第六章 络合滴定法 第三讲优秀课件.ppt
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1、第六章 络合滴定法 第三讲第1页,本讲稿共34页一、金属离子指示剂的作用原理一、金属离子指示剂的作用原理l 金金属属指指示示剂剂也也是是一一种种络络合合剂剂,它它能能与与金金属属离离子子形形成成与与其其本本身身显显著著不不同同颜颜色色的的络络合合物物而而指指示示滴滴定定终终点点。由由于于它它能能够够指指示示出出溶溶液液中中金金属属离离子子浓浓度度的的变变化化情情况况,故故也也称称为为金金属属离离子子指指示示剂剂,简简称称金金属属指指示示剂剂。现现以以EDTA滴滴定定Mg2+离离子子(在在pH10的的条条件件下下),用用铬铬黑黑T(EBT)作作指指示示剂剂为例,说明金属指示剂的变色原理。为例,说
2、明金属指示剂的变色原理。l 1Mg2+与与铬铬黑黑T反反应应,形形成成一一种种与与铬铬黑黑T本本身身颜颜色色不不同的络合物同的络合物l Mg2+EBTMgEBTl (蓝色蓝色)(鲜红色鲜红色)第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第2页,本讲稿共34页 2当当滴滴入入EDTA时时,溶溶液液中中游游离离的的Mg2+逐逐步步被被EDTA络络合合,当当达达到到计计量量时时,已已与与EBT络络合合的的Mg2+也也被被EDTA夺夺出出,释释放放出出指指示示剂剂EBT,因因而而就就引引起起溶溶液液颜颜色色的变化:的变化:Mg-EBT+EDTAMg-EDTA+EBT (鲜红色鲜红色)(蓝色蓝色)l 应应该该
3、指指出出,许许多多金金属属指指示示剂剂不不仅仅具具有有络络合合剂剂的的性性质质,而而且且本本身身常常是是多多元元弱弱酸酸或或多多元元弱弱碱碱,能能随随溶溶液液pH值值变变化化而而显显示示不不同同的的颜颜色色。例例如如铬铬黑黑T,它它是是一一个个三三元元酸酸,第第一一级级离离解解极极容容易易,第第二二级级和和第第三三级级离离解解则则较较难难(pKa26.3,pKa311.6),在在溶溶液液中中有有下下列列平平衡衡:H2ln-=HIn2-=In3-l (红色红色)(蓝色蓝色)(橙色橙色)l pH6 pH=8-11 pH12第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第3页,本讲稿共34页l 铬黑铬黑T能
4、与许多金属离子,如能与许多金属离子,如Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cd2+等形成红色的络合物。显然,铭黑等形成红色的络合物。显然,铭黑T在在pH6或或pH12时,游离指示剂的颜色与形成的金属时,游离指示剂的颜色与形成的金属离子络合物颜色没有显著的差别。只有在离子络合物颜色没有显著的差别。只有在pH=811时进行滴定,时进行滴定,终点由金属离子络合物的红色变成游终点由金属离子络合物的红色变成游离指示剂的蓝色,颜色变化才显著。因此,使用金属离指示剂的蓝色,颜色变化才显著。因此,使用金属指示剂,必须注意选用合适的指示剂,必须注意选用合适的pH范围。范围。金属指示剂必须具备的条件金属指示剂必须具备的
5、条件金属指示剂必须具备的条件金属指示剂必须具备的条件:1.在在滴滴定定的的pH范范围围内内,指指示示剂剂本本身身的的颜颜色色与与其其金金属属离离子子结结合合物物的的颜颜色色应应有有显显著著的的区区别别。这这样样,终终点点时时的的颜颜色变化才明显。色变化才明显。第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第4页,本讲稿共34页 2.金金属属离离子子与与指指示示剂剂所所形形成成的的有有色色络络合合物物应应该该足足够够稳稳定定,在在金金属属离离子子浓浓度度很很小小时时,仍仍能能呈呈现现明明显显的的颜颜色色,如如果果它它们们的的稳稳定定性性差差而而离离解解程程度度大大,则则在在到到达达计计量量点点前前,就就
