1 çözeltisinin fazlası suda güç çözünen Ag[Ag(CN) 2 ] çökeleğinin oluşmasına neden olur ve çözeltiyi bulandırır. Ag +1 (suda) + [ Ag(CN) 2 ] -1 (suda) Ag[Ag(CN) 2 ] Titrasyon, gümüş tayin etmek amacı ile kullanılacaksa gümüş çözeltisi üzerine miktarı belirli, fazlaca siyanür çözeltisi ilave edilir. Siyanürün fazlası, ayarlı bir gümüş nitrat çözeltisi ile titre edilir Asit Baz İndikatörleri EDTA nın potasyum tuzu olan K 4 Y ile metal katyonlarının titrasyonunda eşdeğerlik noktasında bir ph değişimi meydana gelir. Bu ph aralığında renk değiştiren asit baz indikatörleri bu amaçla kullanılabilir. Tablo 3.2 de bazı metal katyonlarının dönüm noktası ph aralıkları verilmiştir. Metal katyonu ph aralığı Ca +2 8,5 10 Cd +2 7,0 10 Co +2 6,5 10 Cu +2 5,5 10 Fe +2 7,5 10 Fe +3 4,5 10 Hg +2 5,0 10 Mg +2 9,0 10 Ni +2 6,0 10 Pb +2 6,0 10 Zn +2 6,5-10 Tablo 3.2: Bazı metal katyonlarının K 4 Y ile titrasyonunda dönüm noktası ph aralıkları 8

13 Metal İyon İndikatörleri Kompleksleştirme tepkimelerinde en çok kullanılan indikatörlerdir. Bu tür indikatörler genellikle katyonlarla kompleks veren organik boyalardır. Katyonlarla verdikleri komplekslerin renkleri ile kendi orijinal renkleri farklı olduğundan titrasyon sonunda eşdeğerlik noktasını kolaylıkla belirleyebilirler. Böyle bir indikatör HInd ile gösterilirse; HInd + M n+ (suda) MInd (n 1 )+ (suda) + H + (suda) Mavi Kırmızı dengesi gereğince iyonlarına ayrışır. Ind - anyonu hemen ortamdaki metalle kompleks yapacağından çözelti şarap kırmızısı rengini alır. İndikatörlerin katyonlarla verdikleri komplekslerin oluşum sabitleri, EDTA nın aynı katyonlarla verdiği komplekslerin oluşum sabitlerinden genellikle daha küçüktür (en az 10 kat). Bundan dolayı ilave edilen EDTA nın her damlası indikatör katyon [ MInd (n 1 )+ ] kompleksini bozar ve yerine katyon EDTA kompleksi oluşur. İndikatör tekrar eski hâlinin rengini alır. Yukarıdaki örneğe göre, dönüm noktasında ortamın rengi kırmızıdan maviye döner. Çünkü eşdeğerlik noktasında ortamda hiç katyon - indikatör [ MInd (n 1 )+ ] kompleksi kalmayacağından kırmızı renk kaybolacak, yerine oluşmuş olan indikatörün serbest şeklinin (HInd) rengi gözlenecektir. Renklerin görülmesinde ortamın ph ının (tampon çözelti) ve ortamdaki diğer maddelerin etkileri büyüktür. Bu nedenle bunların iyi ayarlanması gerekir. EDTA titrasyonlarında kullanılan başlıca indikatörler; erio chrome black T (solochrome black T, erio T), pyrocatechol violet, murexide, variamine blue B, xylenol orange, fast sulphon black F gibi boyar maddelerdir. Erio chrome black T (solo-chrome black T, erio T), çeşitli ph larda çeşitli metal iyonlarının titrasyonlarında kullanılır. Bunların başlıcaları; Mg, Mn, Co, Ni, Cd, Cu, Pb, Hg, Al, Fe, Ti, Pt dir. Fe, Al, Ni, Co, Cu gibi metallerin katyonları indikatörlerle çok dayanıklı kompleksler verdiklerinden direkt olarak EDTA ile titre edilemezler. Ancak endirekt yolla titre edilebilirler. Bu sebeple başka katyonlar analiz edilirken yanlarında Fe, Al, Ni, Co, Cu katyonlarından biri bulunmamalıdır. Erio chrome black T indikatörünün hazırlanması 20 gram sodyum klorür (NaCl) tartılıp havanda dövülerek iyice ezilir. 0,1 gram erio chrome black T (erio T) indikatörü tartılarak sodyum klorür üzerine eklenir ve toz hâline gelinceye kadar öğütülür. 9

14 Resim 3.1: Erio chrome black T indikatörünün tartımı Çözelti şeklinde hazırlanmak istenirse 0,5 g erio chrome Black T, 100 ml % 67 lik etil alkolde çözülür. Variamine blue B indikatör çözeltisinin hazırlanması Resim 3.2: Variamine blue B indikatör 1 g variamine blue B bir miktar saf su içerisinde çözüldükten sonra son hacmi 100 ml ye tamamlanır EDTA Çözeltisinin Hazırlanması Kompleksleşme titrasyonlarında ayarlı çözelti olarak çoğunlukla EDTA (etilen diamin tetra asetik asit) kullanılır. EDTA yı biraz daha tanımak için molekül yapısına bir bakalım. HOOC - H 2 C N HOOC - H 2 C CH 2 - COOH CH 2 CH 2 N CH 2 - COOH EDTA nın molekül formülü EDTA, üzerinde bulunan serbest elektron çiftleriyle koordinasyon sayısı 6 olan iyonları bile bağlayabilecek durumda olduğundan çok iyi ve sağlam bir kompleks yapıcıdır. Formülünün büyük oluşundan dolayı H 4 Y şeklinde kısaltılır. EDTA asit şeklinde suda az çözündüğünden sodyum tuzları hâline dönüştürülür ve ticarette Versen, Şelaton III, 10

