Комплексные соединения играют центральную роль в аналитической химии благодаря их способности избирательно связывать катионы и анионы, изменять физико-химические свойства растворов и давать чётко фиксируемые аналитические эффекты. Сложность и многообразие лигандов обеспечивают возможность направленного регулирования реакций, что делает методы комплексонометрии, фотометрии, экстракционной ионной хроматографии, а также электрохимического анализа универсальными инструментами.
Одним из наиболее значимых применений является комплексонометрическое титрование, основанное на образовании устойчивых растворимых комплексов. В качестве титрантов используют многоосновные лиганды — прежде всего этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) и её соли.
Особенности метода:
Метод находит широкое использование при определении жёсткости воды, контроле качества пищевых продуктов, в металлургии и фармацевтическом анализе.
Цветные комплексы металлов с органическими лигандами стали основой для фотометрических методов анализа. Примером являются комплексы железа(III) с тиоцианат-ионом, меди с диэтилдитиокарбаматом, уранила с арсеназо III.
Преимущества:
Изменение интенсивности окраски или положения максимума поглощения позволяет определять концентрацию целевого иона даже при его низком содержании.
Образование труднорастворимых комплексных соединений используется в гравиметрическом методе анализа. Классическим примером является осаждение ионов серебра в виде комплекса с тиомочевиной или аммиаком. Осаждённые комплексы характеризуются высокой чистотой, что позволяет точно определять массу искомого компонента после прокаливания или сушки.
Многие комплексы способны переходить из водной фазы в органическую, что легло в основу экстракционных методов разделения и концентрирования. Экстрагируемость зависит от природы лиганда и растворителя. Так, β-дикетоны, фосфорорганические соединения, коронные эфиры образуют устойчивые экстрагируемые комплексы с широким рядом металлов.
Практическое значение:
Комплексообразование позволяет модифицировать стационарные фазы сорбентов, увеличивая их селективность к определённым ионам. Лиганды, иммобилизованные на поверхности смолы или силикагеля, обеспечивают избирательное удерживание катионов и анионов.
Примеры применения:
Комплексообразование существенно влияет на потенциалы электродов и токовые характеристики. Вольтамперометрия и потенциометрия с ионоселективными электродами используют образование комплексов для повышения избирательности.
Применение:
В аналитической химии важным приёмом является использование комплексообразующих реагентов для маскировки мешающих ионов. Например, добавление цианида или тиосульфата позволяет исключить влияние железа или меди при титровании других металлов. Маскирующий эффект связан с образованием очень устойчивых комплексов, не вступающих в реакцию с индикаторами и титрантами.
Комплексные соединения находят применение и в биохимическом анализе. Металлохелаты используются для маркирования белков и нуклеиновых кислот, флуоресцентные комплексы применяются в иммуноанализе. Классический пример — использование комплекса кальция с флуоресцеином в определении ионов в клеточных системах.