6、会会显显示示出出指指示示剂剂本身的颜色,使终点提前出现,颜色变化也不敏锐。本身的颜色,使终点提前出现,颜色变化也不敏锐。3.“M指指 示示 剂剂”络络 合合 物物 的的 稳稳 定定 性性,应应 小小 于于“MEDTA”络络合合物物的的稳稳定定性性,二二者者稳稳定定常常数数应应相相差差在在100倍倍以以上上,即即 logKMY-logKMIn2,这这样样才才能能使使EDTA滴滴定定到到计计量量点点时,将指示剂从时,将指示剂从“M指示剂指示剂”络合物中取代出来。络合物中取代出来。第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第5页,本讲稿共34页 4指指示示剂剂应应具具有有一一定定的的选选择择性性,即即在
7、在一一定定条条件件下下,只只对对其其一一种种(或或某某几几种种)离离子子发发生生显显色色反反应应。在在符符合合上上述述要要求求的的前前提提下下,指指示示剂剂的的颜颜色色反反应应最最好好又又有有一一定定的的广广泛泛性性,即即改改变变了了滴滴定定条条件件,又又能能作作其其他他离离子子滴滴定定的的指指示示剂剂。这这样样就就能能在在连连续续滴滴定定两两种种(或或两两种种以以上上)离离子子时时,避避免免加加人人多多种种指指示示剂剂而而发发生颜色干扰。生颜色干扰。此外,金属指示剂应比较稳定,便于贮存和使用。此外,金属指示剂应比较稳定,便于贮存和使用。二、金属指示剂变色点的二、金属指示剂变色点的pM值值 1
8、、金属指示剂的选择、金属指示剂的选择第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第6页,本讲稿共34页 在在酸酸碱碱滴滴定定中中,滴滴定定突突跃跃的的统统一一尺尺度度是是pH值值,一一切切酸酸碱碱指指示示剂剂的的变变色色范范围围都都用用pH表表示示,因因而而可可以以根根据据滴滴定定曲曲线线的的突突跃跃范范围围来来选选择择指指示示剂剂。在在络络合合滴滴定定中中,虽虽然然滴滴定定过过程程中中溶溶液液里里金金属属离离子子浓浓度度的的变变化化也也可可绘绘成成类类似似的的滴滴定定曲曲线线,然然后后选选择择变变色色范范围围正正好好落落在在滴滴定定曲曲线线突突跃跃范范围围内内的的指指示示剂剂。这这样样作作势势必必
9、需需要要测测定定各各种种指指示示剂剂对对可可滴滴定定的的每每一一种种金金属属离离子子的的变变色色范范围围,因因此此是是有有一一定定困困难难的的。在在络络合合滴滴定定中中,一一般般用用下下列列方方法法来来选选择择指指示剂。示剂。设金属离子设金属离子M与指示剂离子与指示剂离子In生成生成MIn络合物:络合物:M+In=MIn,KMIn=MIn/MIn 或者或者 lgKMIn=pM+lgMIn/Inl 当达到指示剂的变色点时当达到指示剂的变色点时,MInIn,此时,此时logKMIn=pMl 当当MIn浓浓度度比比In浓浓度度约约大大10倍倍时时,能能明明显显地地看看出出络络合合物物的的颜颜色色,则
10、得:则得:pMlogKMIn-1l 当当In浓浓度度比比MIn浓浓度度约约大大10倍倍时时,能能明明显显地地看看出出指指示示剂剂的的颜颜色,则得:色,则得:pMlogKMIn+1第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第7页,本讲稿共34页l 2、金属离子、金属离子-指示剂的条件形成常数指示剂的条件形成常数l 金金属属离离子子与与指指示示剂剂的的络络合合反反应应中中,同同样样也也存存在在副副反反应应,如如指指示示剂剂的的酸酸效效应应、金金属属离离子子的的络络合合效效应应和和共共存存离离子子的的影影响响等。如果只考虑酸效应,则有等。如果只考虑酸效应,则有l KMIn=MIn/MIn=KMIn/In
11、(H)l lgKMIn=pM+lgMIn/Inl =lgKMIn-lgIn(H)l 当当达达到到指指示示剂剂的的变变色色点点时时,MInIn,此此时时若若以以此此变变色点来确定滴定终点,则色点来确定滴定终点,则l pMep=pMt=lgKMIn=lgKMIn-lgIn(H)如果同时存在金属离子的副反应,则如果同时存在金属离子的副反应,则l pMep=pMt-lgM第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第8页,本讲稿共34页三、金属指示剂在使用中存在的问题三、金属指示剂在使用中存在的问题l(一)指示剂的封闭现象(一)指示剂的封闭现象l 有有时时某某些些指指示示剂剂能能与与某某些些金金属属离离子子