15 Komplekson III, Trilon B, Sekestren, Titripleks III gibi isimler altında satılır. EDTA nın sodyum tuzu Na 2 H 2 Y.2H 2 O şeklinde gösterilir (M AEDTA = 372,24 g) ve primer standart olarak bulunur. Yalnız kullanılmadan önce etüvde 80 o C de 2 saat süre ile kurutulması gerekir. EDTA, yapısında 4 adet hidrojen bulundurduğundan 4 değerli bir asittir. Sulu çözeltide iyonlaştığı zaman aşağıdaki dengeler meydana gelir: EDTA nın asitlik sabitleri [H 3 Y - ] [ H + ] H 4 Y H 3 Y - + H + Ka 1 = = 6, [ H 4 Y ] [H 2 Y -2 ] [ H + ] H 3 Y - H 2 Y -2 + H + Ka 2 = = 1, [ H 3 Y - ] [HY - 3 ] [ H + ] H 2 Y -2 HY -3 + H + Ka 3 = = 6, [ H 2 Y -2 ] [Y -4 ] [ H + ] HY -3 Y -4 + H + Ka 4 = = 5, [ HY -3 ] Ancak EDTA sulu çözeltilerinde en fazla 2 protonunu verebilir. Çünkü 3 üncü ve 4 üncü asitlikleri sabitlerinden de anlaşılacağı üzere oldukça zayıftır. Bundan dolayı sulu çözeltilerinde H2Y 2 iyonları şeklinde bulunur. Suda H 2 Y 2 iyonları şeklinde bulunmasına rağmen verdiği kompleksler daima Y 4 şeklindedir. Hangi katyonla olursa olsun EDTA 1:1 komplekslerini verir. Başka bir ifadeyle bir mol EDTA bir mol metal katyonu ile kompleks verir. Bu nedenle EDTA nın kompleksleşme titrasyonlarında tesir değerliği 1 olarak alınır. Meydana gelen komplekslerin tamamı suda çözünür ve genellikle iyondur. M 2+ + H 2 Y 2 [MY] H + M 3+ + H 2 Y 2 [MY] + 2 H + M 4+ + H 2 Y 2 [MY] + 2 H + M n+ + H 2 Y 2 [MY] +(n 4) + 2 H + 11

16 Çözeltide bulunan EDTA tanecikleri büyük ölçüde ortamın ph ına bağlıdır. ph = 1 civarında büyük ölçüde H 4 Y, ph = 2,5 civarında büyük ölçüde H 3 Y, ph = 4,5 civarında büyük ölçüde H 2 Y 2, p H = 8 civarında büyük ölçüde HY 3 ve ph= 10 dan sonra büyük ölçüde Y 4 iyonları şeklinde bulunur. Tablo 1.1: EDTA taneciklerinin ph a bağımlılıkları Bu nedenle titrasyon esnasında ortamın ph ı önemlidir. Ortam için gerekli olan ph, çözeltiye ilave edilen NH3/NH4+ tampon çözeltisinin farklı miktarlarda ilave edilmesi ile sağlanır. EDTA ve tuzları saf oldukları için primer standart olarak kullanılabilir. EDTA, H 4 Y ile, disodyum tuzu ise Na 2 H 2 Y.2H 2 O ile gösterilir. Disodyum tuzunun sudaki çözünürlüğü EDTA dan daha fazla olduğundan genellikle çözelti hazırlanırken disodyum tuzu kullanılır. 0,01 molar 1 litre EDTA çözeltisi hazırlamak için 5 g kadar Na 2 H 2 Y.2H 2 O 2 saat kadar sıcaklığı 80 ºC olan etüvde bekletilir. Desikatöre alınarak soğutulur. 3,7224 g (M AEDTA = 372,24 g) disodyum tuzu dikkatlice tartılarak alınır. 1 litre balon jojeye saf su yardımı ile aktarılır. Son hacim saf su ile 1 litreye tamamlanır Tampon Çözeltinin Hazırlanması NH 3 / NH 4 + tampon çözeltisinin hazırlanması: 67 g amonyum klorür (NH4 Cl) 560 ml derişik amonyakta (NH3) çözülerek saf su ile balon jojede 1 litreye tamamlanır. 12

17 Resim 1.1: NH 3 / NH 4 + tampon çözeltisinin hazırlanması için gereken maddeler 1.5. EDTA Çözeltisinin Ayarlanması Volümetrik analizlerde kullanılacak çözeltiler hazırlandıktan sonra genellikle ayarlama işlemi yapılır. Çünkü çözeltinin derişimi hemen hemen hiçbir zaman tam olarak istenilen derişimde değildir. Böyle olması için birçok sebep vardır. Maddenin tam kuru olmaması, terazide tartımın tam yapılamaması, balonun jojede istenilen hacmi tam yakalayamaması, ortam sıcaklığı gibi nedenler buna örnek verilebilir. Bu nedenle ayarlı çözelti olarak kullanmak amacıyla hazırlanan çözeltiler, bir süre dinlendirildikten sonra derişimini tam olarak öğrenmek için ayarlanır. Ayarlama primer ya da sekonder standart maddelere karşı yapılır. Çok saf katı maddeler primer standart, ayarlı çözeltiler ise sekonder standart olarak adlandırılır. 0,01 molar EDTA çözeltisini ayarlamak için kullanılan primer standart maddeler MgSO 4.7H 2 O, ZnSO 4, CaCO 3 tür. Bunlar içerisinden genellikle MgSO 4.7H 2 O kullanılır. Etüvde o C de 1 2 saat kurutulmuş MgSO 4.7H 2 O tuzundan 0,1 g civarında dikkatlice tartılarak erlenmayere alınır. Saf su ile yaklaşık 100 ml lik çözelti hâline getirilir. 10 mlnh 3 / NH 4 + tampon çözeltisi ve 5 6 damla eriochrom black T indikatörü ilave edilir. Yaklaşık derişimi 0,01 molar olan EDTA çözeltisi ile şarap kırmızısı renginden mavi renge kadar titre edilir. Titrasyon için sarf edilen EDTA hacmi okunur. Kaydedilir. Faktör hesaplaması yapılır. EDTA çözeltisi ile MgSO 4.7H 2 O maddesi arasında Eşdeğer Gram Sayısı EDTA = Eşdeğer Gram Sayısı eşitliği vardır. MgSO 4.7H2O Not: Normal çözeltilerde birbirleri ile tam olarak tepkimeye giren maddelerin eş değer g sayıları daima birbirine eşittir. Buna göre: EGS AyarlıÇözelti EGS Numune olur. Her iki maddenin eş değer g sayıları bilinen şekilleri ile yazılır ve düzenlenirse; m (N.V) m (N.V). EDA EDA AyarlıÇözelti AyarlıÇözelti Numune Numune 13 olur.

