Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Потенциометрический метод можно с некоторыми предосторожностями использовать даже для разбавленных растворов слаборастворимых веществ, например, титрование 0,0001 M раствора аденина в присутствии ионов двухвалентной меди (8 мкМ) в воде позволяет получить достаточно точное значение константы устойчивости [Albert, Serjeant, 1960]. При определении констант веществ, имеющих биологическое значение, нельзя использовать никакие другие растворители, кроме во-
155" 0,4 0,6 0,8 KOH (эквивалент)
Рис. 11.4. Кривые потенциометрического титрования, свидетельствующие о том, что глицин является сильным хелатооб-разующнм агентом (А — глицин, 0,01 моль; Б — нитрат меди, 0,005 моль; В — глицнн, 0,01 моль+нитрат меди, 0,005 моль).
ды. Применение смесей воды и органических растворителей приводит к неверным результатам [Albert, Serjeant, 1984].
При потенциометрическом титровании стеклянный электрод иногда с успехом можно заменить медным, если объектом исследования служит именно этот металл. Для особенно труднорастворимых комплексов вместо потенциометрического титрования применяют обменные методы, например, два лиганда конкурируют за один металл или, наоборот, два металла — за один лиганд. Измерения удобно производить, если один из компонентов содержит изотопную метку [Schubert, 1956]. Распределительные методы — методы, основанные на различиях в распределении между двумя несмешивающимися жидкостями, пригодны в тех случаях, когда значения констант настолько велики, что кажущаяся концентрация свободного [Н+] выше, чем общая концентрация [Н+] (свободного и связанного); в этом случае потенциометрию использовать нельзя. Вкратце рекомендуется следующее: раствор лиганда известной концентрации в несмешивающемся с водой растворителе встряхивают с водным раствором катиона металла (известной концентрации в водном буфере). Затем концентрацию лиганда в неводном растворе измеряют спектрофотометрически [McBryde, 1967]. Только УФ-спектроскопия четких результатов не дает. В особых случаях используют другие методы, такие как потенцио-метрия с катионселективными электродами, инфракрасная спектроскопия в D2O, методы ЭПР и ЯМР дисперсию, оптическое вращение, кондуктометрия, метод термической релаксации (температурного скачка) и полярография. Однако для общих целей предпочтительнее всего метод прямой потенциометрии.
Рассчитать значения констант устойчивости по данным потенциометрического титрования не представлялось возможным до тех пор, пока Bjerrum (1941) не показал, что они связаны с двумя переменными (п) и [L] следующим уравнением:
K1--J-.
(1 - п) [L]
156" где [L] — концентрация лиганда, точнее той формы комплек-сообразующего агента, в которой он участвует в образовании хелатного соединения. Эту величину нельзя рассчитать, зная только значение [А] — концентрацию комплексообразующего агента в момент начала титрования. Так, в случае глицина в-значение [А] входят концентрации трех ионных форм глицина и неионизированной формы, т. е. полная концентрация глицина. А значение [L] относится только к концентрации аниона глицина, так как только он участвует в образовании хелата. Величину п можно определить как долю лиганда, связанную с одним атомом металла. Для комплекса состава 1 : 1 эта величина находится в пределах от 0 до 1.
Величины [L] и в изменяются в процессе титрования и рассчитываются следующим образом:
[L] = ([A] -[H+] + [ОН"] + [HCl] - [КОН]) :Р n=([A]-Q[L]):[M0],
где [M0J—начальная концентрация металла, a [L] и [А] были определены выше; [Н+] и [ОН-] варьируются в зависимости от pH, а [HCl] и [КОН] также варьируются в зависимости от используемого титранта. Остается определить только величины P її Q:
Р=[Н+]:Ка + 2[Н+р:КаК'а Q= 1Н+]:Ка-МН+]2:КаК'а-И.
где Ka — первая константа ионизации лиганда.
Простое объяснение процесса, происходящего во время титрования, заключается в том, что по мере добавления щелочи все большее число ионов водорода отрывается от хелатирующего агента, замещаясь катионами металла. Однако, как показывают приведенные выше уравнения, их соотношение не является линейным.
Величина константы устойчивости не зависит от pH, поэтому применение уравнения (1) дает один и тот же результат в пределах значения п от 0 до 1. При п>1 следует использовать соответствующее уравнение для Кг:
(2-п) [L] '
Так как величина ? может быть представлена произведением индивидуальных констант устойчивости, то для комплекса-меди с глицином и во всех случаях, в которых происходит насыщение валентности катиона металла после соединения с двумя молекулами лиганда, ее можно выразить как ? = KiK2-В случае комплекса цинка с этилендиамином насыщение происходит при соединении цинка с тремя молекулами лиганда, поэтому ? = KiK2K3, а для комплекса с металлом, валентности которого насыщаются при соединении с одним лигандом (например, цинк и ЭДТА), ? = Ki-
157" Для многих комплексов, в которых металл связан с двумя амолекулами лиганда, по данным титрования можно построить график, где по одной оси откладываются величины ^ : (n—1)[L], •а по другой — соответствующие величины (2—n)[L]: (n—1), .в результате чего получается прямая линия, угол наклона которой равен ?, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен —Ki- Эту процедуру удобнее выполнять с использованием микрокалькулятора, снабженного программой обработки данных по методу наименьших квадратов [Albert, Serjeant, 1984].
