容量分析（キレート滴定によるCaの定量）

＜容量分析とはどのような分析法か＞

酸－塩基の中和反応を例として、容量分析の原理を説明する

0.1mol/lのHClをビューレットにいれる

三角フラスコの中に、総量0.001molとなるよう、NaOH水溶液を入れる
ex（0.1mol/lのNaOH水溶液を（　　　　）ml分取すればよい）

反応式　（　　　　）＋（　　　　）→（　　　　）＋（　　　　）

この反応式は、HClとNaOHが □数字：□数字で反応することを表す。

（中和は指示薬フェノールフタレイン（ピンク→無色）の色の変化から知る）

中和するまでに、0.1mol/l HCl液をｘml要した、とする。

ｘmlに含まれる、HClの総物質量＝

これが、NaOHの物質量と等しい。

□HClの物質量mol＝□NaOHの物質量mol
ｘ＝□ml

一般に、溶液間反応にもとづく滴定において、a mol/lの液を滴下し、反応終結までにb ml要したとすると、

である。

溶液間反応の種類

酸-塩基の中和
錯体形成（キレート形成）*
酸化還元

*EDTAによる滴定（キレート滴定）では、分析対象金属イオンことEDTAは、常に1:1で反応する

キレート滴定

　エチレンジアミン四酢酸（EDTA、H₄Yと略記）は、水溶液中で金属イオンと反応し、非常に安定な金属キレート化合物を作る。キレート滴定は、そのことを利用した容量分析法である。キレート生成反応は、

である。この平衡は、右に大きく偏っている。すなわち、

equation

とMYⁿ^-⁴の存在割合が、Mⁿ⁺に比べて非常に高い。

したがって、金属イオンを含む試料溶液にEDTA溶液を滴下していくと、当量点*において、溶液中の[Mⁿ⁺]（濃度）が急激に減少する。（ほとんどMYⁿ^－⁴になってしまう）

*当量点：滴定の際、もとの金属イオンのモル数と、EDTAのモル数が等しくなる時点、終点）
その当量点を、金属指示薬*の変色により認知する。

*金属指示薬：金属キレート化合物の一種で、金属キレート型のときと、遊離型のときでは、色が違う。

変色の原理

EDTA滴定の際、当量点では、Mⁿ⁺濃度が急激に減少するので、Y^4－が過剰となる。そのため、Y^4－は、金属キレート型金属指示薬から、金属をぬきとり、金属指示薬を遊離型にさせる。そのため、変色する。

キレート生成反応の際、金属イオンとEDTAは1:1で反応し、その比は金属の原子価によらない。（したがってEDTA溶液の濃度はモル濃度で表す）

実験操作

キレート滴定によるCa²⁺の分析

(1)試料　･･･　沈降製CaCO₃（式量：100.09）

試料0.16g（前後）を、薬包紙に正確にはかりとる。（15人分の試料）

□小数5桁g、CaCO₃のモル数＝

秤量したCaCO₃を、100mlビーカーにいれ、 H₂O 20ml、6M HCl 10mlを少しずつ加え、完全にとかす。

この溶液を200mlメスフラスコにうつす。（メスフラスコの内部は濡れていてよい）。空になったビーカーに、純水20mlをいれて、内壁を洗い、その洗液を200mlメスフラスコにいれる。この操作を繰り返し、全部で3回行う。

最後にメスフラスコに純水を加え、200mlに正確に調節しよく混合する。 200mlの三角フラスコを用意する（内部は濡れていて良い)。

洗浄済みで、内部が乾いている10mlホールピペットを用いて、 200mlメスフラスコ中の溶液10mlを分取し、三角フラスコにいれる。

三角フラスコに入っているCa²⁺のモル数＝　　　　…（ア）
*有効数字3桁、@.@@×10^-n

この三角フラスコに純水80mlを加え、8M KOH溶液5mlをくわえる。
次に、NN希釈粉末をひとさじ加える。（赤色に発色）

この溶液をビューレットを用いて、0.01M EDTA溶液で滴定する。
赤から青へ変色し、赤みが完全に消えたところ（スカイブルー）が終点　　…V₀ mlとする。
三角フラスコに入っているCa²⁺のモル数

　　･･･（イ）

（ア）と（イ）の結果を比較せよ。　また、この二つのデータを提出せよ。
- 問1　　200mlメスフラスコ中のCa²⁺濃度は、何%か。またそれは、何ppmか。（小数点以下2桁までの数値で記述）
- 問2　　CaCO₃の理想化学組成を、次の2通りの表し方で、重量パーセントにより表せ（小数点以下2桁までの数値で記述）。原子量は以下のとおり
  C：12.01、O：16.00、Ca：40.08
  元素組成
  
  Ca ＿＿＿＿＿%
  
  C ＿＿＿＿＿%
  
  O ＿＿＿＿＿%
  
  酸化物組成　(岩石学では、こちらを用いる（主成分に関して）)
  
  CaO ＿＿＿＿＿%
  
  CO₂ ＿＿＿＿＿%
- 問3　菱鉄鉱固溶体（Fe_0.65Mn_0.05Mg_0.2Ca_0.1）CO₃の化学組成を、各元素の酸化物の重量パーセントとして表せ（小数点以下2桁までの数値）。原子量は以下のとおり
  C:12.01、O:16.00、Fe:55.85、Mn:54.94、Mg:24.31、Ca:40.08
  
  FeO ＿＿＿＿＿%
  
  MnO ＿＿＿＿＿%
  
  MgO ＿＿＿＿＿%
  
  CaO ＿＿＿＿＿%
  
  CO₂ ＿＿＿＿＿%

(2)　試料　･･･　水道水、源池の井戸水、ミネラルウォーター（evianなど）

水道水100mlを、100mlメスフラスコに正確に採る。
その水を200または300 ml の三角フラスコに移す。
8M KOH溶液2mlをくわえる。
NN希釈粉末をひとさじ加える。（赤色に発色）

この試料を、ビューレットを用いて、0.01M EDTA溶液で滴定する。　････V₀mlとする。
三角フラスコに入っているCa²⁺のモル数

･･･（ウ）
（ウ）の物質量は、Ca²⁺として何gであるのか。　□g ･･･（エ）
（エ）が水道水100ml中に存在するのだから、
equation

*小数点以下2桁まで

FeO	＿＿＿＿＿%
MnO	＿＿＿＿＿%
MgO	＿＿＿＿＿%
CaO	＿＿＿＿＿%
CO₂	＿＿＿＿＿%