18 Hacim ml.yeçevrilir,volümetrikfaktörde eklenir,harf değişiklikleri yapılırsa F.S.N.E T.1000 T eşitliği elde edilir. Buradan F olur S.N.E Formülde ; T = Aranan madde miktarı F = Volümetrik Faktör S = Titrasyon için harcanan ayarlı çözelti sarfiyatı ( ml ). N = Ayarlı çözeltinin yaklaşık normalitesi ( EDTA için 0,01 Molar) E = Örneğin eşdeğer ağırlığıdır. Örnek: Yaklaşık molaritesi 0,01 m olan EDTA çözeltisinin ayarlanmasında primer standart madde olarak kullanılan MgSO 4.7H 2 O dan 0,093 g tartım alınıyor. Gerekli işlemlerden sonra titrasyonu için 36,7 ml 0,01 molar EDTA çözeltisi sarf ediliyor. EDTA çözeltisinin tam molaritesi nedir? (Mg: 24, S: 32, O: 16, H: 1) N.F.V m EGSEDTA EGSMgSO EDA MgSO4 MgSO4 m , F F F 1, 0278 N.V.EDA 0, 01.36, Tam molarite = Faktör. Yaklaşık M T.M = 1,028. 0,01 = 0,01028 molar (Tesir değerliği 1 olduğundan dolayı Molarite = Normalite dir.) II. Yol: T , F den F F 1, 0278 olur S.N.E 0, 01.36, Örnek: Yaklaşık derişimi 0,01 molar olan EDTA çözeltisini ayarlamak için 0,0265 g saf çinko parçaları tartımı alınıyor. Çözelti hâline getirilip gerekli işlemler yapıldıktan sonra titrasyonu için 38,6 ml 0,01 molar EDTA çözeltisi sarf edildiğine göre EDTA çözeltisinin faktörü nedir? (Zn: 65) T , F den F F 1,056 olur. S.N.E 38,6. 0,

19 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ 0,01 molar 1 litre EDTA çözeltisinin hazırlanmasına ilişkin aşağıdaki uygulamayı yapınız. Kullanılan araç gereçler: EDTA nın disodyum tuzu, terazi, etüv, desikatör, beher, balon joje, piset İşlem Basamakları 2 saat süreyle 80 o C de etüvde kurutulup soğutulmuş EDTA dan 3,7224 gram tartınız. 0,01 M EDTA çözeltisi hazırlamak Öneriler Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuvar önlüğünüzü giyiniz. Laboratuvar güvenlik kurallarına uygun çalışınız. Tartımı kuralına uygun yapınız. Gerekirse öğretmeninizden yardım isteyiniz. Tartım yaparken döküp saçmayınız. Bir miktar saf suda çözünüz. Çözerken dışarıya madde taşırmayınız. Karıştırmayı çok hızlı yapmayınız. 1 litrelik balon jojeye aktarınız ve 1 litreye saf su ile tamamlayınız. Balon jojenin ölçü çizgisini geçirmeyiniz. Kullanmadan önce çalkalayınız. 15

20 Renkli cam şişede saklayınız. Kullandığınız malzemelerinizi temizleyiniz. Şişeyi etiketlemeyi unutmayınız. Malzemelerin kırılabilir olduğunu unutmayınız. Saf su ile durulayınız. 0,01 M EDTA çözeltisi ayarlamak Primer standart olarak kullanılacak olan MgSO 4.7H 2 O dan 10 g kadar alınız ve o C etüvde 1-2 saat kurutunuz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuvar önlüğünüzü giyininiz. Laboratuvar güvenlik kurallarına uygun çalışınız. Etüvü önceden açarak ısınmasını sağlayınız. Primer standart olarak kullanılan MgSO 4.7H 2 O dan 0,1 gram civarında tartım alınız. Tartımı kuralına uygun yapınız. Tartımı 1/ hassasiyetin de yaparak not ediniz. 16

21 Yaklaşık 100 ml lik çözelti hâline getiriniz. Çözerken dışarıya madde taşırmayınız. Karıştırmayı çok hızlı yapmayınız. Üzerine 10 ml tampon çözelti ekleyiniz. Tampon çözeltinin aşırısını ilave etmekten kaçınınız. Çünkü EDTA tanecikleri sayısı ph a bağlıdır. 5-6 damla erio chrome black T indikatörü ilave ediniz. İndikatörden gereğinden fazlasını eklemeyiniz. Çünkü titrasyonu için fazla EDTA sarf edersiniz. Bürete ayarlanacak 0,01 M EDTA çözeltisini doldurunuz. Büreti taşırmadan doldurunuz. Sıfır ayarı yapmadan önce uç kısmını EDTA ile doldurmayı unutmayınız. Sıfır ayarını dikkatli yapınız. Renk kırmızıdan maviye dönünceye kadar EDTA ile titre ediniz. Titrasyonu yaparken saniyede 3 damla EDTA düşecek şekilde büret musluğunu ayarlayınız. Dönüm noktasına yaklaştığınızda daha 17

22 dikkatli olunuz. Renk dönüşümü gerçekleştiğinde rengin 30 saniye kalıcı olmasına dikkat ediniz. Büretten EDTA sarfiyatını okuyunuz. Titrasyon bitiminde 5 saniye kadar büret içindeki çözeltinin inmesini bekleyiniz. Sarfiyatı kuralına uygun okuyunuz. Faktör hesaplamasını yapınız. Hesaplamayı hatalı yapmayınız. İşlemi en az iki defa daha tekrar ederek hata oranını en aza indiriniz. Muhtemel hataları engellemek için deneyi en az iki kez daha yapınız. Sonuçları karşılaştırınız. Analiz raporu hazırlayınız. Analiz ile ilgili raporu hazırlayınız. 18