12、生生成成极极为为稳稳定定的的络络合合物物,这这些些络络合合物物较较对对应应的的MY络络合合物物更更稳稳定定,以以致致到到达达计计量量点点时时滴滴入入过过量量EDTA,也也不不能能夺夺取取指指示示剂剂络络合合物物(MIn)中中的的金金属属离离子子,指指示示剂剂不不能能释释放放出出来来,看看不到颜色的变化,这种现象叫指示剂的封闭现象。不到颜色的变化,这种现象叫指示剂的封闭现象。第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第9页,本讲稿共34页l 有有时时,某某些些指指示示剂剂的的封封闭闭现现象象,是是由由于于有有色色络络合合物物的的颜颜色色变变化化为为不不可可逆逆反反应应所所引引起起。这这时时MIn有有
13、色色络络合合物物的的稳稳定定性性虽虽然然没没有有MEDTA络络合合物物的的稳稳定定性性高高,但但由由于于其其颜颜色色变变化化为为不不可可逆逆,有有色色络络合合物物MIn并并不不是是很很快快地地被被EDTA所所破破坏坏因因而而对对指指示示剂剂也也产产生生了了封封闭闭。如如果果封封闭闭现现象象是是被被滴滴定定离离子子本本身身所所引引起起的的,一一般般可可用用返返滴滴定定法法予予以以消消除除。如如Al3+对对二二甲甲酚酚橙橙有有封封闭闭作作用用,测测定定Al3+时时可可先先加加入入过过量量的的EDTA标标准准溶溶液液,于于pH3.5时时煮煮沸沸,使使Al3+与与EDTA完完全全络络合合后后,再再调调
14、节节溶溶液液pH值值为为56,加加入入二二甲甲酚酚橙橙,用用Zn2+或或Pb2+标标准准溶溶液液返摘定,即可克服返摘定,即可克服Al3+对二甲酚橙的封闭现象。对二甲酚橙的封闭现象。第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第10页,本讲稿共34页(二二)指示剂的僵化现象指示剂的僵化现象l 有些金属指示剂本身与金属离子形成的络合物的有些金属指示剂本身与金属离子形成的络合物的溶解度很小,使终点的颜色变化不明显;还有些金属指溶解度很小,使终点的颜色变化不明显;还有些金属指示剂与金属离子所形成的络合物的稳定性只稍差于对应示剂与金属离子所形成的络合物的稳定性只稍差于对应EDTA络合物,因而使络合物,因而使E
15、DTA与与MIn之间的反应缓慢,使终之间的反应缓慢,使终点拖长,这种现象叫做指示剂的僵化。这时,可加入适当点拖长,这种现象叫做指示剂的僵化。这时,可加入适当的有机溶剂或加热,以增大其溶解度。例如,用的有机溶剂或加热,以增大其溶解度。例如,用PAN(吡(吡啶偶氮萘酚)作指示剂时,可加入少量甲醇或乙醇也可以啶偶氮萘酚)作指示剂时,可加入少量甲醇或乙醇也可以将溶液适当加热,以加快置换速度,使指示剂的变色较明将溶液适当加热,以加快置换速度,使指示剂的变色较明显。又如,用磺基水杨酸作指示剂,以显。又如,用磺基水杨酸作指示剂,以EDTA标准溶液滴标准溶液滴定定Fe3+时,可先将溶液加热到时,可先将溶液加热
16、到50-70后,再进行滴定。后,再进行滴定。第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第11页,本讲稿共34页(三三)指示剂的氧化变质现象指示剂的氧化变质现象l 金属指示剂大多数是具有许多双键的有色化合物金属指示剂大多数是具有许多双键的有色化合物易被日光氧化,空气所分解。有些指示剂在水溶液中易被日光氧化,空气所分解。有些指示剂在水溶液中不稳定,日久会变质。如铬黑不稳定,日久会变质。如铬黑T、钙指示剂的水溶液、钙指示剂的水溶液均易氧化变质,所以常配成固体混合物或用具有还均易氧化变质,所以常配成固体混合物或用具有还原性的溶液来配制溶液。分解变质的速度与试剂的原性的溶液来配制溶液。分解变质的速度与试剂的
17、纯度也有关。一般纯度较高时,保存时问长一些。纯度也有关。一般纯度较高时,保存时问长一些。另外,有些金属离子对指示剂的氧化分解起催比作另外,有些金属离子对指示剂的氧化分解起催比作用。如铬黑用。如铬黑T在在Mn(IV)或或Ce4+存在下,仅数秒钟就分存在下,仅数秒钟就分解褪色。为此,在配制铬黑解褪色。为此,在配制铬黑T时,应加入盐酸羟胺等时,应加入盐酸羟胺等还原剂。还原剂。第22讲 第六章 络合滴定法 第三讲 第12页,本讲稿共34页 四、常用金属指示剂简介四、常用金属指示剂简介 到到目目前前为为止止,合合成成的的金金属属显显色色指指示示剂剂达达300种种以以上上,经经常常有有新新的的金金属属指指
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