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Untersuchungen zur Anwendbarkeit der Ionenchromatographie für die Bestimmung von Stabilitätskonstanten von Komplexverbindungen mit dreiwertigen Metallionen

Wacker, Mareike - Philipps-Universität Marburg (2014)


In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zu Speziesverteilungen von Metallionen der Oxidatiosstufe +III (Chrom, Eisen, Gallium, Indium und Scandium) in Gegenwart unterschiedlicher organischer Liganden, wie biogene Amine, Aminosäuren, Oxalat und Ethylendiamintetraacetat(EDTA), durchgeführt. Als Matrix werden wässrige Nitratlösungen mit einem sauren pH-Wert (3-4) gewählt. Die Trennung der geladenen Spezies erfolgt durch Ionenaustauschchromatographie und zur Detektion der Metallspezies wird ein ICP-AES verwendet. Es wird eine Methode entwickelt, mit der aus den gemessenen Speziesverteilungen die Stabilitätskonstante eines Komplexions bestimmt werden kann. Als Modellsystem wird die Kombination aus dreiwertigen Metallionen und dem Liganden EDTA gewählt. Der sechszähnige Ligand EDTA bildet mit den Metallionen (Me) den [MeEDTA]-Komplex aus.

Aufgrund der hohen Stabilität der Komplexe (logK-Werte liegen zwischen 23,4-27,5 für die untersuchten Metallkomplexe) können nicht alle Konzentrationen im Gleichgewicht gemessen werden. Deshalb werden Modelle mit äquimolaren Mengen an zwei Metallionen, die als Konkurrenten um die Ligandionen auftreten, untersucht.

Aus dem Massenwirkungsgesetz kann eine Gleichung hergeleitet werden, mit der die Stabilitätskonstante einer der beiden [MeEDTA]-Komplexe bestimmt werden kann, wenn die Stabilitätskonstante des konkurrienden Komplexes bekannt ist. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass die Einflussgrößen (pH-Wert, Ionenstärke) durch die Bildung eines Verhältnis der Stabilitätskonstanten mit einberechnet sind. Besonders zu berücksichtigen ist, dass die Flächen der Gesamtintegrale der Metallionen eine Abhängigkeit von der in der Lösungen vorhandenen Menge an Ligand zeigen, da freie Metallionen durch Adsorbtion an der Polymeroberfläche der PE-Gefäße gebunden werden. Bei den Modelllösungen, die Eisen(III)-ionen enthalten, zeigt sich zudem ein photolytischer Abbau des [FeEDTA]-Komplexes. Deshalb sind die Modelllösungen in lichtundurchlässigen HDPE-Gefäßen zu lagern und es ist erforderlich einen angesäuerten Metallstandard für die Ermittlung des Gesamtintegrals zu messen. Die im Modellsystem vorhandenen Ionen können mit Anionen- und Kationen-IC getrennt werden und somit bietet sich die Möglichkeit, die Stabilitätskonstantenbestimmung mit zwei unabhängigen Systemen zu überprüfen.


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