23 KONTROL LİSTESİ Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız beceriler için Evet, kazanamadığınız beceriler için Hayır kutucuğuna (X) işareti koyarak kendinizi değerlendiriniz. Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır 1. 2 saat süreyle 80 o C de etüvde kurutulup soğutulmuş EDTA dan 3,7224 gram tarttınız mı? 2. 1 litrelik balon jojeye koydunuz mu? 3. Bir miktar saf suda çözdünüz mü? 4. 1 litreye saf su ile tamamladınız mı? 5. Renkli cam şişede sakladınız mı? 6. Primer standart olarak kullanılacak olan MgSO 4.7H 2 O dan 10 gram kadar aldınız mı? o C etüvde 1 2 saat kuruttunuz mu? 8. Primer standart olarak kullanılan MgSO 4.7H 2 O dan 0,1 gram civarında tartım aldınız mı? 9. Yaklaşık 100 ml lik çözelti hâline getirdiniz mi? 10. Üzerine 10 ml tampon çözelti eklediniz mi? damla erio chrome black T indikatörü ilave ettiniz mi? 12. Bürete ayarlanacak 0,01 M EDTA çözeltisi doldurdunuz mu? 13. Renk kırmızıdan maviye dönünceye kadar EDTA ile titre ettiniz mi? 14. Büretten EDTA sarfiyatını okudunuz mu? 15. Faktör hesaplamasını yaptınız mı? 16. İşlemi en az iki defa daha tekrar ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Değerlendirme sonunda Hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Bütün cevaplarınız Evet ise Ölçme ve Değerlendirme ye geçiniz. 19

24 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru kelimeleri yazınız. 1. Pozitif (+) ya da negatif (-) yüklü atom ya da atom gruplarına denir. 2. Tek bir cins atomdan oluşan iyonlara denir. 3. Bir metal katyonunun nötral bir molekül (su, amonyak gibi) veya bir anyonla birleşerek oluşturduğu yeni iyona.. denir. 4. Birden çok atomdan oluşmuş iyonlara. Denir. 5. Kompleksteki metal katyonuna. denir. 6. Merkezî atoma serbest elektron çiftleriyle bağlanan anyon veya nötr moleküllere denir. 7. Bir kompleksin, kompleksi oluşturan elementlerin yüklerinin cebirsel toplamıdır. 8. [ Cu (NH 3 ) 4 ] +2 bakır II tetraamin kompleksi.. bir komplekstir. 9. [ Pt (NH 3 ) 2 Cl 4 ] platin IV diamin tetraklorür kompleksi... komplekstir. 10. Bir kompleksin dayanıklılık sabitinin değeri ne kadar.. kompleks o derece dayanıklı bir komplekstir. 11. Kısa adı EDTA olan maddenin adı.. tir. 12. EDTA formülünün büyük oluşundan dolayı. şeklinde kısaltılır. 13. EDTA asit şeklinde suda az çözündüğünden hâline dönüştürülür. 14. EDTA nın sodyum tuzu. şeklinde gösterilir. 15. EDTA yapısında.. adet hidrojen bulundurduğundan değerli bir asittir. 16. Hangi katyonla olursa olsun EDTA. komplekslerini verir. Başka bir ifade ile bir mol EDTA ile kompleks verir. 17. EDTA sulu çözeltilerinde iyonları şeklinde bulunur. 20

25 18. EDTA sulu çözeltilerinde iyonları şeklinde bulunmasına rağmen verdiği kompleksler daima şeklindedir. 19. Çözelti ayarlamada kullanılan çok saf maddelere.. madde denir. 20. Çözelti ayarlamada kullanılan ayarlı çözeltilere. madde denir. Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 21. [ Fe(CN) 6 ] 3- komplesinin değerliği aşağıdakilerden hangisidir? A) 3 B) -2 C) 6 D) [ Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ komplesinin değerliği aşağıdakilerden hangisidir? A) -2 B) +2 C) 4 D) [Cr (H 2 O) 6 ] 3+ komplesinin değerliği aşağıdakilerden hangisidir? A) -3 B) +6 C) +3 D) ,01 molar 500 ml EDTA çözeltisi hazırlamak için kaç g Na 2 H 2 Y.2H 2 O tartılmalıdır? A) 1,8612 B) 1,9875 C) 3,7224 D) 2, Yaklaşık molaritesi 0,01 M olan EDTA çözeltisinin ayarlanmasında primer standart madde olarak kullanılan MgSO 4.7H 2 O dan 0,1269 g tartım alınıyor. Gerekli işlemlerden sonra titrasyonu için 49,6 ml 0,01 molar EDTA çözeltisi sarf ediliyor. EDTA çözeltisinin tam molaritesi nedir? (Mg: 24, S: 32, O: 16, H: 1) A) 1,0554 B) 1,1540 C) 1,0400 D) 0, ,01 molar EDTA çözeltisinin ayarlanmasında 25 ml 0,01236 molar ZnSO 4 çözeltisi için 27,6 ml 0,01 molar EDTA çözeltisi sarf edildiğine göre EDTA nın tam derişimi kaç molardır? (Zn: 65, S:32, O:16) A) 0,01236 B) 0,01169 C ) 1,0256 D) 0, Bir EDTA çözeltisini ayarlamak için 1,025 g CaCO 3 tartılmış ve gerekli işlemler çözüldükten sonra 1000 ml ye tamamlanmıştır. Buradan alınan 25 ml lik kısma uygun şartlarda titrasyonu yapılmış ve 0,01 M EDTA dan 38,8 ml sarf edilmiştir. Buna göre EDTA çözeltisinin faktörü nedir? (Ca: 40, C: 12, O: 16) A) 1,32 B) 1,145 C ) 1,0263 D) 1,89 21

26 28. Saf CaCO 3 ten alınan 0,2542 g gerekli işlemlerle çözülmüş ve uygun şartlarda EDTA çözeltisiyle titre edildiğinde sarfiyatın 35,4 ml olduğu görülmüştür. Buna göre EDTA çözeltisinin molaritesi nedir? (Ca: 40, C: 12, O: 16) A) 0,0589 B) 0,0863 C ) 0,0936 D) 0,0718 Aşağıdaki cümlelerin başında boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız. 29. ( ) [ HgBr 4 ] 2 kompleksinin adı cıva II tetrabromür kompleksi dir. 30. ( ) [ Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ kompleksinin adı bakır II triamin kompleksi dir. 31. ( ) [Co (NO 2 ) 6 ] 3 kompleksinin adı kobalt III hekzanitrit kompleksi dir. 32. ( ) [Cr (H 2 O) 6 ] 3+ kompleksinin adı krom III tetrahidrat kompleksi dir. DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz. 22

