In diesem Beitrag hatte ich die Möglichkeit vorgestellt, mithilfe des Metallindikators " Xylenolorange" verschiedene Metallkationen (Bismut neben Blei) im Sauren nur durch Änderung des pH-Wertes einer Lösung nacheinander, und ohne Maskierung oder Fällung des erstbestimmten Metalls zu bestimmen. Das ist durchaus nicht trivial und mit dem jetztigen Beitrag soll die meines Wissens nach einzige weitere Möglichkeit, nämlich Mehrfachtitrationen mit dem metallochromen Indikator Methylthymolblau, vorgestellt werden. Dieser Metallindikator bildet im Sauren wie im Basischen, mit vielen Metallionen blaue Komplexe, die mit EDTA titrierbar sind, wobei die Umschläge im pH-Bereich 0 - 6,5 von blau nach gelb und bei 11,5 - 12,7 von blau nach graugelb besonders günstig sind.[1]
So kann man z.B. im Sauren Bi, Pb, Zn, Cd, Th oder Co und anschließend im Basischen Ca, Sr, Ba oder Mg bestimmen. Die hier vorgestellte Untersuchung bezieht sich zunächst auf die Kombination: Pb-Ca und Zn-Ca. Die Umschlagspunkte sind im Basischen nicht ganz scharf und bedürfen eines Vergleichswertes. Erste Versuche ergaben, daß auch die Kombination: Pb-Mg (mit Zusatz von NH4Cl) titrierbar ist.[1] Die Kombination dreier Metalle: Bi-Pb-Ca soll noch weiter untersucht werden.
Geräte:
Verschiedene Mikrotitrationseinrichtungen, siehe hier
Mikropipetten, Magnet-Heizrührer, Magnetfisch (10x4 mm)
Chemikalien:
EDTA-Lösung (0,05 M)
Methylthymolblau-Natrium-Lösung (0,1 % in Wasser) etwa 2 Wochen haltbar ("MTB")
Urotropin
Pufferlösung pH 10 (NH4Cl / NH3)
Blei(II)-nitrat-Lösung (0,05 M = 8,32 mg Pb-nitrat, 10 µL konz. HNO3 auf 0,5 mL Wasser)
Calciumnitrat-Lösung 0,05 M
Zinkacetat-Lösung 0,05 M
Lackmuspapier
Durchführung:
Die Titrationen wurden mikrochemisch durchgeführt. Überwiegend wurden 40 µL einer 0,05 M-Lösung (1:1) der jeweiligen Metalle im Gemisch vorgelegt, dazu wurden 25 µL der Indikatorlösung gegeben. Im Falle des Gemisches Pb-Ca entsand eine gelborange Lösung,
Beim Gemisch Zn-Ca färbt sich die Lösung schon bläulich. In beiden Fällen wird nun gerade soviel Urotropin zugegeben, daß sich die Lösungen blau (bis violett) färben. Der pH-Wert sollte jetzt etwa 6 betragen.
Dann wird mit Hilfe der Mikrobürette bis zum Umschlag nach hellgelb titriert und der Wert für Blei, bzw. Zink notiert.
Dann gibt man etwa 3 - 4 µL der Pufferlösung (pH 10) zu, sodaß sich die Lösung wieder blau färbt.
Eine erneute Titration mit EDTA ergibt den Wert für Calcium.
Im Bild unten die typische "graugelbe" Farbe nach Titration im Basischen.
Entsorgung:
Die µL- Mengen wurden im Ausguß entsorgt.
Erklärung:
Der Indikator MTB erlaubt sukzessive Bestimmungen von Metallionen im sauren und basischen Bereich nebeneinander. Nur relativ wenige Metalle sind aber hierfür geeignet, da noch andere Kriterien, die im ersten Teil dargelegt wurden, erforderlich sind. Bei den oben beschriebenen Versuchen wurden Schwankungen von bis zu etwa 5 % (jeweils 20µL +/-1 µL pro Einzelbestimmung) in Kauf genommen, die den geringen Mengen geschuldet sind. Die Titration größerer Mengen dürften sehr viel genauere Messungen erlauben.
Die Eigenfarben des MTB sind:
pH 1,2 rot
pH 2,8 - 6,5 gelb
pH 8,5 - 10,7 hellblau
pH 11,5 - 12,7 grau
pH > 12,7 dunkelblau
Literatur:
[1] J.Körbl, R.Pribil: Chem.Listy 51 (1957): 1061-1067 [Tschechisch]
[2] G.Schwarzenbach, Komplexometrische Titrationen; 1957
[3] H.Flaschka, EDTA-Titrations, An Introduction To The Theory And Practice; 1959
[4] R.Pribil, Komplexometrie (2 Bände); 1960
[5] A. Vogel, A Text-Book Of Quantitative Inorganic Analysis; 3. Edition, 1968
[6] G.Jander et.al., Maßanalyse (Sammlung Göschen); 1966
[7] D.Harris, Lehrbuch der Quantitativen Analyse; 1995
