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EDTAによるキレート滴定

2025/10/14に公開
EDTA

キレート滴定

指示薬
【EDTA（エチレンジアミン四酢酸, Ethylenediaminetetraacetic acid）】
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■ 1. 定義
分子式：C₁₀H₁₆N₂O₈
アミノ基（−NH₂）とカルボキシル基（−COOH）を持つ多座配位子（hexadentate ligand）。
金属イオンに強く結合して錯体を形成する性質を持つ。
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■ 2. 錯体形成の仕組み
EDTAは 6 つの配位部位（2つの窒素、4つの酸素）を持ち、金属イオンを「爪のように」挟み込む（キレート効果）。
錯体は非常に安定で、金属イオンの溶解度や反応性を大きく変化させる。
例：M²⁺ + H₄Y ⇌ [MY]²⁻ + 4 H⁺

（M：金属イオン, H₄Y：EDTAの酸形）
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■ 3. 性質
水に可溶、pHに依存してプロトン化状態が変化。
錯体の安定度は金属イオンの種類や溶液のpHによって大きく変わる。
Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺ など広範な金属イオンと錯体を作る。
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■ 4. 応用
(1) 分析化学

キレート滴定：EDTAを標準溶液として金属イオン濃度を定量する。
例：硬水中の Ca²⁺, Mg²⁺ の定量。

(2) 工業・生活

水の軟化：Ca²⁺やMg²⁺を錯化してスケール（水垢）を防止。

保存料：金属イオンが食品や化粧品を劣化させるのを防ぐ。

医療：重金属中毒（Pb, Hg など）の解毒剤として使用。
(3) 生化学
金属依存酵素の活性を阻害するため、実験で酵素活性を調整する際に利用される。
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■ 5. 特徴的な利点
多座配位による非常に強い錯体安定度（キレート効果）。
幅広い金属イオンを捕捉できる。
分析から工業・医療まで応用範囲が広い。
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■ 6. まとめ
EDTAは代表的なキレート剤で、金属イオンの「捕獲・安定化」に優れる。
定量分析（EDTA滴定）、水処理、医療など幅広く利用される。
「キレート効果」による安定な錯体形成が核心。
【EDTA滴定における指示薬】
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■ 1. なぜ指示薬が必要か
EDTAは多くの金属イオンと無色の錯体を形成するため、終点を目視では確認できない。
そこで、金属イオンと弱い錯体を作り、色の変化を示す「金属指示薬（metal indicator）」が用いられる。
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■ 2. 代表的な指示薬
(1) エリオクロムブラックT（EBT）
最も広く使われる。
pH ≈ 10（アンモニア緩衝液中）で使用。
溶液色の変化：
金属イオンと結合 → 赤紫色錯体
EDTAが金属を奪うと → 青色（フリーの指示薬）

主に Ca²⁺, Mg²⁺ の滴定（硬度測定）に利用。
(2) カルシオン（Calcein）
蛍光性指示薬。
Ca²⁺の滴定に利用され、EDTAが加わると蛍光が変化。
(3) ムレキシド（Murexide, アンモニウムプルプラート）
Ni²⁺, Co²⁺ の滴定に有効。
金属存在下で赤色、EDTAにより金属が奪われると黄色。
(4) キシレノールオレンジ（XO）
多用途な金属指示薬。
pHによって色が変化し、Fe³⁺やBi³⁺などの滴定に利用。
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■ 3. 使用の仕組み
指示薬（In）は金属イオン（M²⁺）と可逆的に結合して、金属指示薬錯体（M–In）を形成。
EDTAは指示薬より強い錯体を作るため、滴定の進行とともに金属はEDTAへ移行する。
この移行点で色が変化 → 滴定終点を確認できる。
例：

M–In（赤紫） + EDTA → [M–EDTA]（無色） + In（青）
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■ 4. 注意点
指示薬は金属との結合が「弱すぎても強すぎてもダメ」：
弱すぎる → 終点の色変化が不明瞭。
強すぎる → EDTAが金属を奪えず終点に到達しない。

pH管理が重要：指示薬や錯体の安定度はpHに強く依存する。
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■ 5. まとめ
EDTA滴定の終点確認には「金属指示薬」を用いる。
代表例：エリオクロムブラックT（硬度測定に必須）。
滴定反応は「金属–指示薬錯体 → 金属–EDTA錯体 + 指示薬」という置換反応として進行。
Discussion