27 ÖĞRENME FAALİYETİ 2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 2 Gerekli ortam sağlandığında, kurallarına uygun olarak ayarlı EDTA çözeltisi ile tayinler yapabilecek bilgi ve beceriye sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Magnezyumun insan sağlığı için önemini araştırınız. Magnezyumun kompleks bileşiklerini araştırınız. Magnezyumun yaptığı kompleks bileşiklerdeki koordinasyon sayısını öğreniniz. Magnezyum tayini yapabilecek başka yöntemler araştırınız. Kalsiyumun insan sağlığı için önemini araştırınız. Kalsiyumun kompleks bileşiklerini araştırınız. Kalsiyumun yaptığı kompleks bileşiklerdeki koordinasyon sayısını öğreniniz. Kalsiyum tayini yapabilecek başka yöntemler araştırınız. Nikelin kompleks bileşiklerini araştırınız. Nikelin yaptığı kompleks bileşiklerdeki koordinasyon sayısını öğreniniz. Nikel tayini yapabilecek başka yöntemler araştırınız 2. AYARLI EDTA ÇÖZELTİSİYLE YAPILAN TAYİNLER 2.1. Ayarlı EDTA Çözeltisi ile Magnezyum Tayini Magnezyum EDTA ile doğrudan tayin edilebilen katyonlardandır. Bu nedenle direkt titrasyonla analiz edilebilir. Analiz edilecek magnezyum örneğinden 50 ml çözelti alınarak yaklaşık 100 ml lik çözelti hâline getirilir. Üzerine 10 ml tampon çözelti ve 5-6 damla erio crome black T indikatörü eklenir. Ayarlı 0,01 molar EDTA çözeltisi ile titrasyona başlanır. Çözeltinin başlangıç rengi olan şarap kırmızısı rengin maviye döndüğü anda titrasyona son verilir. Ve harcanan EDTA hacmi kaydedilir. Bu hacim, çözeltideki magnezyum için harcanan miktardır. MgIn + + H 2 Y 2 MgY 2 + HIn + H + Şarap kırmızısı Mavi Örnek: Bir su örneğinin 100 ml sindeki Mg tayininde 19,2 ml 0,1012 M EDTA çözeltisi harcandığına göre sudaki Mg miktarını mg / litre cinsinden bulunuz. (Mg: 24) 23

28 F.S. N. E 1.19,2. 0, T T T 0, 0466 gr./100 ml lt.de 0,0466 T 0,466 gr./ lt. 466 mg / lt olarak bulunur. 100 Örnek: Bir magnezit (MgCO 3 ) filizinin analizi için alınan 0,1047 g lık bir örnek tartımı çözülüp gerekli işlemler yapıldıktan sonra faktörü 1,1246 olan 0,01 molar EDTA çözeltisinin 45,7 ml si ile titre ediliyor. Filizdeki Mg yüzdesi nedir? (Mg: 24) F.S.N. E 1, ,7. 0, T T T 0,01233 gr. Mg , %Mg.100 %Mg 11, 77 0, Ayarlı EDTA Çözeltisi ile Kalsiyum Tayini Kalsiyum iyonları EDTA ile titre edildiğinde oldukça kararlı bir kompleks oluşur. Ca +2 + H 2 Y -2 CaY -2 +2H + Titrasyon ph = 11 civarında yapıldığından bu ph ta erio chrome black T indikatörü bir asit baz indikatörü gibi davranır. Eşdeğerlik noktasında, kırmızıdan maviye olan renk dönümü keskin bir dönüm değildir. Bu nedenle yer değiştirme titrasyonu yöntemi kullanılarak analiz edilir. Kalsiyum EDTA kompleksi, magnezyum EDTA kompleksinden daha kararlı olduğundan; MgY 2 + Ca 2+ CaY 2 + Mg 2+ tepkimesi gereğince kalsiyum iyonları magnezyum iyonları ile yer değiştirir Yer Değiştirme Titrasyonu EDTA titrasyonu için uygun bir indikatör bulunamaması hâlinde uygulanır. Bunun için tayini yapılacak katyonun çözeltisine fazlaca magnezyum veya kalsiyumun EDTA kompleksi ilave edilir. Ortamda; MgY 2 + M n+ MY (n 4 ) + Mg 2+ tepkimesi cereyan eder ve serbest kalan magnezyum, bir indikatör yanında ayarlı EDTA çözeltisi ile geri titre edilir. Böyle bir titrasyon için tayini yapılacak katyonun EDTA kompleksinin, Mg EDTA kompleksinden daha sağlam olması gerekir. 24

29 Örnekte, kalsiyum analiz edileceğinden ortama Mg EDTA kompleksinin fazlası ilave edilir. Kalsiyum tayini Analiz edilecek kalsiyum örneğinden 50 ml lik bir kısım alınarak üzerine 2 ml NH 3 /NH 4 + tampon çözeltisi (ph=10), 4 ml 0,1 molar Mg EDTA kompleks çözeltisi ve 4 5 damla da erio chrome black T indikatörü ilave edilir. Çözeltide Mg EDTA kompleks bileşiği ile Ca +2 iyonları arasında bir yer değiştirme tepkimesi olur. MgY 2 + Ca 2+ CaY 2 + Mg 2+ Açığa çıkan Mg 2+ iyonları ayarlı 0,01 molar EDTA çözeltisi ile titre edilir. MgIn + H 2 Y 2 MgY 2 + Hın 2 + H + Şarap kırmızısı Mavi Örnek: Bir su örneğinin 100 ml sindeki Ca tayininde 36,6 ml 0,01248 M EDTA çözeltisi harcandığına göre sudaki Ca miktarını gram / litre cinsinden bulunuz. (Ca: 40) F.S. N. E 1.36,6. 0, T T T 0, 01827gr./100 ml lt.de 0, T 0,1827 gr./ lt. bulunur. 100 Örnek: Bir şehir suyundan alınan 100 ml lik örnek gerekli işlemler yapıldıktan sonra faktörü 1,036 olan 0,01 molar EDTA çözeltisinin 18,6 ml si ile titre ediliyor. Şehir suyunun sertliğini CaCO 3 cinsinden ppm olarak bulunuz. (Ca: 40, C:12, O:16) F.S.N.E 1, , 6.0, TCaCO 3 T T 0, gr./100ml.su ppmcaco 3 0, ppmcaco 3 192, Ayarlı EDTA Çözeltisi ile Nikel Tayini Nikel kompleksleşme titrasyonları ile direkt analiz edilemeyen katyonlardandır. Ortam istenilen ph değerine ayarlandığında nikel, Ni(OH) 2 şeklinde çöker. Bu da analiz için istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle nikel geri titrasyon yöntemi ile tayin edilir Geri Titrasyon Bazı katyonlar titrasyonun yapılması gereken ph ta çökmesi, EDTA ile yavaş tepkime vermesi gibi sebeplerle direkt olarak titre edilemez. Bu gibi durumlarda ortama miktarı bilinen fazlaca ayarlı EDTA çözeltisi konur ve ortam katyon için uygun ph a getirilir. EDTA nın fazlası standart bir katyon çözeltisi ile uygun bir indikatör beraberinde geri titre edilir. Bu indikatör ikinci katyonla renkli kompleks veren bir indikatör olmalıdır. Geri titrasyon için genellikle magnezyum veya çinkonun klorürleri veya sülfatları kullanılır. 25

30 Bu tür titrasyonlarda tayini yapılacak katyonun EDTA ile verdiği kompleksin, geri titrasyon için kullanılan katyonun EDTA ile verdiği kompleksten çok daha dayanıklı olması gerekir. Nikel tayini Yaklaşık 0.1 M nikel tuzu içeren çözeltiye nötral olana kadar seyreltik sodyum hidroksit ve 35 ml 0.1 M EDTA çözeltisi eklenir. İyice çalkalanan çözeltinin hacmi 150 ml ye tamamlanır. Üzerine 4 ml kadar tampon çözelti ve 3 4 damla erio crome black T indikatörü eklenir. 0.1 M çinko sülfat çözeltisi ile EDTA nın fazlası geri titre edilir. 0,1 M Çinko Sülfat Çözeltisinin Hazırlanması 1,6345 g saf çinko parçası 250 ml lik balon jojeye tartılır. Üzerine 1/3 oranında hazırlanmış sülfürik asit çözeltisinden 10 ml eklenir. Eğer çözünme tam olmazsa birkaç damla daha sülfürik asit çözeltisinden eklenir. Çözünme tam olunca içerisine 2 damla fenolftalein indikatörü eklenerek hafif pembe renk görününceye kadar sodyum hidroksit çözeltisi ile nötrleştirilir. Son hacim 250 ml ye saf su ile tamamlanır. Tartım tam yapılırsa çözeltinin derişimi tam olarak 0,1 M olur. Örnek: Kompleksleşme titrasyonu ile nikel (Ni) tayini için alınan Ni numunesi üzerine 0,012 molar EDTA dan 50 ml ilave ediliyor. EDTA nın fazlasının geri titrasyonu için 0,1 molar ZnSO 4 çözeltisinden 2 ml sarf ediliyor. Örnekteki Ni miktarı nedir? (Ni:58,69) EGS EGS EGS EGS EGS EGS EDTA Ni 2 Ni EDTA 2 Zn Zn m N.V N.V mni 0, ,1.2 EDA , m Ni 0, 02327gr. Örnek: Mineralit (NiS) filizindeki Ni yüzdesini tayin etmek için 0,3641 g NiS tartımı alınıyor. 250 ml lik çözelti hâline getirildikten sonra analiz için alınan 50 ml örnek çözelti üzerine 0,012 molar EDTA çözeltisinden 40 ml ilave ediliyor. EDTA nın fazlasının geri titrasyonu için 0,0132 molar Zn2+ çözeltisinden 8,7 ml sarf ediliyor. Örnekteki Ni yüzdesi nedir? (Ni: 59) 26

31 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Ayarlı EDTA çözeltisi ile magnezyum, kalsiyum ve nikel tayinine ilişkin aşağıdaki uygulamaları yapınız. Uygulamada gerekli olan maddeler: 0,01 molar EDTA çözeltisi, tampon çözelti, indikatör, Mg numunesi, Mg -EDTA kompleks çözeltisi, Ca numunesi, 0,1 molar ZnSO4 çözeltisi, seyreltik NaOH çözeltisi, Ni numunesi, terazi, beher, piset, büret, erlen, mesnet İşlem Basamakları Öneriler Magnezyum tayini yapmak ml magnezyum içeren örnekten 250 ml lik erlene alınız. Numuneyi çok dikkatli alınız. Az ya da fazla almanız analiz hatası yapmanıza sebep olur. Yaklaşık 100 ml ye seyreltiniz. Üzerine 10 ml tampon çözelti ekleyiniz. Seyreltmeyi dikkatli yapınız. Dışarıya çözelti taşırmayınız. Tampon çözeltinin aşırısını ilave etmekten kaçınınız. Çünkü EDTA tanecikleri sayısı ph a bağlıdır. 5-6 damla erio chrome black T indikatör çözeltisi ilave ediniz. Çözelti renginin kırmızı olduğunu görünüz. İndikatörden gereğinden fazlasını eklemeyiniz. Çünkü titrasyonu için fazla EDTA sarf edersiniz. 27

32 Bürete ayarlı 0,01 M EDTA çözeltisi doldurunuz. Büreti taşırmadan doldurunuz. Sıfır ayarı yapmadan önce uç kısmını EDTA ile doldurmayı unutmayınız. Sıfır ayarını dikkatli yapınız. Renk şarap kırmızısından maviye dönünceye kadar titrasyon yapınız. Titrasyonu yaparken saniyede 3 damla EDTA düşecek şekilde büret musluğunu ayarlayınız. Dönüm noktasına yaklaştığınızda daha dikkatli olunuz. Renk dönüşümü gerçekleştiğinde rengin 30 saniye kalıcı olmasına dikkat ediniz. Büretten EDTA sarfiyatını okuyunuz. Titrasyon bitiminde 5 saniye kadar büret içindeki çözeltinin inmesini bekleyiniz. Sarfiyatı kuralına uygun okuyunuz. Mg miktar hesaplaması yapınız. Hesaplamayı hatalı yapmayınız. 28

33 Kalsiyum tayini yapmak Tayini yapılacak kalsiyum çözeltisinden ml arasında 250 ml lik erlene alınız. Numuneyi çok dikkatli tartınız Çözeltisini dikkatli hazırlayınız. Az ya da fazla almanız analiz hatası yapmanıza sebep olur. Yaklaşık 100 ml ye seyreltiniz. Üzerine 4 ml tampon çözelti ekleyiniz. Seyreltmeyi dikkatli yapınız. Dışarıya çözelti taşırmayınız. Örnekten yeterince ve dikkatle alınız. 4-5 damla erio chrome black T indikatör çözeltisi ilave ediniz. Çözelti renginin kırmızı olduğunu görünüz. Mg-EDTA çözeltisini yeteri kadar ilave ediniz. İlave ettiğiniz miktarı kaydediniz. Az ya da fazla ilaveden kaçınınız. Bürete ayarlı EDTA çözeltisi doldurunuz. İndikatörden gereğinden fazlasını eklemeyiniz. Çünkü titrasyonu için fazla EDTA sarf edersiniz. 29

34 Renk kırmızıdan maviye dönünceye kadar titrasyon yapınız. Büreti taşırmadan doldurunuz. Sıfır ayarı yapmadan önce uç kısmını EDTA ile doldurmayı unutmayınız. Sıfır ayarını dikkatli yapınız. Büretten EDTA sarfiyatını okuyunuz. Titrasyonu yaparken saniyede 3 damla EDTA düşecek şekilde büret musluğunu ayarlayınız. Dönüm noktasına yaklaştığınızda daha dikkatli olunuz. Renk dönüşümü gerçekleştiğinde rengin 30 saniye kalıcı olmasına dikkat ediniz. Ca miktar hesaplaması yapınız. Titrasyon bitiminde 5 saniye kadar büret içindeki çözeltinin inmesini bekleyiniz. Sarfiyatı kuralına uygun okuyunuz. Nikel tayini yapmak 0,1 M çinko sülfat çözeltisi hazırlayınız ve ayarlayınız. Örneği dikkatli alınız. Aldığınız örnek miktarını kaydediniz. Az ya da fazla almanız analiz hatası yapmanıza sebep olur. Seyreltik sodyum hidroksit çözeltisi hazırlayınız. Balon jojenin ölçü çizgisini geçirmeyiniz. 30

35 Tayini yapılacak nikel çözeltisinden ml arasında 250 ml lik erlene alınız. Tartımı dikkatli alınız. İstenilen hacme hatasız tamamlayınız. Üzerine nötral olana kadar sodyum hidroksit çözeltisi ilave ediniz. Üzerine 35 ml EDTA çözeltisi ekleyiniz. Örneği dikkatli alınız. Aldığınız örnek miktarını kaydediniz. Az ya da fazla almanız analiz hatası yapmanıza sebep olur. NaOH çözeltisini yavaş ve kontrollü ekleyiniz. EDTA çözeltisini yavaş ve kontrollü ekleyiniz. İlave ettiğiniz EDTA çözeltisinin hacmini iyi ölçünüz ve kaydediniz. İyice karıştırınız ve hacmi 150 ml ye saf su ile tamamlayınız. Üzerine 4 ml tampon çözeltisi ilave ediniz. Seyreltmeyi dikkatli yapınız. Dışarıya çözelti taşırmayınız. Tampon çözelti eklemeyi çözelti ph ını kontrol ederek yapınız. Fazlasını ilave etmeyiniz. 4 ml erio chrome black T indikatörü ilave ediniz (Çözelti rengi mavi olur.). İndikatörden gereğinden fazlasını eklemeyiniz. Çünkü titrasyonu için fazla EDTA sarf edersiniz. Bürete ayarlı çinko sülfat (ZnSO 4 ) çözeltisi doldurunuz. Büreti taşırmadan doldurunuz. Sıfır ayarı yapmadan önce uç kısmını EDTA ile doldurmayı unutmayınız. Sıfır ayarını dikkatli yapınız. 31

36 Renk maviden şarap kırmızısına dönünceye kadar EDTA nın fazlasını ayarlı ZnSO 4 çözeltisi ile geri titre ediniz. Titrasyonu yaparken saniyede 3 damla ZnSO 4 düşecek şekilde büret musluğunu ayarlayınız. Dönüm noktasına yaklaştığınızda daha dikkatli olunuz. Renk dönüşümü gerçekleştiğinde rengin 30 saniye kalıcı olmasına dikkat ediniz. Büretten çinko sülfat çözeltisi sarfiyatını okuyunuz. Titrasyon bitiminde 5 saniye kadar büret içindeki çözeltinin inmesini bekleyiniz. Sarfiyatı kuralına uygun okuyunuz. Nikel miktar hesaplaması yapınız. Hesaplamayı hatasız yapınız. 32

37 KONTROL LİSTESİ Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız beceriler için Evet, kazanamadığınız beceriler için Hayır kutucuğuna (X) işareti koyarak kendinizi değerlendiriniz. Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır 1. Tayini yapılacak magnezyum çözeltisinden ml arasında 250 ml lik erlene aldınız mı? 2. Yaklaşık 100 ml ye seyrelttiniz mi? 3. Üzerine 10 ml tampon çözelti eklediniz mi? damla erio chrome black T indikatörü ilave ettiniz mi? 5. Bürete ayarlı 0,01 M EDTA çözeltisi doldurdunuz mu? 6. Renk şarap kırmızısından maviye dönünceye kadar EDTA ile titre ettiniz mi? 7. Büretten EDTA sarfiyatını okudunuz mu? 8. Magnezyum miktar hesaplaması yaptınız mı? 9. Tayini yapılacak kalsiyum çözeltisinden ml arasında 250 ml lik erlene aldınız mı? 10. Yaklaşık 100 ml ye seyrelttiniz mi? 11. Üzerine 4 ml tampon çözelti eklediniz mi? ml 0,1 M Mg-EDTA çözeltisi eklediniz mi? damla erio chrome black T indikatörü ilave ettiniz mi? 14. Bürete ayarlı EDTA çözeltisi doldurdunuz mu? 15. Renk maviye dönünceye kadar EDTA ile titrasyon yaptınız mı? 16. Büretten EDTA sarfiyatını okudunuz mu? 17. Ca miktar hesaplaması yaptınız mı? 18. 0,1 M çinko sülfat çözeltisi hazırlayıp ayarladınız mı? 19. Seyreltik sodyum hidroksit çözeltisi hazırladınız mı? 20. Tayini yapılacak nikel çözeltisinden ml arasında 250 ml lik erlene aldınız mı? 33

38 21. Üzerine nötral olana kadar sodyum hidroksit çözeltisi ilave ettiniz mi? 22. Üzerine 35 ml EDTA çözeltisi eklediniz mi? 23. İyice karıştırıp hacmi 150 ml ye saf su ile tamamladınız mı? 24. Üzerine 4 ml tampon çözeltisi eklediniz mi? ml erio chrome black T indikatörü ilave ettiniz mi? 26. Bürete ayarlı çinko sülfat (ZnSO 4 ) çözeltisi doldurdunuz mu? 27. Renk maviden şarap kırmızısına dönünceye kadar EDTA nın fazlasını geri titre ettiniz mi? 28. Büretten çinko sülfat çözeltisi sarfiyatını okudunuz mu? 29. Nikel miktar hesaplaması yaptınız mı? DEĞERLENDİRME Değerlendirme sonunda Hayır şeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz. Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetini tekrar ediniz. Bütün cevaplarınız Evet ise Ölçme ve Değerlendirme ye geçiniz. 34

39 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız. 1. Magnezyum EDTA ile.... edilebilen katyonlardandır. Bu nedenle analiz edilebilir. 2. Magnezyum tayininde.. indikatörü kullanılır. 3. Magnezyum tayininde indikatörün başlangıç rengi..dır. 4. Magnezyum tayininde titrasyon sonunda çözelti renkte olur. 5. EDTA titrasyonu için uygun bir indikatör bulunamaması hâlinde.. uygulanır. 6. Yer değiştirme titrasyonu yapabilmek için tayini yapılacak katyonun EDTA kompleksinin, Mg EDTA kompleksinden daha. olması gerekir. 7. Çözeltide Mg EDTA ile.. arasında bir yer değiştirme tepkimesi olur. 8. Nikel kompleksleşme titrasyonları ile.. analiz edilemeyen katyonlardandır. 9. Ortam istenilen ph değerine ayarlandığında nikel, şeklinde çöker. 10. Geri titrasyon için genellikle.... veya.. klorürleri veya sülfatları kullanılır. 11. Geri titrasyonda tayini yapılacak katyonun EDTA ile verdiği kompleks, geri titrasyon için kullanılan katyonun EDTA ile verdiği kompleksten çok daha.. olması gerekir. Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 12. Bir yeraltı suyunda çözünmüş olarak bulunan MgCl 2 analizi için 100 ml su örneği alınıyor. Tampon çözelti ve indikatör ilavesinden sonra 0,01426 molar EDTA çözeltisinin 9,6 ml si ile titre ediliyor. Yer altı suyundaki MgCl 2 derişiminin gram/litre olarak değeri nedir? (Mg: 24, Cl: 35,5) A. 0,2324 gram/litre B. 0,1562 gram/litre C. 0,1163 gram/litre D. 0,0968 gram/litre 35

40 13. Kalsiyum içeren bir çözeltiden alınan 50 ml örnek erio chrome black T indikatörlüğünde 32,76 ml 0,1002 molar EDTA çözeltisi ile titre ediliyor. Çözeltideki Ca +2 iyonları molar derişimi nedir? (Ca: 40) A) 0,0657 molar B) 0,0555 molar C) 0,0696 molar D) 0,0733 molar 14. Bir alçı taşının (CaSO 4.2H 2 O) analizi için alınan 0,64 g örnek tartımı asitte çözülüyor, nötrleştiriliyor ve üzerine 0,1 molar 50 ml Mg-EDTA kompleks çözeltisi ilave ediliyor. Yer değiştirme tepkimesi tamamlandıktan sonra açığa çıkan Mg +2 iyonları 0,11 molar ayarlı Zn +2 çözeltisinin 17 ml si ile titre ediliyor. Örnekteki kalsiyum yüzdesi nedir? (Ca: 40, S: 32, O: 16, H: 1) A) 22,33 B) 19,56 C) 15,63 D) 36,7 15. Kalsit (CaCO 3 ) filizinin analizi için 4,63 g tartım alınıyor ve 500 ml lik çözelti hâline getiriliyor. Buradan alınan 50 ml örnek gerekli işlemlerden sonra 40 ml 0,1241 molar Mg-EDTA kompleks çözeltisi ilave ediliyor. Yer değiştirme tepkimesi sonucu açığa çıkan Mg +2 un titrasyonu için 0,11 molar Zn +2 çözeltisinden 14,6 ml sarf ediliyor. Örnekteki kalsiyum yüzdesi nedir? (Ca: 40, C:12, O:16) A) 36 B) 19 C) 25 D) Nikel (II) ve kalsiyum (II) içeren bir çözeltiden alınan 25 ml örnek üzerine asetat tamponu ilave edilip ph = 5 yapılıyor ve Ni +2 iyonları 22,35 ml 0,1025 M EDTA çözeltisi ile titre ediliyor. Ardından çözelti ph = 10 olarak tamponlanıyor ve çözeltide kalan Ca +2 iyonları 14,75 ml aynı EDTA çözeltisi ile titre ediliyor. Çözeltideki Ni +2 ve Ca +2 iyonları molar derişimleri nedir? (Ni: 59, Ca: 40) A) 0,08227 M Ni +2, 0,05064M Ca +2 B) 0,09564 M Ni +2, 0,07068 M Ca +2 C) 0,09164 M Ni +2, 0,06048 M Ca +2 D) 0,11091 M Ni +2, 0,04043 M Ca +2 DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız. Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz. 36